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MANAGEMENT & TECHNOLOGIE

November 2017

Im wahrsten Sinne eine Lebensversicherung Einfaches Back-up der Gesamtfunktionalität bei automatisierten Produktionssystemen Fertigungsprozesse, die den Kriterien der Flexibilität, Standardisierung, Vernetzung und Kommunikation gerecht werden müssen, sind in einem immer größer werdenden Maße auf die Verfügbarkeit von Daten angewiesen. Die entscheidenden Treiber sind hierbei hochgradig automatisierte Produktionssysteme und die Verzahnung der Informationstechnologie mit den Fertigungsanlagen. Immer häufiger werden dabei für bestimmte Steuerungsaufgaben in der Produktion Industrie-PCs (IPC) anstelle der autarken und gekapselten speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) eingesetzt - durchaus eine Herausforderung, denn bei einem Ausfall muss deren Funktionalität möglichst schnell wiederhergestellt werden. Der Digitalisierungsprozess macht die Daten zur wichtigsten Komponente in der smarten Fabrik. Von ihrer Integrität und Konsistenz hängt die Funktionsfähigkeit der Systeme und der Fertigungsprozesse ab. Umgekehrt bedeutet dies aber: Sind die Daten unbrauchbar, zieht dies Stillstandszeiten in der Produktion und unter Umständen immense Kosten nach sich. Mit der wachsenden Datenmenge und der zunehmenden Zahl von IPCs nimmt das Risiko zu, dass Daten infolge von Störungen der Hard- und Software unbrauchbar werden. Als Ergebnis funktionieren die Steuerungssysteme nicht mehr richtig oder sie können komplett versagen. Die Ursachen sind vielfältig: Cyberattacken von außen wie die Angriffe durch VerschlüsselungsTrojaner betreffen beispielsweise auch die Industrie. Softwarefehler und Hardwarefehler oder Fehler bei der Bedienung können ebenfalls Daten zerstören. Dazu kommen industriespezifische Umweltfaktoren wie Wärme, Kälte, Luftfeuchtigkeit und Erschütterung, die Schäden an Software und Hardware hervorrufen können. In der Summe bedeutet dies: Die IPC-basierten Steuerungen werden immer mehr zum „Single Point of Failure“ in der Produktionsanlage.

Schnelle Wiederherstellung Es geht in einem solchen Falle immer darum, bei einem Ausfall der Steuereinheit die Funktionsfähigkeit mittels einer Sicherungskopie sämtlicher Daten so schnell und so einfach wie möglich wiederherzustellen. Das kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Steuereinheit in den Auslieferungszustand zurückgesetzt wird. Dies ist eine Alternative zur aufwendigen Fehlersuche und -korrektur.

Sicherung - Datei- oder Imagesicherung - sie eingesetzt werden kann. Für die industriellen Systeme, von denen Daten gesichert werden müssen, werden jedoch oft spezielle Industrie-Betriebssysteme eingesetzt, teilweise auch proprietäre sowie hybride Systeme, die von Lösungen der Standard-IT nicht abgedeckt werden. Jede Systemkomponente braucht zudem unter Umständen eine spezifische Vorgehensweise bei der Sicherung der Funktionalität. Dr. Jurij Ivastsuk-Kienbaum, Gründer und Geschäftsführer Waxar Data Saving Systems GmbH & Co. KG, betont: „Die Erstellung von Sicherungskopien für die Wiederherstellung der Daten in der industriellen Umgebung weicht erheblich von den Prozessen ab, die sich für die Datensicherung in der StandardIT durchgesetzt haben.“

Sammelt und verarbeitet eine Steuereinheit viele Daten, kann es unter Umständen sinnvoller sein, die Steuerung auf den letzten gesicherten Zustand zurückzusetzen. Allerdings ist die Erstellung von Sicherungskopien für die Wiederherstellung der Daten in der industriellen Umgebung alles andere als trivial und weicht erheblich von den Prozessen ab, die sich für die Datensicherung in der Standard-IT durchgesetzt haben.

Back-up hat spezielle Anforderungen Das beginnt damit, dass Back-upLösungen der Standard-IT in der Regel die logischen Ebenen der Datenstruktur nutzen und infolgedessen streng an die Regeln des Betriebssystems gebunden sind. Die Anwender müssen die jeweils richtige Version der Back-upLösung auswählen und prüfen, unter welchem Betriebssystem die Lösung ausgeführt wird, für welche physischen oder virtuellen Umgebungen sie geeignet ist und für welche Art der

WaxarIndustry ist eine Back-up-Lösung, die unabhängig von Betriebssystemen arbeitet und sich insbesondere für die Datensicherung im Industrie-4.0-Umfeld eignet.

Eine Bit-für-BitSicherung ... Weiterhin erfordern in der Standard-IT die Verfahren, die für die Sicherung von Inhalten der Speichermedien verwendet werden, die Installation und Konfiguration der Sicherungssoftware im Betriebssystem. Das lassen die in der Industrie verwendeten Systeme häufig nicht zu. Die Sicherungssoftware muss deshalb von einer externen Speichereinheit wie USB-Stick oder USB-Festplatte aus ausgeführt oder von einer fest in die Hardware eingebauten Speichereinheit (CF-Card, SSD-Festplatte und andere) aus benutzt werden können. Außerdem stehen in der Standard-IT bei Back-up und Restore die selbst erzeugten Daten im Vordergrund, während in der Automatisierung die Funktionalität der Steuerung die Hauptrolle spielt. Die dafür relevanten Daten weisen bei den Standardverfahren jedoch systembedingt Lücken auf. Sie entstehen, da Daten unterhalb der Dateiebene, beispielsweise auf der Ebene der speziellen Systembereiche, unerkannt bleiben.

Unabhängig vom Betriebssystem Auf bestimmte Datenbereiche blockiert beispielsweise das Betriebssystem den Zugriff, sie werden beim Back-up ebenfalls nicht erfasst. Zudem gehen Daten verloren, wenn bei der Wiederherstellung die Datenstruktur neu organisiert wird. Eine vollständige Wiederherstellung der Funktionalität ist auf diese Weise mit den Standard-IT-Backup-Lösungen nicht möglich. Diese Schwierigkeiten lassen sich durch den direkten Zugriff auf den produktionsrelevanten Da-

Immer häufiger werden für bestimmte Steuerungsaufgaben Industrie-PCs (IPC) anstelle der autarken und gekapselten speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) eingesetzt. Diese Steuerungen werden immer mehr zum „Single Point of Failure“ in der Produktionsanlage. Bilder: Waxar Data Saving Systems

tenträger - Festplatte, Flash-Card, USB-Medien - umgehen. Umgesetzt wird dieser Ansatz zum Beispiel in der Back-up-Lösung WaxarIndustry.

… direkt von der Festplatte Die Daten werden dabei unabhängig von ihrer Art sektorenweise ausgelesen und archiviert; die Lösung arbeitet also unabhängig von Betriebssystem und Betriebssystem-Versionen, von der verwendeten Hardware oder der installierten Konstellation aus Betriebssystem und weiterer Software. So können beliebige, auch proprietäre Betriebssysteme und Daten von instabiler Hardware gesichert werden. Die Sicherung erfolgt, basierend auf Sektorenvergleichen, nach Wahl inkrementell oder differenziell. Auf dieser Grundlage kann der softwaredefinierte Zustand eines Systems vollautomatisch und komplett zu 100 Prozent wiederhergestellt werden, sodass sich die Kosten durch Ausfälle und Standzeiten erheblich reduzieren. Das Back-up wird auf einem USBStick oder einem beliebigen anderen Speichermedium erstellt und kann anschließend von der Produktionsleitung in nur einem Arbeitsschritt zurückgespielt oder auf einen anderen

Steuerungsrechner aufgespielt werden. Auch die Replikation auf mehrere Steuereinheiten ist möglich. IT-Kenntnisse sind für die Bedienung der Lösung nicht erforderlich; sie ist für vollautomatische Abläufe konzipiert und kann für die Erstellung eines Back-ups auf einen Knopfdruck reduziert werden. Für die Wiederherstellung wird die Steuereinheit gestoppt, der Datenträger mit der Lösung und den Daten an eine USB-Schnittstelle angeschlossen, der Computer wieder gestartet und abgewartet, bis er nach der Wiederherstellung, die je nach Datenmenge zehn bis 20 Minuten dauert, wieder heruntergefahren wird.

Nach 20 Minuten wieder am Laufen Danach wird die Speichereinheit von der USB-Schnittstelle abgezogen und der Computer erneut gestartet. Die Funktionalität der Steuereinheit ist damit wiederhergestellt und kann weiterbenutzt werden. Mit diesem Ablauf kann die Produktionsleitung auch Updates ohne Unterstützung von außen vornehmen. Dr. Jurij Ivastsuk-Kienbaum Geschäftsführer, Waxar Data Saving Systems GmbH & Co. KG www.waxar.eu

Damit die Funktionalität einer Steuereinheit wiederhergestellt werden kann, müssen beim Backup neben den selbst erzeugten Daten zwingend auch alle Daten der darunterliegenden Ebenen lückenlos gesichert werden.

B&I Die Industrie-Zeitung, Ausgabe 6, November 2017  

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