Im industriellen Fertigungsbereich können Ausfälle von Kommunikationssystemen den Lebensnerv eines Unternehmens treffen, mehr noch als im Verwaltungssektor. Die Tendenz zu immer mehr Flexibilität und immer kürzeren Durchlaufzeiten macht jedoch die Abhängigkeit des Produktionsprozesses von leistungsfähigen und funktionierenden Systemen nur noch größer. Sebastian Pichler, Unternehmensberater München, beleuchtet im folgenden unter dem Gesichtspunkt Zuverlässigkeit die Rolle der LANs im Fertigungsbereich.

Natürlich kann technisch viel getan werden, um ein Netzwerk im Fertigungsbereich ausfallsicher zu gestalten, - Schaffung einer Fernmeldeinfrastruktur mit ausreichenden Trassen und Fernmelderäumen um eine strukturierte Verkabelung durchführen zu können. Diese Struktur sollte auch für zukünftige Technologien und Entwicklungen tragfähig und nutzbar sein.

Robustheit des Kabelsystems gegenüber mechanischen und elektromagnetischen Störeinflüssen. Nicht ohne Grund wurde von General Motors in die MAP-Spezifikation Breitbandtechnik gewählt. Breitbandnetze sind, wenn sie gut entworfen und geplant sind, sehr unempfindlich gegen diese äußeren Einflüsse. Sie sind beliebig verzweigbar und ermöglichen ein Vorverkabeln von Anschlußpunkten in beliebig dichtem Raster. Durch die Technik des Frequenzmultiplexens können viele Anwendungen unabhängig voneinander auf dem Kabelsystem betrieben werden.

Von großen Herstellern wird zur Zeit auch Ethernet als Übertragungsmedium im Fertigungsbereich angeboten. In der MAP-Spezifikation sind anstelle dieser Basisbandsysteme sogenannte Carrierbandtechnologien vorgesehen. Dabei handelt es sich um einen bidirektionalen Bus, der durch passive Splitter und aktive Signalregeneratoren bliebig verzweigt werden kann. Für die Übertragung wird ein Frequenzmodulationsverfahren angewendet. Es werden die üblichen Kabel der Breitbandtechnik eingesetzt. Diese Technologie ist ebenfalls im IEEE-802,4-Standardvorschlag enthalten.

Redundanz kann durch geeignete Rechnerhierarchie erreicht werden (Datenredundanz). Dabei können die unteren Ebenen der Produktionssteuerungshierarchie eine gewisse Zeit mit den gespeicherten Produktionsdaten autark weiterarbeiten, wenn die höhere Ebene nicht verfügbar bzw. das Netzwerk ausgefallen ist.

Auf der Netzwerkseite wird Redundanz durch die Doppelung von kritischen Komponenten und eine stärkere Vermaschung erreicht. Dabei sollten auch Überlegungen zu Brandschutz und Sabotage gemacht werden. Die Netzwerkeinrichtungen sind deshalb entsprechend abzusichern. Auf Schutz der Systeme vor Stromausfall (USV-Anlagen) und gegen Blitzschlag in Außentrassen ist zu achten.

Klare Strukturen schaffen

Die Netzwerkarchitektur hat sich dabei an der Rechnerhierarchie im Fertigungsbereich zu orientieren. Jede Hierarchiestufe hat dabei spezielle Vernetzungsanforderungen, die zu berücksichtigen sind. Eine generelle Vernetzung aller Systeme auf der untersten Ebene ist sehr gefährlich. Auf dieser Ebene sind spezialisierte Teilnetze sinnvoll, die dann über eine Backbone-Netzwerkstruktur (MAP-Breitband) zusammengeführt werden können. Die Teilnetze sind dabei vollständig unabhängig und autonom. Nur der netzwerkübergreifende Verkehr wird über die Backbone geführt. Systeme, die solches leisten, heißen Brücken und werden schon mehreren Herstellern angeboten.

Die Entwicklung Netzwerke im Fertigungsbereich ist heute wesentlich geprägt durch die MAP-(Manufacturing Automation Protocol)-Spezifikationen von General Motors. Dabei entsteht zur Zeit der Eindruck, daß das MAP-Fieber eher bei den Anwendern als bei den großen Herstellern ausgebrochen ist. Die großen Hersteller verfolgen die Entwicklung eher halbherzig. Offenheit und Standards sind da nicht erwünscht, wo es Märkte zu verlieren gibt. Die Produktentwicklung wird in erster Linie von speziellen Herstellern (z. B. INI, Concord Data) durchgeführt.

Die Anwender sollten sich jedoch schon frühzeitig auf die Entwicklung vorbereiten, und bei vielen Anwendern wird das Schlagwort CIM auch ernstgenommen. Neue Probleme tauchen für den Anwender da auf, wo Systeme verschiedener Hersteller zu vernetzen sind und deshalb ein herstellerneutrales, offenes Netzwerk erforderlich ist. In diesem Fall muß der Anwender selber die Verantwortung für das Funktionieren des Gesamtsystems tragen.

Kommunikationsnetze dürfen dabei nicht nur als Teil einer maschinellen Fertigungsanlage gesehen werden. Der Anwender muß versuchen, die unterschiedlichen Netze und Technologien, die auf der untersten Ebene zum Einsatz kommen, zu integrieren. Es müssen durchgängige Kommunikationswege geschaffen werden. Beim Gesamtsystem ist auf eine sichere Beherrschbarkeit des Netzes zu achten.

Gute Netzwerk-Managementfunktionen fördern

Dazu müssen vom Anwender auch die notwendigen organisatorischen Voraussetzungen geschaffen werden. Der Betrieb des Netzes kann nämlich nicht mehr allein einer Herstellerfirma überlassen werden.

- Schaffung von klaren Kompetenzen und Meldewegen für die Behebung von Störfällen

- Geeignetes Wartungskonzept mit Ersatzteilhaltung und Wartungspersonal vor Ort. Der Anwender muß eventuell eine eigene Wartungsmannschaft aufbauen oder eine unabhängige Firma beauftragen.

- Schulung und Einführung von Personal zur Wartung des Gesamtsystems.

- Verfügbarkeit und Erreichbarkeit des Wartungspersonals über die gesamte Produktionszeit.

Neben der Festlegung dieser organisatorischen Abläufe müssen allerdings auch gute Hilfsmittel für den Betrieb dieser offenen Netzwerke eingesetzt werden. Auf diesem Gebiet sieht es zur Zeit eher düster aus. Die Standardisierung auf diesem Gebiet steckt erst in den Anfängen, von Implementierungen ganz zu schweigen.

In den verschiedenen Normungsgremien und MAP-User-Groups, die sich auf nationaler und europäischer Ebene etabliert haben, sollten die Anwender verstärkt ihre Forderungen nach guten Netzwerkmanagementfunktionen deutlich machen.

- Diagnosefunktionen, die online lauffähig sind

- Konfigurationsfunktionen, die die Einbringung und Entfernung von Netzwerkteilnehmern im laufenden Betrieb ermöglichen

- Überwachungsfunktionen (was ist in Betrieb, was gestört etc.)

- Statistikfunktionen und Reportgeneratoren

- Dokumentationshilfsmittel

Die Entwicklung im Zusammenhang mit Conformance-Test sollen auch für den Anwender praktisch einsetzbare Werkzeuge hervorbringen, die bei Neuinstallationen und bei Störanfällen eine schnelle Problemanalyse ermöglichen.

Ohne diese Hilfsmittel kann man vielleicht Demonstrationen von MAP-Anwendungen durchführen, echte Anwendungen aber nicht. Es ist also noch viel zu tun, sowohl von Herstellerseite als auch von den Anwendern, um MAP wirklich einsatzfähig zu machen. Die Verfügbarkeit von ersten MAP-Boards darf nicht so gedeutet werden, daß MAP jetzt schon voll einsatzfähig wäre. Es ist vor allen Dingen nicht von der Stange zu kaufen, sondern erfordert auch von den Anwendern erhebliche Anstrengungen. MAP sollte zwar optimistisch, aber nicht euphorisch gesehen werden.