Industrial Ethernet: 5 Trends in der industriellen Netzwerktechnik

Industrial Ethernet: 5 Trends in der industriellen Netzwerktechnik

In den vergangen Jahren haben eine Reihe von neuen Technologien den Netzwerktechnikmarkt nachhaltig verändert. Führende Firmen setzen zunehmend auf Ethernet-Anwendungen im Fertigungsbetrieb. Inzwischen haben Ethernetprotokolle wie PROFINET und EtherNet/IP traditionelle Fieldbus-Netzwerke in den meisten Industrieanwendungen ersetzt. Neben höherer Bandbreiten und Vorteilen bei der Standardisierung bietet Industrial Ethernet eine ganze Reihe weiterer Vorteile für mehr Produktivität und Effizienz. In diesem Beitrag zeigen wir fünf Trends aus dem Industrial Ethernet Bereich und wie Betriebe davon profitieren können.

 

Trend #1: M2M-Kommunikation

Machine-to-Machine (M2M) ist die direkte Kommunikation zwischen Geräten ohne menschliche Interaktion. Mit fortschrittlichen Ethernet-Protokollen können automatisierte Fertigungsabläufe und weitere Anwendungen realisiert werden. Durch M2M-Kommunikation ergeben sich unter anderem Vorteile in:

  • Automatisierung: M2M-Kommunikation ermöglicht die Automatisierung von Prozessen in der Produktionsumgebung. Maschinen können miteinander kommunizieren, um Daten auszutauschen, Aufgaben zu koordinieren und Entscheidungen zu treffen, ohne dass menschliche Eingriffe erforderlich sind. Dadurch können Arbeitsabläufe optimiert und menschliche Fehler minimiert werden.

  • Flexibilität: Durch M2M können sich Maschinen auf die aktuelle Produktionslage einstellen und flexibel für unterschiedliche Produktionsaufträge eingesetzt werden. Beispielsweise können fahrerlose Transportfahrzeuge ihre Route an die momentane Auslastung anpassen, um die Produktivität zu maximieren.

M2M-Kommunikation: Industrial Ethernet Trends

Trend #2: Datenerfassung 

Durch die hohen Bandbreiten von Ethernet-Netzwerken können vielseitige Daten gesammelt werden, die zur Qualitätssicherung, Effizienzsteigerung und Kostenoptimierung genutzt werden. Einige mögliche Anwendungen hierbei sind:

  • Leistungsüberwachung: Durch die Datenerfassung können verschiedene Leistungsparameter wie Produktionsgeschwindigkeit, Ausfall- und Durchlaufzeiten überwacht werden. So können Betreiber Engpässe und ineffiziente Prozesse identifizieren und Maßnahmen zur Verbesserung der Produktionsleistung ergreifen. Gleichzeitig dient die Datenanalyse auch der Qualitätskontrolle, wobei Qualitätsprobleme  frühzeitig erkannt werden können, um Korrekturmaßnahmen einzuleiten und Ausschuss zu reduzieren.

  • Vorbeugende Wartung “Predictive Maintainance”: Durch die kontinuierliche Überwachung von Maschinendaten können potenzielle Ausfälle oder Wartungsbedarfe frühzeitig erkannt und behoben werden. Dadurch steigt die Anlagenverfügbarkeit und kostenintensive Stillstandszeiten werden minimiert.

  • Bestandsmanagement: Mit intelligenter Bestandsüberwachung können Materialengpässe und Überbestände vermieden werden. Mithilfe von Datenerfassung können optimale Bestandsniveaus ermittelt und kontinuierlich an wechselnde Anforderungen angepasst werden. Das senkt Lagerkosten und stellt eine durchgehende Produktion sicher.

Datenerfassung: Industrial Ethernet Trends

Trend #3: Hersteller-Endbenutzer-Partnerschaften

Mit zunehmender Vernetzung können Maschinen auch nach dem Kauf durch den Hersteller betreut werden. Der schnelle Zugriff auf Echtzeitdaten bei Ethernet-Netzwerken ermöglicht vielfältige Kooperationsmöglichkeiten zwischen Endbenutzer und Hersteller, insbesondere von Vorteil ist dabei die Remote-Zustandsüberwachung.  

Hierbei kann der Status der Maschine ortsunabhängig überwacht und Diagnosen (z.B. bei Leistungsproblemen) ohne lange Wartezeiten durchgeführt werden. Der große Vorteil: Der Hersteller selbst kann ohne großen Aufwand die eigenen Experten sofort zur Verfügung stellen. Durch den Wegfall langer Anreisezeiten können im Ernstfall Ausfallzeiten drastisch reduziert werden. Auch können laufende Produktivitätsverbesserungen in Abstimmung mit dem Hersteller identifiziert und umgesetzt werden, etwa eine effizientere Auslastung bestimmter Produktionsbereiche.

Hersteller-Endbenutzer Partnerschaften: Industrial Ethernet Trends

Trend #4: Verbesserte Redundanz

Neue Ethernet-Technologien ermöglichen eine bisher unerreichte Anlagenverfügbarkeit durch fortschrittliche Redundanzverfahren. Während bei früheren Protokollen Rekonfigurationszeiten von mehreren Sekunden notwendig waren, können Netzwerke mit den heute verfügbaren, stoßfreien Verfahren in Echtzeit ohne Paketverluste wiederhergestellt werden. Möglich machen das Ethernetprotokolle wie Parallel Redundancy Protocol (PRP) oder High-availability Seamless Redundancy Protocoll (HSR). 

Einige der Vorteile, die sich für Produktionsumgebungen durch den Einsatz von Redundanzprotokollen ergeben, sind:

  • Ausfallsicherheit: Mit fortschrittlichen Redundanzprotokollen kann Hochverfügbarkeit gewährleistet werden. Bei Auftreten eines Fehlers kann innerhalb kürzester Zeit ein alternativer Netzwerkpfad ermittelt werden. Besonders in kritischen Anwendungen und sicherheitsrelevanten Bereichen bieten sich Protokolle ohne Umschaltzeiten an.  

  • Wartungsfreundlichkeit: Redundante Systeme ermöglichen die Wartung von Komponenten ohne den Gesamtbetrieb zu beeinträchtigen. So können Langzeitkosten gesenkt und Auswirkungen auf den Produktionsprozess minimiert werden. 

  • Lastverteilung: Wenn das Datenaufkommen von einem einzelnen Datenkabel nicht übertragen werden kann, können zusätzliche, redundante Verbindungen zur Erhöhung der Bandbreite genutzt werden. Das ist zum Beispiel mit einem Protokoll wie dem Link Aggregation Control Protocol (LACP) möglich.

Verbesserte Redundanz: Industrial Ethernet Trends

Trend #5: Time Sensitive Networking (TSN)

Das Time Sensitive Networking verspricht deterministische Echtzeitkommunikation und ermöglicht die Kontrolle von Prozessen im Milli- oder sogar Nanosekundenbereich. Ein großer Vorteil dieses “Upgrades” zum Standard-Ethernet nach IEEE 802.3 liegt in der Konvergenz mehrerer Datenflüsse in einem Netzwerk. Das spart Kosten durch reduzierten Hardware- und Installationsaufwand und schafft neue Kommunikationsmöglichkeiten zwischen unterschiedlichen Unternehmensbereichen.

Mit den herstellerunabhängigen, offenen TSN-Standards können Informationstechnologie (IT) und industrielle Betriebstechnik (OT bzw. Operational Technology) miteinander verbunden werden. So können beispielsweise Sensordaten aus der Fertigung in Office-Bereiche, wie etwa ein ERP-System, übertragen werden, um Vorgänge zu überwachen und Prognosen abzuleiten. TSN schafft somit die Grundlage für smarte und datengesteuerte Produktion.

Time Sensitive Networking (TSN): Industrial Ethernet Trends

Fazit: Die Industrie der Zukunft

Durch den technischen Fortschritt ergeben sich spannende neue Anwendungsfelder in der Netzwerktechnik, die das Potenzial haben, die gesamte Industrie nachhaltig zu verändern. Engmaschig miteinander vernetzte Systeme, smarte Fertigung nach aktueller Auslastung und prognostiziertem Bedarf, vorbeugende Wartung,…. die Möglichkeiten sind nahezu unbegrenzt.

 

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