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atp magazin 5/2022: Ethernet-APL in der Prozessindustrie

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Autor: Jonas Völker

atp magazin 5/2022: Ethernet-APL in der Prozessindustrie
Unser neues Heft zeigt, welche Vorteile Ethernet-APL für die Prozessindustrie wirklich bringt.

Das neue atp magazin ist da! In unserer Ausgabe 5/2022 dreht sich alles um Ethernet-APL und das Potenzial der Technologie für die Prozessindustrie.

atp magazin 5/2022: Ethernet-APL im Fokus

Bin ich etwa schon drin?

Diese Frage stellte sich vor mehr als zwanzig Jahren der jüngste Wimbledon-Sieger aller Zeiten in einem Werbespot für den Internetdienstleister AOL. Wie damals Boris Becker, sind wir auch heute erstaunt, wie groß die Möglichkeiten sind, die sich hinter neuen Technologien verstecken, wenn man sie einmal durchschaut hat und sinnvoll einsetzt.

Ähnlich wie das Internet der späten 1990er Jahre kann der Advanced Physical Layer, kurz APL, für die heutige Prozessindustrie eine echte Offenbarung sein. Die Entwicklung Ethernet-basierter Feldbusse mündet in das APL Zwei-Draht-Ethernet, das noch viele weitere Varianten auf neuen physikalischen Schichten ermöglicht. Und plötzlich wird es laut im Feld und die Kommunikation wird immer komplexer und detaillierter. Von dem Quantensprung in Sachen Geschwindigkeit (Stichwort Echtzeit) wollen wir gar nicht erst sprechen.

Und so kann die Antwort für Firmen, die im globalen Wettbewerb bestehen wollen, nur sein: Ja, ich bin drin.

Werfen Sie einen Blick ins Inhaltsverzeichnis!

Die Interview-Highlights

“APL wird die Connectivity entscheidend vorantreiben”

Mit dem Advanced Physical Layer (APL) steht für die Prozessindustrie endlich ein lang ersehnter Quantensprung in der Kommunikationstechnik bereit, der große Erwartungen weckt. Wie viel Potenzial APL wirklich für die Prozess- und Verfahrenstechnik bereithält und wie Unternehmen sich auf den Rollout vorbereiten können, erklärt Prof. Dr.-Ing. Karl-Heinz Niemann, Professor für Prozessinformatik
und Automatisierungstechnik an der Hochschule Hannover, im Interview.

“Der Steckverbinder ist ein Smart Edge Device”

Im Spannungsfeld der industriellen Produktion zwischen möglichst leistungsoptimierten Lösungen und einer klimaverträglichen Herstellung wird die Nachhaltigkeit zum entscheidenden Wettbewerbsfaktor, wie Dr. Kurt D. Bettenhausen, Vorstand Neue Technologien und Entwicklung bei HARTING, im Interview klarstellt. Ein Paradebeispiel: die Connectivity und vor allem der intelligente Steckverbinder der Zukunft.

Die peer-reviewten Hauptbeiträge

Ethernet-APL für hochverfügbare Sicherheitsanwendungen

„Während Feldgeräte zur Steuerung und Regelung meist über digitale Feldbuslösungen angebunden werden, fristet die PLT-Sicherheitstechnik auch heute noch ihr Dasein im ‚Dornröschenschlaf‘ – in analoger 4…20-mA-Technik mit vollständig separierter Infrastruktur.“ Mit dieser Aussage beginnt ein spannender Beitrag aus der industriellen Praxis zum Thema APL und besser kann man es nicht auf den Punkt bringen. Lesen Sie mehr über die Anwendung von APL in der Sicherheitstechnik und erfahren Sie die Vorteile entlang des gesamten Safety Life Cycle. Als abschließendes Element beleuchtet der Beitrag auch bestehende Herausforderungen, die mit der neuen Technologie einhergehen.

Scaling Reinforcement Learning Online Job Shop Scheduling

Die Herausforderungen einer möglichst flexiblen Produktion sind hinreichend bekannt: kleinere Losgrößen, unterschiedliche Produktflüsse, Variantenreichtum sowie eine notwendige Skalierbarkeit. In diesem Beitrag werden KI-Methoden des Reinforcement Learnings auf sogenannte Job-Shop-Scheduling-Probleme angewendet. Ziel ist es, die Produktion von unterschiedlichen Produktkonfigurationen auf zur Verfügung stehenden Maschinen mit variierenden Prozessschritten so optimal als möglich zu planen. Dabei können modernste Automatisierungslösungen, wie beispielsweise fahrerlose Transportsysteme oder Agentensysteme, verwendet werden. Die Autor:innen zeigen sowohl die Anwendung des KI-Verfahrens als auch die Ergebnisse unterschiedlicher Trainingsstrategien.

AI-based anomaly detection of asset failures in industrial process plants

Die wachsende Anzahl an Sensoren in Prozessanlagen liefert eine enorme Anzahl an Daten. Die als
Time-Series Data übertragenen und gespeicherten Zeitreihen bieten den Anlagenfahrer:innen nicht
nur einen Überblick des aktuellen Anlagenstatus, sondern ermöglichen, auf Basis von Erfahrungen
und Expertise, auch eine Abschätzung kommender Ereignisse. Um die Anlagenfahrer:innen dabei zu
unterstützen, wird ein KI-gestütztes Verfahren zur Prognose von drohenden Ereignissen in den Anlagen vorgeschlagen. Damit sollen Anlagenfahrer:innen unterstützt und so ein Assistenzsystem ermöglicht werden. Im Beitrag werden hierzu unterschiedliche Verfahren, beginnenden von klassischer Statistik bis hin zu maschinellem Lernen untersucht.

Integration einer Power-to-Gas-Anlage

Nachdem in Teil 1 dieses zweiteiligen Beitrags die Auslegung einer Power-2-Gas-Anlage vorgestellt
wurde, widmen sich die Autor:innen in diesem Artikel der Fragestellung, ob zusätzliche Speicherelemente die Einbindung einer Power-2-Gas-Anlage in ein bestehendes Energiesystem effizienter gestalten. Die Validierung dieser Fragestellung basiert auf einer umfassenden Modellierung und Simulation, die unterschiedliche Szenarien zulässt. Dabei werden nicht nur die technische Machbarkeit, sondern auch die Wirtschaftlichkeit, Auslastung und Ressourcennutzung untersucht.

OT Security Requirements for Ethernet-APL field devices

In industriellen Produktionsanlagen gehen OT- und ITSecurity Hand in Hand. Mit der Einführung von Ethernet- APL erweitern sich nicht nur die Möglichkeiten für eine Vereinheitlichung der Kommunikationsarchitektur, sondern es ergeben sich auch neue Chancen und Risiken im Bereich Security. Dieser Beitrag fokussiert auf das Thema OT-Security und stellt deren Anforderungen
für Ethernet-APL-Feldgeräte vor. Dabei werden sowohl potenzielle Bedrohungen wie beispielsweise unerlaubte und unentdeckte externe Netzwerkteilnehmer:innen erläutert, wie auch notwendige Maßnahmen zur Abminderung des bestehenden Risikos gegeben. Als Konzeption wird eine Public-Key-Infrastruktur vorgestellt, mithilfe derer eine gesicherte Kommunikation mit den Feldgeräten möglich ist.

Mehr Details zum atp magazin 5/2022 gibt es hier.

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