Sicherer Daten-Handling-Prozess für den Bahnsektor
Ratingen, 07. August 2013
Komplexe Systeme zu steuern und zu managen stellt immer eine Herausforderung dar. Die Komplexität bei Anwenderungen aus den Bereichen Prozessindustrie (Wasser, Petrochemie) und Infrastruktur (Bahn, U-Bahn oder Flughäfen) ist dabei besonders hoch, da hier über große Entfernungen und Tausenden von E/A Punkten hinweg gleiche Anforderungen gestellt werden.
Eine zusätzliche Herausforderung für diese Anwendungsumgebungen ist häufig das Thema Sicherheit. Ein Ausfall hat oftmals direkte Auswirkungen auf Mensch und Umwelt. Folglich werden dort besondere Sicherheits- und strengste Risikomanagement-Prozesse verlangt und neue Konzepte müssen zunächst umfangreich getestet werden. Die beiden e-F@ctory Alliance Partner Raima und Mitsubishi Electric sind bereits seit langem Zulieferer für diese Branchen. Für einen gemeinsamen Kunden haben die beiden Unternehmen jetzt in enger Zusammenarbeit eine effektive Lösung entwickelt. Die Aufgabe bestand darin, ein kosteneffizientes, zuverlässiges wie sicheres Monitoring und Tracking vieler tausender Anlagen einer unterirdischen U-Bahn-Linie zu gewährleisten.
Industrielle Steuerungs-, Prozessautomatisierungs- und Transportindustrien befassen sich seit Jahren mit der Aufgabenstellung, unter Einhaltung der strengen Safety- und Security-Anforderungen ein effizientes Datenmanagement in ihren Anwendungen zu integrieren. Dies ist normalerweise mit immensen Kosten verbunden. Um jede Möglichkeit eines Systemausfalls vorab zu erkennen und zu vermeiden, sind umfangreiche Analysen und Tests wie auch Automatisierungssoftware nötig – ein großer Kostenpunkt bei den Systementwicklern.
Sicherlich könnte man versuchen, die Aufgabe auf herkömmliche Art mit gewöhnlichen Methoden zu lösen, die allerdings nicht für einen solchen Einsatz bestimmt sind. Raima und Mitsubishi Electric entschlossen sich jedoch dazu, ihre Lösung auf bestehenden, bewährten Konzepten aufzubauen, die speziell für solche Anwendungen entwickelt und zu einem System kombiniert wurden.
Raima ist Experte in sicherem Datenmanagement mit Kombinationen von Server-, PC- und embedded Lösungen, mit denen sich Daten planbar übertragen und verwalten lassen. Für die Lösung entscheidende Funktionen waren unter anderem die ACID-basierte Datenreplikation und Datenverschlüsselung, wie sie in Bankautomaten zur Sicherstellung einer reibungslosen, zuverlässigen Datenübertragung genutzt werden, wie auch ein vernetztes Datenbankkonzept mit vorhersehbaren Auswirkungen auf die Geschwindigkeit. Außerdem wurde die Systemarchitektur als verteile Datenbank ausgelegt, d.h. es sollten kleine lokale Datenbanken (basierend auf RDMe) in die lokale SPS eingebettet werden. Hierzu steuerte Mitsubishi Electric seinen Teil der Lösung bei.
Mitsubishi Electric ist bereits seit Jahren bewährter Lieferant für Unternehmen aus dem Bahn- wie U-Bahn-Sektor. Die SPS-Systeme des Unternehmens haben sich dabei in vielen Applikationen als zuverlässig und sicher erwiesen. Als in den Diskussionen mit Raima die Problematiken des verteilten Daten-Managements aufkam, konnte Mitsubishi Electric sofort die perfekte Plattform bieten – die iQ Platform.
Die Frage lautete, wie eine sich in vollem Betrieb befindliche Datenbank in eine nicht-PC-Umgebung eingebunden werden kann, ohne die Zuverlässigkeit und Sicherheit einer industriellen SPS zu beeinträchtigen. Die iQ Platform kombiniert dazu eine SPS mit einer programmierbaren Automatiksteuerung. Der iQ Platform C Controller war bestens geeignet, um die Raima RDM-embedded Datenbank aufzunehmen, da sie sich über die iQ Platform nahtlos mit der SPS-Steuerungsfunktion integrieren lies. Der C Controller verfügt über industrielle Zuverlässigkeit, eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen und eine komplette C-Umgebung, wodurch er für übliche Probleme rund um PC-Sicherheit nicht anfällig ist. Die Kombination dieser beiden Kerntechnologien brachte dem Bahnbetreiber ein sicheres und zuverlässiges System.
Damit war das Projekt aber noch nicht abgeschlossen. In Zusammenarbeit mit Green Hills Software, einem weiteren e-F@ctory Alliance Partner, erweiterten Raima und Mitsubishi Electric die Systemsicherheit und -funktionsfähigkeit. Dazu änderten sie das Betriebssystem des zentralen Hauptdatenbankservers in das Green Hills INTEGRITY RTOS. Dieses Echtzeit-Betriebssystem (RTOS) verfügt über eine „Separation-Kernel-Architektur“. Dadurch kann ein Server mit mehrfach sicheren Partitionen aufgebaut werden, mit denen sich Echtzeit-Applikationen und / oder Gastbetriebssysteme auf einem einzigen Server hosten lassen. Auch die zentrale Raima Datenbank lies sich in einer dieser sicheren Partitionen hosten. Dadurch konnte eine nachweisbare Systemlösung geschaffen werden. Das Ergebnis bestand aus einem hochzuverlässigen Server mit verteilten, ebenso verlässlichen Feld-Controllern, die über eine entsprechende Datenbank verbunden waren – unter Gewährleistung sämtlicher Ansprüche an Sicherheit und industrieller Leistungsfähigkeit. Das Ergebnis erwies sich als ideal für den Einsatz in Massentransportsystemen mit maximaler Betriebsdauer – eine Anforderung, die auch Prozessindustrien stellen.
Das Beispiel zeigt, wie die e-F@ctory Alliance mit der Kombination von marktführenden Technologien bahnbrechende Lösungen schafft und macht deutlich, wie engagierte Unternehmen gemeinsam Kunden zu den nötigen Wettbewerbsvorteilen verhelfen können.
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