Talk at Automation Symposium 2018

1. Das SIDAP Cloud-Konzept für Smart Data
Anwendungen in der Prozessindustrie

2. ©AIS
Einordnung in den SIDAP-Gesamtkontext
2
2014-02-11
0xA5D42
23,01256 01010
Systemarchitekt
Daten-
analyst
Prozess-
experte
1 1 12 3
2.34
bar
?
a b
a1 a2 a3 b1 b2
OEE
Nutzer

3. 3
Ausgangssituation
Ziele
• Effizienzsteigerung
• Neue Geschäftsmodelle auf Basis von Smart
Data
• Erkenntnisse aus Verknüpfung von
Datenquellen von Betreibern, Herstellern
• Nutzen bei Vor-Ort-Entscheidungen
Herausforderungen
• Unterschiedliche Abtastraten,
Datenformate (SCADA, Batch,
Sensoren, Bild, Video...), Anlagentypen,
Semantiken
• Unternehmensübergreifende
Zusammenarbeit nur begrenzt möglich
• Datensicherheit

4. 4
4
Betreiber
Dienstleister
Empfehlungen
Hersteller
Designhinweise
Wartungs- /
Prozessdaten
AssetZustand
Anlage
Engineering
Anlage
Smart Data Anwendungen
• Predictive Maintenance
• Leckage-Erkennung
• Remote Monitoring
SIDAP Cloud

5. VentilPumpe
Betreiber
ON-PREMISE
IT-UMGEBUNG
GERÄT
Datenanalyst
SMART DATA-
ANWENDUNG
OFF-PREMISE
IT-UMGEBUNG
Hersteller
Cloud-Dienst
Anbieter
End-Anwender
Voraus
schauende
Wartung
ANWENDER
Kamera
Leckage
Erkennung
SIDAP-Cloud
Exploration Produktion
5
Edge
Plant
Enterprise
Cross-Enterprise,
Partner

6. SIDAP Forschungs-Cloud
6
Produktionssystem
Daten-
quellen
Auswahl Vorverar
beitung
Anonymi
sierung
Analyse
Daten-
integration
Daten-
speicher
Modell-
integration
Model-
speicher
Produktionssteuerung
Online-Prozessinformation
Betreiber
Exploration (Private Cloud)
Daten-
integration
Daten-
speicher
Modell-
integration
Model-
speicher
Modellent-
wicklung und
Benchmark-
Analyse
Geteilte
Modellent-
wicklung und
Benchmark-
Analyse
• Data Scientist Workbench/Datenbank: IBM Db2
• Analytics: IBM SPSS Modeler, R, MATLAB
Bilder, Videos
strukturierte
Daten
Wartungs
App
Batchdaten
einmalig
verschlüsselt
Daten-
analyst
alle haben
gleiche Rechte
Interner
Daten-
analyst
SIDAP-Demonstrator
(geteilt)

7. Apps
Geplante produktive SIDAP Cloud
7
Produktionssystem
SIDAP-Cloud
(geteilt)
Daten-
quellen
Auswahl Vorverar
beitung
Anonymi
sierung
Analyse
Daten-
integration
Daten-
speicher
Modell-
integration
Model-
speicher
Marktplatz
Produktionssteuerung
Online-Prozessinformation
Betreiber
Exploration (Private Cloud)
Daten-
integration
Daten-
speicher
Modell-
integration
Model-
speicher
Modellent-
wicklung und
Benchmark-
Analyse
Geteilte
Modellent-
wicklung und
Benchmark-
Analyse
• Leistungsfähigere Analytics (Hadoop, Spark)
• Dashboard (Cognos)
• Collaboration (Watson Studio/Jupyter)
Apps
Cloud Service Provider
Authentifizie-
rung, Fire-
walls, Zoning,
feingliedri-
gere Berechti-
gungenSecurity
Bilder, Videos
strukturierte
Daten
Batchdaten
automatisiert
VPN
Collabo-
ration Daten-
analyst
Interner
Daten-
analyst

8. Beispiel Produkt-Sicht für die SIDAP-Cloud
8

9. Transfer zum Produktiven Einsatz
9
• Einheitliches Datenmodell, Semantik, Interoperability
• Integration, Datenübertragung
• Sicherheit
• Nichtfunktionale Anforderungen für laufenden Betrieb (z.B.
Servicelevel) & Weiterentwicklung, z.B. Skalierbarkeit
(ausreichend Kapazität), ggf. Architekturänderungen, Open
Source/Standard-Werkzeuge
• Betrieb, Rollen Verantwortlichkeiten

10. Semantik
10
Process Data
Set
Measured
Failure and
Maintenance
History
Equipment
Components
Specification/
Sizing
Plant Structure
PCE/PLT
Equipment Wartungsdaten
V-361
Defekt:
Wartung:
Analyse
?
Prozessdaten
FIRC
001
TIR
002
TIR
003
Anlagenstruktur +
Auslegungsdaten
Equipmenthistorie
V-001
V-002
V-003
V-004
Wartungsdaten
V-361
Defekt:
Wartung:
Analyse
?
Prozessdaten
FIRC
001
TIR
002
TIR
003
Anlagenstruktur +
Auslegungsdaten
Equipmenthistorie
V-001
V-002
V-003
V-004
Wartungsdaten
V-361
Defekt:
Wartung:
Prozessdaten
FIRC
001
TIR
002
TIR
003
Anlagenstruktur +
Auslegungsdaten
Equipmenthistorie
V-001
V-002
V-003
V-004
DIN EN 60534-7 (Valves)
DEXPI, PlantXML,
ISO 15926
PandIX, IEC 62424
DIN EN ISO 14224
(Petrochemical sector)
VDI 5600 (MES)
DIN EN 62541 (OPC UA)
EN 61970-407 (CIM)
E. Trunzer
Semantik
• Es gibt genug „Semantiken“
• Alle Quellsysteme haben eine
Deshalb
• Standards nutzen
• Standards kombinieren
• Übersetzungen ermöglichen
NEU (SIDAP)

11. Sicherheit:
Vermeidung
ungewollter
Ereignisse
11
Unbefugte sehen geheime Informationen
- Informationen beschränken
• Entfernen, Pseudonymisierung,
Anonymisierung
- Wer ist befugt
• Zugriffsrechte und Verträge
- Daten schützen
• Verschlüsselung etc.

12. Ein feingliedriger Zugriff auf die Daten ist notwendig
12
pseudonymisiert
anonymisiert
kein Zugriff
Name* Site Plant Manuf. KV DN PN Material
LEVK9-V008MS10Y02 LEV K9 SAMSON 1,2 40 10 1.4571
LEVK9-V008MS10Y03 LEV K9 SAMSON 0,4 25 15 PTFE
LEVK9-V008MS10Y07 LEV K9 SAMSON 2,0 35 16 PFA-L
LEVK9-V008MS10Y09 LEV K9 SAMSON 5,0 50 20 GGG-40.3
Name Site Plant Manuf. KV DN PN Material
1 SAMSON 1,2 40 10 STEEL
2 SAMSON 0,4 25 15 PF
3 SAMSON 2,0 35 16 PF
4 SAMSON 5,0 50 20 IRON
* Demodaten, zur Veranschaulichung.
Achtung:
Anonymisierung verschlechtert Datenqualität!
Daten
• Unnötige Details
entfernen
• Identität
pseudonymisieren
• Clustern (anonymisieren)

13. Ein feingliedriger Zugriff auf die Daten ist notwendig
13
Zugriffsrechte
Bekannte Konzepte umsetzten
• Gruppen basiert
- Benutzer - Gruppen
- Objekt - Gruppen
• Attribute Based
- Benutzer - Attribute
- Objekt - Attribute
- Regeln
A
B
Daten:
Group 1
Daten:
Group 2
1
2
Regeln
Group1:
A: lesen
B: lesen
Group 2:
A: lesen
…
Zugriff:
Ja, Nein

14. Datenbank-Sicherheit
14
Vincent C. Hu, David Ferraiolo, Rick Kuhn, Adam Schnitzer, Kenneth Sandlin, Robert Miller, Karen
Scarfone: Guide to Attribute Based Access Control (ABAC) Definition and Considerations
COLUMN SITE RETURN
CASE WHEN
VERIFY_ROLE_FOR_USER(SESSION_USER,‘BAYER') = 1 OR
VERIFY_ROLE_FOR_USER(SESSION_USER,‘TUM') = 1
THEN SITE
ELSE CHAR('XXX-XX-' || SUBSTR(SITE,8,4))
END ENABLE;
IBM Db2
• Schema Privileges
• Row and Column Access
Control (RCAC)
Attribute-Based Access Control (ABAC)

15. Technischer
Schutz auf
Basis von
Standards
15
Verschlüsselung
• VPN, HTTPS, SSH, IPSec
• AES 256
Public Key Infrastruktur / Zertifikate
• x.509
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Orange_blue_public_key_infrastructure_3_de.text.svg
https://cms-staticcdn.tweaknews.eu/r0/rev/sHpHtxXFxiyULSG9e9aL5R/default/img/vpn-illustration.png