Verification of Request – Der Wächter VoR der NOA(H) Arche

Verification of Request – Der Wächter VoR der NOA(H) Arche

26. Juli 2019

Dies ist nicht der erste Post auf diesem Blog, der sich mit der Veränderung in der Prozessindustrie und deren Automatisierung beschäftigt. Die Veränderungen wirken sich nicht nur auf einzelne Technologien, sondern auch auf deren Zusammenspiel untereinander aus. Gleichzeitig eröffnen sie neue Möglichkeiten, bestehende Geschäftsmodelle zu verbessern, zu modifizieren oder völlig neu zu gestalten. Eine disruptive Transformation findet schnell und unbemerkt statt. Die Branche diskutiert daher offenere Architekturen für die Prozessindustrie wie die NAMUR open architecture.

Die seit jeher als konservativ und auch eher als träge bekannte Prozessindustrie beschäftigt sich immer mehr mit Trends, neuen Technologien und Geschäftsmodelle. Und trotzdem scheint es so zu sein, das viel diskutiert aber eigentlich nichts umgesetzt wird.

Dabei ist die Prozessautomatisierungs-Community recht stolz auf die klaren Strukturen, die eine hohe Verfügbarkeit und funktionale Sicherheit gewährleisten. Gemeint ist die Automatisierungspyramide, die trotz all ihrer Vorteile gleichzeitig auch der Bremsklotz für die digitale Transformation der Prozessindustrie ist. Denn innerhalb der Pyramide ist alles strukturiert. Allein: Eine Vernetzung gemäß des Cyber Physical Systems ist damit nicht möglich und somit auch nicht die Kommunikation über Wertschöpfungsnetzwerke hinweg. Um Industrie 4.0 in der Prozessindustrie zu verwirklichen, benötigen wir jedenfalls offene und flexible, modular aufgebaute Strukturen. Jedoch ohne dabei Abstriche bei der Sicherheit zu machen.

Pyramide und Cloud miteinander basierend auf NAMUR open architecture verbinden

Schon 2016 hat die NAMUR mit einer offenen Architektur die Community überrascht, die die Verfügbarkeit und Sicherheit der Automatisierungspyramide mit den Vorteilen der digitalen Transformation verbinden soll. Kurz ausgedrückt: die NAMUR open architecture, abgekürzt NOA. Wie das biblische Akronym,  soll NOA die Prozessindustrie sicher in die digitale Transformation bringen. Hierfür wird die zukünftige Automatisierungslandschaft in drei Bereiche aufgeteilt, um einen offenen Kommunikationskanal zu etablieren.

Quelle: www.namur.net

Namur open architecure hat drei Bereiche

NOA Core Process Control Quelle: www.namur.net

Der erste Bereich bildet die erwähnte Automatisierungspyramide ab, die auch weiterhin für die Prozessautomatisierung für Verfügbarkeit, Sicherheit und Echtzeitkommunikation steht.

Doch bei allen Technologien, die uns heute zur Verfügung stehen, können wir viel mehr von den Anlagen, Assets und Prozessen erfahren als die reinen Prozesswerte zur Automatisierung und Regelung der Produktion. Doch die implementierte Infrastruktur der Automatisierung ist zu knapp bemessen, um alle erweiterten Daten und Dienste zu übermitteln und auszuführen.

NOA Monitoring and Optimization Quelle: www.namur.net

Eine Erweiterung dieser Infrastruktur in der benötigten Größenordnung ist innerhalb der Automatisierungspyramide wirtschaftlich  nicht darstellbar. Daher hat die günstige IT-Landschaft den Charme schnell und kostengünstig zusätzlichen Nutzen für Daten zu schaffen. Dafür hat die NAMUR open architecture den Monitor and Optimization Bereich definiert, den es je nach Anwendungsfall anlagennah als auch standortübergreifend in der CLoud abgebildet werden kann.

Viele Fragen

Es macht also Sinn, die Vorteile wie Skalierung oder Lebenszyklus einer  cloudbasierten Lösung im Monitor und Optimierungsbereich zu nutzen. Doch müssen die neu gewonnen Informationen auch wieder zurück in die Automatisierungspyramide gespielt werden?

Welche Applikation oder welcher Dienst in der Prozessautomatisierung wird besser, weil es zusätzliche Informationen aus den Big-Data-Analysen erhält?

Gehen wir nicht ein zu großes Risiko ein, wenn wir die Cloud mit der Pyramide verbinden und so Tür und Tor für den Missbrauch öffnen?

Risiko und Nutzen

Generell hängt die Risikobereitschaft immer vom Nutzen ab. Je höher der Nutzen, desto größer die Bereitschaft, kalkulierbare Risiken einzugehen. Wir erleben es heute zum Beispiel bei den aktuellen Social-Media-Plattformen wie Whats App. Obwohl alle wissen, das Whats App die Datenkrake unserer Zeit ist, geben wir alle bereitwillig die Zustimmung, alles über uns auszuwerten. Und warum? Weil der Nutzen, der dem gegenübersteht, im Alltag so groß ist.

Ich möchte nicht die Optimierung einer Prozessanlage mit „Whats App“-Diensten gleichsetzen, aber ich denke, der Anwendungsfall beschreibt das Phänomen ganz gut. Soll heißen: Wo ist die Killerapplikation, die die Community davon überzeugt, Daten von der Cloud in das Herzstück der Prozessautomatisierung zu übertragen?

NOA-Demonstratoren zeigen, dass es geht

Wir haben nun drei Anwendungsfälle für NOA bei denen Daten aus der Automatisierungspyramde heraus geschickt, in der Cloud verarbeitet werden und dann als Informationen wieder zurück in das Leitsystem übertragen werden bei der NAMUR HS 2017 und 2018 auch bei der Achema 2018 vorgestellt.

  • NAMUR HS 2017: Ventil Monitor
    Ventildiagnose in der Cloud (globale M+O Bereich) inklusive App, die dann Bedien- und Wartungshinweise über Regelventile an die Bedienebene des Prozessleitsystems für die Anlagenmannschaft schickt
  • Achema 2018: Flow Monitor
    Diagnose im lokalen M+O Bereich, basierend auf Daten von einem Coriolismessgerät, die dann Bedien- und Wartungshinweise über die komplexe Durchflussmessung an die Bedienebene des Prozessleitsystems für die Anlagenmannschaft schickt
  • NAMUR HS 2018: PAT-Monitor
    Kontinuierliche Auswertung in einer cloudbasierten App von ph-Sensor-Daten, welche über eine automatische Reinigungseinrichtung verfügt. Damit können fortlaufende Aussagen über den Zustand des Sensors gewonnen werden. Das macht die sequenziellen Wartungsintervalle überflüssig.

    NOA PAT Demonstrator

Verification of Request

Alle drei Demonstratoren zeigen auf, wie einfach dieser Zusatznutzen zu implementieren ist. In allen drei Fällen werden die Daten per Informationsdiode aus der Pyramide übertragen und im M+O Bereich verarbeitet. Die Ergebnisse werden auf einer App dargestellt und zusätzlich auf der Bedienstation des Leitsystems als Bedienerhinweis (Operator Guide) gemeldet. Ein Wächter kontrolliert technologisch die sichere Übermittlung an das Leitsystem  – Verfication of Request. Dieser Wächter, oder nennen wir ihn VoR, stellt sicher, dass nur registrierte Apps im vorgegeben Wertebereich und verschlüsselte Informationen an das Leitsystem übermittelt.

Doch trotz dargelegtem Nutzen und minimiertem Risiko gibt es noch keine kommerzielle Implementierung einer solchen kompletten NOA-Applikation inklusive Rückkommunikation über den VoR-Wächter in das Leitsystem. Der vorgeschlagene VoR-Wächter nutzt technische Standards, um Vertraulichkeit, Integrität, Verfügbarkeit, Authentizität und Datenschutz in aktuelle Technologien umzusetzen. Integration und Verknüpfung von Cloud-Diensten mit Applikationen in der Automatisierungspyramide sowie das Prozessleitsystem sind immer noch strittig.

Trauen wir uns das Dashboard zu?

Aber die Möglichkeit, zusätzliche Informationen in einem Dashboard anzuzeigen, schafft sehr schnell einen Zusatznutzen und kann außerhalb der Pyramide implementiert. Aber auch dort dürfen wir die oben erwähnten Standards für Vertraulichkeit, Integrität und so weiter nicht vernachlässigen. Wir möchten den angezeigten Werten vertrauen und diese auch nutzen können.

Doch wann wird es die ersten kommerziellen Implementierungen geben, bei denen Anlagenfahrer auf Hinweise und Informationen aus der Cloud zurückgreifen?

Was muss noch für die Implementierung in die Anlagen getan werden?

Was meinen Sie zu Nutzen und Aufwand von NAMUR open architecture?


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