Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB
Institutsteil Industrielle Automation

Motormanagement der Zukunft

Motormanagement der Zukunft

MSF-Vathauer und das Fraunhofer IOSB-INA aus Lemgo erforschen im Lernlabor Cybersicherheit interoperable und vor allem sichere Lösungen im Produktionsumfeld.

Um Industrie 4.0 Anwendungen, wie Condition Monitoring, Plug-and-Produce oder Optimierung zu realisieren, brauchen Industriekomponenten vor allem eines: eine sichere Industrie 4.0 Kommunikation nach dem derzeit maßgeblichen IT-Sicherheitsstandard IEC 62443. Mit dieser Kommunikation können Produkte und Anwendungen gewünschte Inhalte wie historische Prozessdaten oder Auftrags-, Material-, und Logistikdaten aus dem Umfeld der Maschinen und Anlagen sicher und herstellerneutral untereinander austauschen.

 

Forschungsobjekt: Frequenzumrichter 

Das Team von MSF-Vathauer implementierte daher bereits 2016 prototypisch eine OPC UA Schnittstelle für den Frequenzumrichter Vector Field Drive System ®, der das Abrufen von Daten ortsunabhängig und über das Internet ermöglicht. OPC UA ist ein offener Kommunikationsstandard, der als Ergänzung zu PROFINET verwendet wird. 

Nun musste herausgefunden werden, ob die zugänglich gemachten Daten für typische Industrie 4.0 Anwendungen ausreichen und ob die Schnittstelle interoperabel und leistungsfähig genug ist. Vathauer nutzte das Angebot der „Nationalen Kontakt- und Koordinierungsstelle für Industrie 4.0 Testumgebungen“ (I4KMU) und beantragte erfolgreich ein Forschungsprojekt beim Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF. Als Kompetenzpartner in den Bereichen Cybersicherheit und industrielle Automation wurde das Fraunhofer IOSB-INA mit seiner hochmodernen Laborinfrastruktur ausgewählt. Das Forschungsvorhaben profitiert von der SmartFactoryOWL, eine Initiative des Fraunhofer IOSB-INA und der Technischen Hochschule OWL. Zum Projektbeginn wurden umfangreiche Test durch das Fraunhofer IOSB-INA an einem speziell angepassten Versuchsaufbau durchgeführt, um den IST-Zustand der existierenden OPC UA Schnittstelle zu erfassen.

Ziel des Fördervorhabens: Die Entwicklung eines Motormanagementsystems mit OPC UA. Ein solches ist für die Digitalisierung der dezentralen Antriebsautomatisierung von großer Bedeutung. Die Verfügbarkeit von Echtzeit-Prozessdaten bietet das Potenzial weitreichender Optimierungen hinsichtlich Effizienz und Cybersicherheit.

Bild: MSF-Vathauer

Das Field Drive System von MSF-Vathauer Antriebstechnik steht in der Weiterentwicklung.

  

Security by Design

Gemeinsam mit dem Fraunhofer IOSB-INA wurden die Anforderungen an eine sichere Industrie 4.0 Kommunikation nach IEC 62443 erfasst, um eine geeignete Hardwareplattform und Softwarearchitektur zu identifizieren und zu entwickeln. Durch die Ergebnisse der Untersuchung, konnte eine weiterführende Technologie in das Produkt von MSF-Vathauer Antriebstechnik integriert werden. Das Unternehmen plant nun, es im Segment Maintenance und Monitoring zu platzieren und den Einsatz in weiteren Industrie 4.0 Anwendungsfällen zu erproben.
„Die sichere Industrie 4.0 Kommunikation mit OPC UA hat sich für unser Unternehmen in Bezug auf die Weiterentwicklung von Technologien aus dem Projekt signifikant verbessert“, teilt MSF-Vathauer Geschäftsführer Karl-Ernst Vathauer zufrieden mit und fährt fort: „Für unser Unternehmen und somit auch unsere Kunden ist es ein weiterer elementarer Schritt in die Digitalisierung und Automatisierung von Systemen und Anlagen.“ 

 


Bild: Fraunhofer IOSB-INA

Echtzeitanalyse des Datenverkehrs über die OPC UA Schnittstelle: Das Fraunhofer IOSB-INA testete die Vathauer-Lösung im Lernlabor Cybersicherheit mit einem speziellen Produktionsdatenerfassungssystem.

Nach Abschluss des Fördervorhabens verfügt das Unternehmen MSF-Vathauer Antriebstechnik nun über eine robuste Lösung mit einer hohen Interoperabilität zu Industrie 4.0 Anwendungen. Auf dieser Basis können Frequenzumrichter sowie weitere Produktlinien als Seriengeräte auf dem Markt angeboten werden. Vathauer wurde somit durch das Zusammenspiel aus BMBF-Fördermaßnahme und Industrie 4.0 Testumgebung innerhalb kurzer Zeit in die Lage versetzt, seine bestehenden Lösungen auf die Veränderungen von Industrie 4.0 vorzubereiten. Das Produkt wird bereits optional in Bestands- und Neuanlagen eingesetzt und ist in Anbetracht der fortschreitenden Digitalisierung immer gefragter.