Faktor 2: Netzwerkmanagement
Ein weiterer wichtiger Aspekt der Netzwerkinfrastruktur ist die kontinuierliche Überwachung und Diagnose des Betriebs. Ausfälle der Datenkommunikation können für die Produktion kritisch sein. Deshalb müssen potenzielle Probleme so früh wie möglich erkannt werden, um sie zu beheben, bevor eine kritische Störung auftritt. Aber Diagnose und Fehlerbehebung bilden nur einen Teil der Managementlösungen für die Smart Factory. Die Anforderungen an die Tools der Zukunft werden viel weiter gehen, und diese Werkzeuge müssen intelligenter werden. Zukünftige Tools werden die Anwender von der Netzwerkplanung über die Installation und Inbetriebnahme bis hin zum Betrieb, der Wartung, der Fehlersuche und der Fehlerbehebung unterstützen. Heutzutage entfällt bereits ein erheblicher Anteil der Kosten und des Aufwands für das Netzwerk auf den Betrieb. Die Infrastrukturkosten machen nur einen relativ kleinen Teil aus. Die Engineering-Leistungen für Netzplanung, Verkabelung, Installation, Konfiguration, Abnahmetests, Überwachung, Fehlersuche und Instandhaltung sowie die ständige Verbesserung des Netzwerks erfordern viel manuelle und damit teure Arbeit. In Zukunft wird es immer weniger möglich sein, diese Aufgaben manuell durchzuführen. Außerdem wird es immer schwieriger werden, dafür genügend qualifiziertes Personal zu bekommen. Mehr und mehr Aufgaben werden deshalb automatisiert und von intelligenten Tools übernommen werden müssen. Letztere müssen in der Lage sein, bestimmte Aufgaben des Netzwerkmanagements zu unterstützen und automatisch durchzuführen, um manuelle Eingriffe zu minimieren.
Digitales Abbild der Fabrik
Die Fabrik der Zukunft wird anhand von Computermodellen elektronisch entworfen werden. Alle Prozesse werden digital simuliert und verbessert. So entsteht ein digitales Abbild der Fabrik, noch bevor mit dem Bau begonnen wird. Daraus können mittels intelligenter Engineering-Werkzeuge die einzelnen physikalischen Komponenten abgeleitet werden. Während dieser Phase werden auch alle logischen Funktionen auf Geräte wie Server, dedizierte Steuerungen oder intelligente Aktoren und Sensoren verteilt. Im nächsten Schritt lässt sich dann aus den Kommunikationsbeziehungen, den zeitlichen Anforderungen, dem Fabriklayout und der physikalischen Aufteilung ein Modell des erforderlichen Kommunikationsnetzes erstellen. Ein intelligentes Planungs-Tool kann automatisch einen Netzwerkplan entwerfen. Darin sind die benötigten Switches und Router definiert, einschließlich der erforderlichen Datenraten, Anzahl der Ports und der Port-Typen. Außerdem werden sowohl Verkabelungspläne erstellt als auch die spezifischen Konfigurationsdateien für die einzelnen Netzwerkgeräte erzeugt. Nach der Installation des Netzwerks kann die Qualität der Verkabelung automatisch gemessen und die korrekte Verbindung aller Teilnehmer überprüft werden. Wenn die physikalischen Verbindungen korrekt sind, erhalten die einzelnen Geräte automatisch die Konfigurationseinstellungen, die am besten zu der Anwendung passen. Im laufenden Betrieb wird der komplette Datenverkehr überwacht, Veränderungen und Modifikationen verfolgt, Entwicklungen in Kommunikationsmustern und Leistungsmerkmale des Netzwerks analysiert, Unregelmäßigkeiten festgestellt und entsprechende Hinweise, Warnmeldungen oder Alarme an das zuständige Personal gesendet. Unter dem Strich wird so für alle Elemente der Smart Factory eine zuverlässige Datenkommunikation gewährleistet.
Faktor 3: Weitbereichsnetzwerke
Die Smart Factory hört nicht an der Grenze des Standorts auf. Eines der wesentlichen Merkmale ist die Datenkommunikation entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Das schließt die Zulieferer, die Logistik, die Kunden und allen übrigen Beteiligten mit ein. Deshalb muss die Kommunikation außerhalb der Fabrik ebenfalls zuverlässig sein, sowie bestimmte Anforderungen hinsichtlich Echtzeit, Sicherheit und Bandbreite erfüllen. In den meisten Fällen wird sie durch einen Service-Provider bereitgestellt. Unabhängig davon, ob die externe Datenkommunikation über das Internet oder private Netzwerke läuft, muss dieser Provider bestimmte Service Level Agreements einhalten. Mit Blick auf Breitband-Infrastrukturen wird es in Zukunft zahlreiche Verbindungsmöglichkeiten geben. Diese beinhalten den klassischen DSL-Anschluss, Funkstandards wie LTE, einen direkten IP-Anschluss, MPLS-Netze, Carrier Ethernet oder den direkten Zugriff auf optische Netzwerke. Cyber Security wird ebenfalls extrem wichtig sein. Die Datenkommunikation der Smart Factory muss auf ihrem Weg durch das Internet geschützt werden. Deshalb ist es unverzichtbar, verschlüsselte Verbindungen zu verwenden, VPN-Netzwerke einzurichten sowie den Zugriff durch Authentifizierungs- und Autorisierungsverfahren zu kontrollieren. Außerdem müssen am Rand jedes Netzwerksegments intelligente Firewall-Systeme installiert werden.
