Beide Ziele können durch intelligentes Management von Daten, Signalen und Energie in den Bereichen Logistik, Produktion, Lebensmittelversorgung und Energie sowie im individuellen Verkehrssektor erreicht werden: niedrigere Kosten und höhere Effizienz.
Die HARTING Technologiegruppe hat ein leistungsstarkes Konzept entwickelt: die intelligente Netzinfrastruktur.
Fortschrittliche Netzwerkkonzepte basieren auf einer Vielzahl technologischer Lösungen: Hochgeschwindigkeitssensorik, RFID, intelligente Switches zur Datenverkehrssteuerung, intelligente Analytik, Visualisierungssoftware und leistungsstarke Netzwerkkomponenten bilden die intelligent miteinander verbundenen Basistechnologien.
Die mit diesen neuen Konzepten erzielte Effizienzsteigerung verbessert die Energiebilanz, ermöglicht eine sparsamere Nutzung natürlicher Ressourcen und trägt zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen bei.
Datennetzwerkarchitektur
Wir leben im Informationszeitalter: Maschinen sind intelligent, Prozesse globalisiert und Kommunikationsressourcen umgeben uns überall. Die Informationstechnologie hat durch unzählige Anwendungen und Strukturen, die den Zugriff ermöglichen, eine unermessliche Menge an Daten und Informationen generiert. Doch was hat sich wirklich verändert? Sind wir tatsächlich intelligenter geworden? Treffen wir bessere Entscheidungen? Nutzen wir die richtigen Informationen für unsere Entscheidungen?
Leider ist dies nicht immer der Fall: Entscheidungen basieren oft auf Intuition und Erfahrung, selbst wenn die richtigen Informationen irgendwo im Netzwerk verborgen sind. Entscheidungen werden zwar schneller getroffen als früher, ihre Qualität hat sich jedoch kaum verbessert. Was wir jetzt brauchen, ist Transparenz und die universelle Verfügbarkeit der richtigen Daten. Uns fehlen die Konzepte und Strukturen, um die richtigen Daten und Informationen zum richtigen Zeitpunkt zugänglich zu machen.
Netzwerkbefreiung:
Bislang wurde Netzwerkinfrastruktur als einfache Verbindung zwischen intelligenten Geräten betrachtet. Traditionell geschlossene Netzwerkarchitekturen wurden durch Schnittstellen und Gateways zunehmend geöffnet. Diese Konzepte genügen jedoch nicht mehr den Erwartungen an einen allgegenwärtigen Zugriff auf Daten und Informationen. Heute ändert sich dies: In modernen Konzepten wie Cloud Computing, dem Internet der Dinge und Ubiquitous Computing entwickelt sich die Rolle der Netzwerkinfrastruktur zu einem unabhängigen, aktiven Element, das Prozesse aktiv unterstützt und vorantreibt. Serverschränke verschwinden, und die Forderung nach uneingeschränktem Zugriff auf Systemressourcen und Daten lässt die traditionelle Trennung zwischen verschiedenen Netzwerkdomänen anachronistisch erscheinen: Die Globalisierung fördert die Entstehung neuer Systemkonzepte.
Es ist mittlerweile klar, dass der rechtzeitige Zugriff auf alle relevanten Informationen ein Vorteil gegenüber Wettbewerbern ist und dass Unternehmen, die Informationen richtig nutzen können, effizienter arbeiten und bessere Entscheidungen treffen.
Das von der HARTING Technologiegruppe entwickelte Smart-Grid-Infrastrukturkonzept befreit Daten- und Signalnetze von der einfachen Konfiguration und Kombination passiver Komponenten und macht sie zu einem fundamentalen Element mit essenzieller Funktion in modernen Prozessketten. Lokale und regionale Infrastrukturen werden zu einem Kernbestandteil unserer Umwelt und agieren zunehmend unabhängig von einzelnen Nutzern. Dies ermöglicht die parallele Nutzung derselben Infrastruktur durch verschiedene Anwendungen mit unterschiedlichen Anforderungen an die Servicequalität.
Synchronisierung virtueller und realer Prozesse.
Zum Beispiel: Drahtlose oder kabelgebundene Sensoren für Auto-ID-Technologien wie RFID und Bildaufzeichnungszentren können Daten und Signale von vielen Objekten identifizieren und in Echtzeit verarbeiten (z. B. Fahrzeuge, Personen, Lieferketten usw.).
Statusinformationen werden unabhängig von ihrer weiteren Verwendung abgerufen und in einem standardisierten Austauschformat über die gesamte Netzwerkinfrastruktur bereitgestellt. Da die Daten zweckunabhängig und als Service für potenzielle Verarbeitungsstellen zur Verfügung gestellt werden, müssen neue Aufbereitungs-, Filter- und Transportverfahren innerhalb der Netzwerkinfrastruktur etabliert werden. Diese Middleware, die bereits in der RFID-Technologie eingesetzt wird, ist nun für die Leistungsfähigkeit der Netzwerkinfrastruktur von entscheidender Bedeutung.
Softwarelösungen, die innerhalb der Netzwerkinfrastruktur kontinuierlich aktualisiert werden, werten den wachsenden Datenfluss nahezu gleichzeitig aus und stellen die Ergebnisse den Benutzern als Dienste zur Verfügung, sowohl unverändert (Ereignisdaten) als auch vorverarbeitet (komplexe Ereignisdaten).
Überwachungs- und Managementplattformen generieren und übertragen funktionsspezifische Daten in angemessener Qualität, erfassen diese als „Geschäftsereignisse“ und stellen sie in einem analysierbaren Format für übergeordnete Steuerungsfunktionen bereit. Anwendungen mit Echtzeit-Ereignisverarbeitungsfunktionen können nun auch komplexe Ereignisse verarbeiten
(CEP), Mustererkennung und regelbasierte dynamische Steuerung werden zu einem integralen Bestandteil der Smart-Grid-Infrastruktur.
Allgegenwärtiger Zugriff auf Netzwerkinfrastruktur:
Aufgrund der Nachfrage nach allgegenwärtigem Informationszugriff über mobile Endgeräte wie Smartphones, Tablets und Laptops wird zunehmend unklar, wo, wann und wie Daten benötigt werden. Dieser allgegenwärtige Datenzugriff ist Teil unserer Welt und lässt sich nicht mehr wie im Zeitalter privater Datennetze bestimmten Anwendungen oder definierten Prozessen zuordnen. Dies bedeutet, dass die Infrastruktur intelligenter Stromnetze neue Merkmale aufweist, die sie von der bisherigen Architektur für Daten- und Signalübertragung unterscheiden.
Die Nachfrage nach Echtzeit-Ethernet (deterministische Datenübertragung) darf nicht länger auf einzelne Zellen und private Dateninseln und Steuereinheiten beschränkt bleiben, sondern muss durch allgegenwärtige, anwendungsspezifische Lösungen erfüllt werden.
Beispiel aus der
verdeutlicht dieses Konzept: Das Straßennetz arbeitet mit unterschiedlichen Bandbreiten, Ausbauphasen und Managementressourcen (Ampeln, Verkehrsschilder und Mautgebühren). Es wird von vielen verschiedenen Menschen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und zu unterschiedlichen Zeiten genutzt. Diese Daten lassen sich zwar statistisch erfassen, aber nicht detailliert vorhersagen.
Die Infrastruktur intelligenter Stromnetze ähnelt dem Straßenverkehr, wo Ampeln Grün zeigen oder ein Blinklicht die Zugangspriorität signalisiert. Es fallen Infrastrukturkosten an, und Zeiten mit hoher Auslastung wechseln sich mit Zeiten geringerer Auslastung ab. Priorisierte Datenpakete von Überwachungssensoren müssen in Echtzeit verarbeitet werden können, um den langsamen Fluss großer Datenmengen beim Download zu übertreffen. Darüber hinaus müssen sie Anforderungen an unterschiedliche Leistungsniveaus und drahtlose Architekturen erfüllen, darunter Stromleitungen, Kupferkabel und Glasfaser.
Zudem ist es notwendig, Bandbreitenengpässe durch dynamisches Routing zu beheben, und nicht zuletzt muss eine nachvollziehbare, nutzerspezifische Abrechnung möglich sein. Der dynamische, regelbasierte Daten- und Signaltransport in einer intelligenten Netzwerkinfrastruktur gilt als essenzielle Technologie für die moderne Kommunikation.
Bei konsequenter Anwendung kann dieses Modell für alle drei aktiven Leitungen des Prozesses verwendet werden: Daten, Signal und Strom.
Mit den neuen Energiekonzepten wird Energie nun als eine steuerbare Ressource betrachtet und nicht mehr als eine grundlegende Größe, die unendlich verfügbar ist und keinem bestimmten Prozess zugeordnet werden kann. Daher ist es notwendig, sie in das Management von Prozessen einzubeziehen.
Technologien wie RFID, Fast Track Switching (FTS) und Switched Ethernet over Power (SEoP) tragen zur Schaffung der integrierten Smart-Grid-Infrastrukturen der Zukunft bei. Dadurch rücken die Harmonisierung und Synchronisierung der virtuellen Prozessvisualisierung mit der realen Welt immer näher.
Autor:
Dr. Michael Gross, Geschäftsführer ICPN / RFID, Deutschland, HARTING Technologiegruppe,
VORTEILE
– Intelligente Geräte: Aktive Komponenten der Netzwerkinfrastruktur, die die Erzeugung und den Transport von Daten, Signalen und Energie durch interne Verarbeitungsfunktionen auf Basis autonomer Logik regeln und steuern können. Beispiele hierfür sind Managed Switches, Managed WLAN Access Points, RFID-Lesegeräte und Smartphones.
– Intelligente Objekte: Passive Komponenten mit eigener Identität durch ein eindeutiges Tag und veränderbaren Speicher, die daher mit aktiven Komponenten kommunizieren können. Beispiele hierfür sind mit Transpondern ausgestattete Container und passive Lese-/Schreib-Transponder.
– Intelligente Anwendungen: Software, die Daten-, Signal- und Energieflüsse erkennt und anschließend gemäß festgelegter Regeln mit Infrastrukturkomponenten kommuniziert, um die entsprechenden Funktionen auszuführen.
