Appliance für vSphere Integrated Container installieren

Nach dem Download der OVA-Datei rufen Sie im Web-Client die Integration einer OVA-Datei auf, zum Beispiel über das Kontextmenü eines Hosts im Netzwerk oder einem Cluster. Sie können die Appliance auch auf einem alleinstehenden Host installieren.

Durch die Integration der Appliance werden alle notwendigen Erweiterungen integriert, die zur Verwaltung und den Betrieb von Containern notwendig sind. Besonders die vorletzte Seite „Weitere Einstellungen“ des Assistenten sind besonders wichtig. Hier legen Sie das Root-Kennwort fest sowie die IP-Einstellungen der Appliance.

Sobald die Appliance importiert und eingerichtet wurde, können Sie über eine Weboberfläche auf die Umgebung zugreifen. Dazu stehen zwei Links zur Verfügung:

Container Registry: https://<IP-Adresse der Appliance>:443

Container Management Portal: https://<IP-Adresse der Appliance>:8282

Sie sehen die jeweiligen Links auch, wenn Sie im Web-Client die Remote-Konsole der Appliance öffnen. Die Appliance wird allerdings nicht automatisch gestartet. Sie müssen diese zuerst starten und warten bis alle Dienste bereit sind. Das sehen Sie am einfachsten in der Remote-Konsole.

VMware vSphere Integrated Container (VIC)

VMware vSphere Integrated Container nutzt einen Container-Host (VCH), der die Container bereitstellt. Virtuelle Container-Hosts haben auch Zugang zur Docker-API. Sie können Container-Images vom Docker-Hub herunterladen und auf einem VCH im vSphere-Netzwerk bereitstellen.

Wenn ein Administrator einen neuen Container erstellt, wird er auf einer VM innerhalb des logischen virtuellen Container-Hosts bereitgestellt. Virtuelle Container-Hosts können mehrere VMs enthalten, und somit viele einzelne Container-Instanzen.

Bei Containern handelt es sich also generell um kleine VMs, die auf ähnlicher Art und Weise verwaltet werden, wie normale VMs. Die Container werden auf einem virtuellen Container Hosts (VCH) bereitgestellt, also ebenfalls einer VM. Container arbeiten mit den verschiedenen Technologien in vSphere zusammen, also auch der Hpchverfügbarkeit VMware NSX, HA und DRS. Als Betriebssystem für die Container wird Photon genutzt, also das gleiche Linux-System, das VMware auch für die vCenter Server Appliance in vSphere 6.5 einsetzt. Die Verwaltung der Container erfolgt generell im Web-Client.

Als VCH kann entweder ein virtueller Windows-Computer, macOS X oder Ubuntu ab Version 16.04 LTS eingesetzt werden. Die notwendige Software kann als ISO-Datei heruntergeladen werden. Die OVA-Datei steht im VMware-Konto zur Verfügung (http://www.vmware.com/go/download-vic).

Für die Einrichtung wird noch die Docker Toolbox benötigt (https://www.docker.com/products/docker-toolbox).

Indoor Positionsbestimmung: Ortungstechniken im Vergleich

Serverseitige Lokalisierungssysteme arbeiten mit einer speziellen Hardware, die drahtlose Signale von Tags oder Geräten empfängt (z.B. WLAN-, UWB- oder RFID-Tags, Bluetooth Beacons) und diese an einen Server übermittelt. Dort wird die Position berechnet und die Daten werden an ein Ausgabemedium, z.B. ein Warenwirtschaftssystem, transferiert.

Solche Lokalisierungssysteme können beispielsweise bei der Palettenortung in Lagerhallen, bei der Lokalisierung von Spezialfahrzeugen wie Gabelstaplern oder Förderfahrzeugen und bei der Identifizierung von Personen aus Sicherheitsgründen Anwendung finden.

Technologien für serverseitige Indoor Positionsbestimmung im Vergleich
Infografik: Vergleich von Ortungstechnologien (Quelle: infsoft)

Es gibt eine Vielzahl von Technologien, auf denen serverseitige Indoor Lokalisierungssysteme basieren können. infsoft arbeitet mit WLAN, BLE, UWB und RFID, um Indoor Positionsbestimmung zu realisieren. Jede Technologie bringt Vor- und Nachteile mit sich und je nach individuellem Anwendungsfall sind einige mehr, andere weniger geeignet.

WLAN

Auf WLAN basierende Lokalisierungssysteme können die Position von Geräten mit aktiviertem WLAN (z.B. Smartphones, Tablets) und von Wi-Fi-Tags bestimmen. Die Genauigkeit von WLAN bei der serverseitigen Indoor Positionsbestimmung variiert von acht bis 15 Meter – abhängig von den Voraussetzungen.

Vorteile

Schwächen

geeignete Anwendung

alle Wi-Fi-fähigen Geräte können getrackt werden

Besucherverhalten lässt sich analysieren

hohe Reichweite (bis zu 150m)

Genauigkeit von BLE oder RFID ist nur schwer erreichbar

bei Smartphones: hohe Latenzzeiten und randomisierte MAC-Adressen bei nicht mit einem WLAN-Netzwerk verbundenen Geräten

Tracking-Lösungen, bei denen die Analyse von Bewegungsprofilen gewünscht ist

 

Bluetooth Low Energy (BLE)

Beacons sind kleine drahtlose Funksender, die Daten mittels Bluetooth Low Energy (Bluetooth Smart) übertragen. Sie sind relativ günstig, können bis zu fünf Jahre und mehr mit einer Knopfzelle betrieben werden und haben im Innenbereich eine Reichweite von maximal 75 Metern. Die Genauigkeit liegt typischerweise bei unter acht Metern. Beacons gibt es in den unterschiedlichsten Formen, sie sind skalierbar und sehr portabel.

Vorteile

Schwächen

geeignete Anwendung

Flexibilität

Kosteneffizienz

gedämpfte Signalausbreitung innerhalb von Gebäuden

Instabilität bei räumlichen Veränderungen und Funkstörungen

Indoor-Tracking-Lösungen, bei denen nicht höchste Präzision erreicht werden muss

 

Ultra-wideband (UWB)

Ultra-wideband ist eine Kurzstrecken-Funktechnik. Die Genauigkeit liegt bei unter 30 Zentimetern und ist damit deutlich höher als die von Beacons oder WLAN. Auch Höhenunterschiede können sehr genau ermittelt werden.

Vorteile

Schwächen

geeignete Anwendung

hohe Genauigkeit

niedrige Latenzzeiten (bis zu 100 Positionsupdates pro Sekunde)

kaum Interferenzen

höhere Kosten und kürzere Batterielebensdauer als BLE Beacons

Tracking-Lösungen im industriellen Umfeld mit hoher Präzisionsanforderung und geringer Anzahl an Assets

 

Infografik: Prozessoptimierung in der internen Logistik
Anwendungsbeispiel für Positionsbestimmung mit UWB (Quelle: infsoft)

 

RFID

RFID ist eine Form der drahtlosen Kommunikation, die Funkwellen zur Identifikation von Objekten nutzt. Die passive RFID-Technologie funktioniert nur in der Nähe von speziellen RFID-Lesegeräten (infsoft Locator Nodes), welche die RFID-Tags mit Energie versorgen und deren Daten empfangen. Die Position der zu verfolgenden Objekte kann nicht permanent, sondern nur zum Lesezeitpunkt bestimmt werden.

Vorteile

Schwächen

geeignete Anwendung

unempfänglich für Interferenzen

keine Batterie notwendig

kurze Reichweite (weniger als ein Meter)

Lesegerät meldet nur die Information „gesehen“ / „nicht gesehen“

Infrastruktur kann kostenintensiv sein

Tracking-Lösungen mit einer großen Anzahl von Tags (z.B. in der Logistik, Distribution und im Bestandsmanagement)

 

Oft sind Hybridlösungen sinnvoll

Leider gibt es keine Technologie, die alle etwaigen Anforderungen an ein Indoor Lokalisierungssystem erfüllt. In der Regel müssen bei der Suche nach der am besten geeigneten Technologie die eigenen Anforderungen an das System, die Bedingungen vor Ort und das Budget miteinbezogen werden. Oftmals wird die effizienteste Lösung durch eine Kombination von Technologien erreicht.

Wird zum Beispiel in der Logistik ein Gabelstapler mit einer Hardware (infsoft Locator Node) ausgestattet, deren Sensorik neben RFID auch auf Ultra-wideband (UWB) anspricht, kann eine Verbindung zwischen den Positionsdaten des Gabelstaplers und den Identifikationszeitpunkten von mit RFID-Tags versehenen Waren hergestellt werden. Hierdurch können Logistikprozesse deutlich effizienter gestaltet werden, da neben der punktuellen Lokalisierung auch eine präzise Materialfluss-Steuerung in Echtzeit ermöglicht wird.

Infografik: Tracking von Fluförderzeugen und Gütern in der Logistik
Anwendungsbeispiel für Positionsbestimmung mit UWB (Quelle: infsoft)

Mehr Informationen zu den verschiedenen Ortungstechnologien für Indoor Positionsbestimmung.

 

Service statt Produkte

Andreas Michael, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Systemdynamik und Mechatronik der Fachhochschule Bielefeld, sieht im Hinblick auf neue IOT-Geschäftsmodelle ein großes Informationsbedürfnis bei Unternehmern und Führungskräften. „Aus diesem Grund haben wir zusammen mit anderen Forschungseinrichtungen das Projekt `Industrie 4.0 für den Mittelstand´ ins Leben gerufen. Kleinen und mittelständischen Firmen stehen wir bei der Konzeption und Umsetzung von Digitalisierungs-Vorhaben zur Seite.“

Der Diplomingenieur Elektrotechnik (FH) unterstreicht, das Projekt-Angebot kostenloser Schulungen, Beratungen und Quick-Checks sei in der Region Ostwestfalen-Lippe sehr gefragt. „Die Verantwortlichen möchten wissen, wie sie ihre Produktionsabläufe mit Hilfe digitaler Technologie verbessern können.“ Er betont, die Projektteilnehmer fragten vermehrt nach Lösungen, um ihren Kunden 4.0-gestützt „Service statt Produkte“ anbieten zu können.

Service statt Produkte – endlich mehr Zeit fürs eigentliche Geschäft

Auch die REFA-Lehre befasst sich mit der Frage, wie Prozesse optimiert werden können, um dem Menschen mehr Freiräume zu schaffen. Euro- und REFA-Industrial-Engineer Lars Pielemeier erläutert, bei 4.0-gestützten Service-statt-Produkte-Lösungen könnten zeitaufwändige Aufgaben ohne dazwischen geschalteten Menschen erledigt werden. „Und der kann sich dann wichtigen, für den Kunden wertschöpfenden Tätigkeiten zuwenden.“ Als Beispiel nennt der Geschäftsführer des REFA Nordwest-Regionalverbands Ostwestfalen-Lippe intelligente Drucker.

„Der Kunde erhält die Maschine kostenlos – einschließlich Material, Wartung und Zubehör. Er zahlt dann laufend einen Preis für jeden Ausdruck. Und er muss sich um nichts Organisatorisches rund um das Gerät kümmern.“ Über das IoT sendet das Gerät alle Informationen wie Nutzungsdauer, Verbrauch, Stückzahlen oder Ähnliches an das Firmensystem. Und von dort aus werden ebenfalls automatisiert weitere Aktivitäten initiiert. Dazu gehören die Rechnungserstellung, das Melden von Fehlern, Wartungsbedarf oder Material-Nachbestellung (Toner, Papier …).

Für welche Firmen ist eine 4.0-Lösung „Service statt Produkt“ geeignet?

Die Überlegungen, Service statt Produkte anzubieten, knüpfen an der Ermittlung des Kundenbedarfs an. Hilfreiche Fragen:

  • Was ist das Kerngeschäft der Zielkunden?
  • Was ist in ihrer Branche ein wichtiges Differenzierungsmerkmal?
  • Welche Probleme hat der Kunde?
  • Woran scheitert die Lösung?
  • Wie müsste ein Service aussehen, der an diesen Bedarf anknüpft?
  • Wie lässt sich die Wirtschaftlichkeit einer solchen Lösung darstellen?
  • Was ist aus der Sicht potenzieller Kunden wichtiger – die Anschaffungskosten z. B. für eine Technologie oder die „Total Costs of Ownership“?
  • Welche Kostenarten spielen bei den Zielgruppen-Firmen eine Rolle: Stück- oder Verwendungspreis?

An diese Fragen angepasst, muss die Servicelösung entwickelt und anschließend technisch und digital umgesetzt werden.

Coffee at Work – ein digitalisierbares Service statt Produkte-Konzept

Ein Unternehmen, dass auf „Service statt Produkte“ setzt und das eine geeignete Ausgangsbasis für eine solche IoT-Lösung bieten würde, ist die Wittener coffee at work GmbH & Co. KG. Geschäftsführer Martin Sesjak beschreibt sein Geschäftskonzept, mit dem er seit über zehn Jahren Firmen mit frisch gemahlenem Kaffee vorsorgt. „Der Kunde erhält von uns nach einer Bedarfsermittlung einen Kaffeeautomaten, der vom Servicetechniker eingestellt wird.“ Hinzu komme Zubehör und Kaffeebohnen. „Der Techniker schaut dann einmal im Monat vorbei, um das Gerät zu überprüfen und ggf. notwendige Wartungen durchzuführen.“ Sesjak räumt ein, es gebe auch in seiner Firma Überlegungen, zukünftig automatisierte, über das IoT kommunizierende Komponenten einzuführen. „Dass unsere Techniker persönlich zu Besuch zum Kunden kommen, ist jedoch Teil unserer Strategie. Denn die Verbindung von Mensch zu Mensch lässt sich nicht digitalisieren.“

Mehrkosten relativieren sich

Natürlich ist der Service unterm Strich teurer als der Kauf eines eigenen Geräts. Doch Lars Pielemeier gibt zu bedenken: „Ein Geschäftskunde kauft sich mit dem Service gleichzeitig mehr Zeit für sein eigenes Geschäft. Statt in einer Warteschleife zu schmoren, kann er die Zeit besser nutzen und Geld verdienen. Deshalb relativieren sich die Kosten.“ Michael ergänzt: „Unternehmen fördern durch solche Angebote die dauerhafte Bindung ihrer Kunden. Denn die Geschäftsbeziehung läuft einfach weiter.“ REFA-Experte Pielemeier nimmt auf der Nachfrageseite ein steigendes Interesse an solchen Angeboten wahr. „Die Erwartungshaltung ist groß. Kunden wünschen sich einen individuellen Service, der möglichst jederzeit verfügbar und in Echtzeit erhältlich ist. Die digitale Transformation und das Internet der Dinge ermöglichen die Schaffung eines fortlaufenden Mehrwerts.“

 

Der Einfluss des IoT auf Produktion und Logistik

Eingangslogistik, Produktion, Ausgangslogistik, Marketing und Vertrieb, Support und Serviceleistungen bilden die klassische Wertschöpfungskette eines Industrieunternehmens. Alle diese Aktivitäten profitieren von einer optimierten Koordination, Überwachung und Auswertung gesammelter Daten. Welchen Einfluss hat das konkret auf Logistik und Produktion?

Logistik

Aufgrund der zunehmenden Vernetzung der Lieferkette und somit auch der bisher nicht als “smart” klassifizierten Güter und Transportvehikel, kann die Logistik leichter und kosteneffizienter als früher koordiniert, überwacht und optimiert werden. Fuhrparkmanager können so die Routen der Fahrzeuge mittels GPS-Tracking besser nachvollziehen und koordinieren. Neuartige Lagerbestandsverwaltung und Lieferdrohnen sind weitere Gebiete, die das Potential haben, die Basis für völlig neue Geschäftsmodelle zu legen.

Vieles spricht dafür, dass dadurch das Outsourcing an spezialisierte Logistikdienstleister weiter zunimmt, insbesondere in der Industrie. Beispielsweise vermindert die digitale Sendungsverfolgung mithilfe durchgängiger Erfassungsmöglichkeiten entlang der gesamten Lieferkette (bspw. durch Sensorik im Ladegefäß und Telematik) das wahrgenommene Qualitätsrisiko bei den Verladern und macht die Leistung der Dienstleister transparenter. Durch die größere Transparenz über die Leistungserstellung bei den Dienstleistern treten auch andere komparative Vorteile verstärkt in den Vordergrund, insbesondere bessere Bündelungsmöglichkeiten und damit eine höhere Transportauslastung sowie Kostenvorteile bei größeren Dienstleister-Netzwerken.

Bislang hat jedoch die hohe Schnittstellenkomplexität der Logistikkette und die enorme Vielfalt unternehmensspezifischer Be- und Entladevorgänge die Herausbildung erfolgreicher Marktplätze á la Uber für LKWs gebremst, wenngleich dieses Segment mittlerweile schon viele Startups angezogen hat.

Produktion

Eng verknüpft mit der Logistik erfährt auch die Produktion bereits seit einigen Jahren zunehmende Vernetzung mit dem Ziel einer verbesserten Produktionsplanung und -steuerung (Industrie 4.0). Einfachere IoT Use Cases in diesem Bereich fokussieren sich auf die Erfassung und Auswertung der Sensordaten einzelner Maschinen und Geräte, beispielsweise beim Condition Monitoring (regelmäßige Erfassung physikalischer Daten zum Zustand der Maschine oder Anlage) oder für Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung auf Basis laufend erfasster Daten).

Deutlich komplexer wird es, wenn komplette Produktionsanlagen vernetzt und datenbasiert optimiert oder sogar automatisiert werden sollen – bislang scheitert dies jedoch oft schon an den vielen unterschiedlichen Datenstandards der Maschinen- und Anlagenbauer sowie dem Mangel geeigneter intelligenter Algorithmen. Damit geht in vielen Fällen auch eine zunehmende Dezentralisierung der Produktionssteuerung einher, bei der die einzelnen Maschinen direkt miteinander kommunizieren. So kann die Produktion kundenindividueller Güter (Losgröße 1) auch bei komplexeren Produkten effizient realisiert werden („Mass Customization“).

Während dies in einigen Branchen über kurz oder lang zur vollständigen Automatisierung der Produktion führen wird, trifft dies längst nicht auf alle Branchen zu. Insbesondere in kleineren Produktionsbetrieben mit hoher Produktvielfalt und -komplexität könnten sich IoT-unterstützte, kleine autonome Fertigungszellen durchsetzen, die auf Basis von Fertigungsdaten eigenverantwortlich und flexibel ihre Produktion und Logistik organisieren. Dort wird die Rolle des Mitarbeiters sogar stark aufgewertet, da er selbst zum steuernden Element in einem hybriden System aus Mensch und Maschine wird, unterstützt von cyberphysischen Assistenzsystemen. Wie dies beispielsweise für die Möbelindustrie aussehen kann, untersucht gegenwärtig das von der Hochschule Rosenheim initiierte und von tresmo unterstützte Forschungsvorhaben proto_lab.

Großes Transformationspotential

Perspektivisch, das lässt sich heute schon sagen, wird der Anteil der Produktion an der Gesamtwertschöpfung in den meisten Industriebranchen wohl sinken – zugunsten Software-basierter Dienstleistungen rund um das Kernprodukt. Zudem wird die Produktion durch den zunehmenden Einsatz additiver Fertigungsverfahren dramatische Umwälzungen erleben – die Herstellung vieler Güter verlagert sich an den Ort ihrer Nutzung, die bisherigen Hersteller verkaufen verstärkt Daten und digitale Zusatzdienste.

Das IoT bringt somit mittelfristig ein enormes Transformationspotenzial für die Bereiche Produktion und Logistik mit sich. Welche Veränderungen auf die Bereiche Marketing und Vertrieb sowie Service zukommen, beleuchtet der nächste Artikel zum Thema.

VDMA’s Working Group Additive Manufacturing becomes honorary sponsor of formnext

formnext powered by tct and the Working Group Additive Manufacturing within Germany’s industry federation of mechanical engineers (VDMA) have just entered into a new partnership. In it, the Working Group Additive Manufacturing will serve as the exhibition’s honorary sponsor. This partnership will enable formnext to further expand its expertise in specific areas of the relevant process chains in additive manufacturing and other cutting-edge industrial production technologies. This year’s exhibition is scheduled to take place on 14 – 17 November in Frankfurt am Main.

Cooperation to provide fresh impetus

The key topic areas in this cooperation are to include various levels of training; knowledge transfer; and the advancement of technologies, application methods, and standards and norms.

“We’ve been in close contact with the Working Group Additive Manufacturing since 2015, and the in-depth discussions we’ve had have revealed a broad range of potential areas where we can collaborate,” reports Sascha F. Wenzler, Vice President formnext at event organizer Mesago Messe Frankfurt GmbH.

Among other topics, the new partners will be focusing on further efforts to promote the use of additive technologies in industrial production and develop new application areas.

“In formnext powered by tct, we’ll be working with the leading global platform where the world leaders in additive technologies and state-of-the-art production techniques come together with international decision-makers from a wide variety of user industries,” states the Working Group Additive Manufacturing director Dr. Markus Heering.

For the members of the Working Group Additive Manufacturing and the VDMA at large, this sponsorship will present significant opportunities to develop and realize the additional potential afforded by these technologies, including in mechanical engineering and other fields.

Working Group Additive Manufacturing booth at formnext 2017

formnext’s cooperation with the VDMA will already be on display at its 2017 event, where the Working Group Additive Manufacturing is planning to present prominent examples of additive manufacturing in action at its own booth. In doing so, it is hoping to leverage the exhibition as a chance to bring together potential users and development partners from various industries.

For more information, please visit formnext.com.

Logos (formnext / Working Group Additive Manufacturing)

Working Group Additive Manufacturing (VDMA)

Die Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing im VDMA wird ideeller Träger der formnext

Die formnext powered by tct und die Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing (AG AM) im VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau) haben eine Partnerschaft vereinbart. Die AG AM wird künftig die ideelle Trägerschaft der Fachmesse übernehmen. Durch die Zusammenarbeit baut die formnext ihr fachliches Know-how entlang der relevanten Prozessketten im Bereich Additive Manufacturing und weiterer Zukunftsfelder industrieller Fertigungstechnologien zielgerichtet aus. Die Messe findet vom 14. – 17.11. 2017 in Frankfurt am Main statt.

Kooperation setzt neue Impulse

Wichtige Themenbereiche der Kooperation sind unter anderem Aus- und Weiterbildung, der Wissenstransfer sowie die Weiterentwicklung von Technologien, Anwendungsverfahren, Normen und Standards.

„Wir stehen bereits seit 2015 in engem Kontakt mit der AG AM im VDMA und haben in den intensiven Gesprächen eine große Bandbreite von Potentialen für die gemeinsame Zusammenarbeit entdeckt“, so Sascha F. Wenzler, Bereichsleiter formnext beim Veranstalter Mesago Messe Frankfurt GmbH.

Kernpunkt ist dabei unter anderem, den Einsatz Additiver Technologien in der industriellen Produktion weiter zu fördern und neue Anwendungsbereiche zu erschließen.

„Die formnext powered by tct bietet uns die führende internationale Plattform, auf der die Weltelite Additiver Technologien und modernster Fertigungsverfahren auf internationale Entscheider vielfältigster Anwenderindustrien trifft“, sagt Dr.-Ing. Markus Heering, Geschäftsführer der AG AM im VDMA.

Für den VDMA und die Mitglieder der Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing eröffnen sich durch die Trägerschaft große Möglichkeiten zur Entwicklung und Hebung weiterer Potentiale, die sich durch den Einsatz dieser Technologien für den Maschinen- und Anlagenbau und darüber hinaus ergeben.

AG AM mit Messestand auf der formnext 2017 vertreten

Die Kooperation mit dem VDMA wird bereits auf der formnext 2017 sichtbar sein. Die AG AM plant auf einem eigenen Messestand prominente Anwendungsbeispiele aus dem Bereich der Additiven Fertigung zu präsentieren. Das Ziel ist, auf der formnext branchenübergreifend potentielle Anwender und Entwicklungspartner aus der Industrie zusammenzubringen.

Weitere Informationen sind online unter formnext.de zu finden.

Logos (formnext /  AG AM im VDMA)

Arbeitsgemeinschaft Additive Manufacturing im VDMA e.V.

Ethernet TSN läutet eine neue Ära der industriellen Kommunikation ein

Die Vorteile einer Verwendung von Ethernet TSN liegen auf der Hand: es kann über Standard Hardware mit integrierter Echtzeitfähigkeit eingesetzt werden, was in niedrigen Kosten und einem breiten Hersteller- und Produktangebot resultiert. Darüber hinaus ermöglicht der TSN-Standard die Konvergenz von Produktions- und IT-Netzwerken, d.h. Echtzeitkommunikation und normale Ethernet-Kommunikation können über einen einheitlichen Netzwerkstandard übertragen werden. Dies stellt eine ideale Basis für die Umsetzung von Industrie 4.0 und IIoT-Konzepten dar.

Evolution der Feldbus-Systeme

Mit der Verfügbarkeit von Ethernet TSN wird auch die Evolution der Feldbussysteme fortgeschrieben.

Feldbusse der 1. Generation wurden für spezifische Anforderungen und Aufgaben konzipiert. So wurde Sercos als Antriebsbus entwickelt, um die analoge +/- 10V Antriebsschnittstelle abzulösen. Profibus, Interbus oder auch Devicenet wurden als Feldbusse für die E/A-Kommunikation entwickelt. Und Ethernet wurde zum damaligen Zeitpunkt nicht auf der Feldebene eingesetzt, sondern lediglich um Maschinen in übergeordnete IT-Systeme einzubinden.

Bild 1: Evolution der Feldbus-Systeme (Quelle: Sercos)

Feldbussysteme der 2. Generation zeichnen sich dadurch aus, dass sie allesamt auf Ethernet basieren und somit eine sehr viel höhere Bandbreite zur Verfügung haben. Allerdings benötigen sie zur korrekten Funktionsweise und zur Erreichung einer entsprechenden Übertragungs- und Echtzeitperformance eine spezielle Hardwareunterstützung. Damit sind diese Systeme nicht konform zu den Standards IEEE 802.1 und 802.3, wodurch die vertikale und horizontale Integration mit Ethernet nicht optimal umgesetzt werden kann. Erschwerend kommt hinzu, dass die meisten Echtzeit-Ethernet-Protokolle in einer gemeinsamen Netzwerk-Infrastruktur nicht koexistieren können, ohne dass die Performance und Echtzeitcharakteristik beeinträchtigt wird. Verschiedene Echtzeit-Ethernet-Lösungen nutzen die Netzwerkinfrastruktur sogar exklusiv, so dass andere Protokolle über das jeweils unterlagerte Echtzeit-Protokoll getunnelt werden müssen (siehe Bild 2a). Allerdings setzt dies ein laufendes bzw. funktionierendes Echtzeit-Protokoll voraus, um mit den Geräten überhaupt kommunizieren zu können. Einen anderen Ansatz verfolgen Echtzeit-Ethernet-Lösungen, die eine Koexistenz mit anderen Ethernet-Protokollen unterstützen. Dabei können andere Protokolle sowohl mit als auch ohne das jeweilige Echtzeit-Protokoll genutzt werden (siehe Bild 2b). Vertreter dieser Echtzeit-Ethernet-Lösungen sind z.B. Sercos III und Profinet IRT.

Bild 2: Echtzeit-Ethernet Schnittstellen im Vergleich (Quelle: Sercos)

Ethernet TSN läutet nun die 3. Feldbusgeneration ein. Denn diese Technologie erlaubt erstmals in der über 40-jährigen Geschichte von Ethernet eine zeitgesteuerte und deterministische Übertragung von echtzeitkritischen Nachrichten über Standard Ethernet Hardware (Bild 3c). Ethernet TSN nutzt dafür das Prinzip eines Zeitschlitzverfahrens, welches Sercos schon seit über 25 Jahren für die Echtzeitkommunikation verwendet. Da bei Ethernet TSN Echtzeitkommunikation und normale Ethernet-Kommunikation über einen einheitlichen Netzwerkstandard übertragen werden können, ergeben sich zukunftsweisende Lösungsansätze um Produktions- und IT-Netzwerke zusammenzuführen.

Sercos III im Kontext von Ethernet TSN

Das Übertragungsverfahren von Sercos basiert seit der Einführung der ersten Generation (Sercos I) im Jahre 1990 auf einem Zeitschlitzverfahren und einer zyklischen Kommunikation. Sercos III unterstützt nicht nur die Übertragung von Echtzeittelegrammen im sogenannten Echtzeit-Kanal, sondern erlaubt außerdem die Übertragung beliebiger anderer Ethernet-Protokolle im sogenannten UC-Kanal (siehe Bild 3 oben).

Bild 3: Übertragungsverfahren von Sercos III im Kontext von Ethernet TSN (Quelle: Sercos)

Ethernet TSN besitzt alle Eigenschaften und Mechanismen, um das Sercos Übertragungsverfahren mit Standard Ethernet Hardware umzusetzen bzw. nachzubilden. Die Basis von Ethernet TSN ist der Standard IEEE 802.1Q, welcher die Aufteilung physikalischer Netzwerke in mehrere logisch getrennte, priorisierte virtuelle Netze spezifiziert. Mit verschiedenen Sub-Standards werden darauf aufbauend ergänzende Features spezifiziert, die im Folgenden erläutert und in den Kontext des Übertragungsverfahrens von Sercos gebracht werden (siehe Bild 3 unten).

  1. Zeitsynchronisation: Alle Netzwerkteilnehmer haben ein gemeinsames Verständnis der Zeit.
    Dazu greift Ethernet TSN auf Mechanismen aus IEEE 802.1ASrev IEEE 1588 zurück. Das darin beschriebene Protokoll zur Zeitsynchronisation (PTP=Precision Time Protocol) definiert, wie räumlich verteilte Echtzeituhren untereinander synchronisiert werden.
  2. Zeitschlitzverfahren: Synchrone Zeitschlitze erlauben die Übertragung verschiedener Traffic-Klassen und eine zeitgesteuerte Datenübertragung. Ethernet TSN nutzt dafür den Substandard IEEE 802.1Qbv (Enhancements for scheduled traffic).
  3. Scheduling und Traffic Shaping: Alle teilnehmenden Geräte arbeiten bei der Bearbeitung und Weiterleitung von Netzwerkpaketen nach den gleichen Regeln. Ethernet TSN nutzt dafür den Substandard IEEE 802.1Qcc (Stream Reservation).
  4. Frame Preemption: Telegramme können unterbrochen werden und später fortgesetzt werden. Ethernet nutzt dafür den Substandard IEEE 802.1Qbu (Frame Preemption).

Ein Blick in die Digitale Fabrik im Jahr 2022

„Die Digitale Fabrik 2022 in Deutschland“, so lautet das Thema einer aktuellen PwC-Studie, die sich mit der Digitalisierung in Unternehmen in Deutschland beschäftigt. Die PwC-Berater sagen einen massiven Ausbau von digitalen Fabriken auf dem deutschen Markt voraus und sehen die vernetzte Sensorik und 3D-Druck als die wichtigsten Schlüsseltechnologien.

Stephen Dyson, Leiter Strategy, Innovation und Product Development von Proto Labs kommentiert die Studie: „Industrie 4.0 und die digitale Fertigung sind zwei wesentliche Konzepte, die eine neue Art des Datenaustauschs während des gesamten Produktlebenszyklus beschreiben. Mehr als alle anderen industriellen Revolutionen zuvor hat diese das größte Potenzial, nicht nur die Industrie, sondern auch unsere Lebensweise grundlegend zu verändern. Durch die Umsetzung der digitalen Fertigung und den Einsatz von Robotik und Automatisierung eröffnen sich ganz neue Chancen. Die Welt von Industrie 4.0 kennt extrem kurze Durchlaufzeiten, bedarfsorientierte Produktion und kundenspezifische Massenproduktion und bietet Herstellern – unabhängig von ihrer Größe – eine Chance, auf globaler Ebene wettbewerbsfähig zu sein.

Die Experten von PwC sehen 3D-Druck als einen Schlüsselfaktor, dessen Einsatz in Unternehmen sich in den kommenden 5 Jahren mehr als verdoppeln wird (18 Prozent heute, 38 Prozent im Jahr 2020[1]). Das wundert uns nicht, denn wir sehen schon heute die zahlreichen Vorteile. Mit 3D-Druck können Stillstandzeiten vermieden, neue Wege in Produktion und Entwicklung gegangen werden und das mit einer Vielzahl unterschiedlichster Materialien und in einer Schnelligkeit, die aktuell kaum zu übertreffen ist.“

[1] http://www.pwc.de/de/digitale-transformation/digital-factories-2020-shaping-the-future-of-manufacturing.pdf

Exchange-Prozesse untersuchen

Process Explorer von Sysinternalskönnen Sie sich direkt bei Microsoft herunterladen. 

Sie können sich entweder die ZIP-Datei herunterladen, oder das Tool, wie übrigens jedes andere Tool von Sysinternals, auch direkt über den Browser starten. Dazu verwenden Sie die URL http://live.sysinternals.com/procexp.exe.

Fahren Sie mit der Maus über einen Prozess, zeigt Process Explorer an, welche aktuellen Dienste oder Anwendungen von dieser Instanz der svchost.exe abhängen. So können Sie recht schnell aufschlüsseln welcher Prozess für die Last verantwortlich ist.

Über den Befehl tasklist /svc in der Eingabeaufforderung können Sie sich ebenfalls anzeigen lassen, welche Anwendungen auf svchost.exe zurückgreifen. Alternativ können Sie die mit svchost.exe verbundenen Dienste auch im Task-Manager anzeigen lassen. Gehen Sie dazu folgendermaßen vor:

  1. Öffnen Sie den Task-Manager
  2. Holen Sie die Registerkarte Details in den Vordergrund.
  3. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf eine Instanz von exe und klicken Sie dann auf Zu Dienst(en) wechseln. Die dem betreffenden Prozess zugeordneten Dienste werden auf der Registerkarte Dienste hervorgehoben.
  4. Finden Sie einen Prozess außerhalb von Exchange, dann beenden Sie diesen um zu testen, ob Exchange wieder ordnungsgemäß funktioniert.