Überwachung und Steuerung technischer Prozesse SCADA: Lokal oder in der Cloud?

Es gibt zwei Haupttypen von SCADA-Systemen – lokale Nutzung oder Cloud-basiert –, wobei sich manche Unternehmen für eine Kombination aus beiden entscheiden. Bevor man in eines der beiden Systeme investiert, sollte man die Unterschiede und Vorteile kennen.

Lokales SCADA-System

SCADA-Systeme wurden ursprünglich in den frühen 1970er Jahren als universelles Mittel für den Fernzugriff auf eine Vielzahl von lokalen Steuereinheiten verschiedener Hersteller entwickelt und erlaubten den Zugriff über standardisierte Automatisierungsprotokolle. Damals hatte SCADA noch eine Leitsystemarchitektur bestehend aus Computern, Netzwerkdatenkommunikation und grafischen Benutzeroberflächen, die für die Überwachung von Maschinen und Prozessen auf höchster Ebene eingesetzt wurden.

Große SCADA-Systeme sind Leitsystemen bezüglich ihrer Funktion sehr ähnlich geworden, bieten aber mehrere Möglichkeiten von Schnittstellen zur Produktionsanlage oder zu lokal untergebrachten Anlagenteilen. Sie sind im Bereich der Öl- und Gasgewinnung weit verbreitet, aber auch in anderen Industrieanwendungen wie Versorgungsunternehmen, Bergbau und vielen anderen Bereichen. Die Technologie hat sich weiterentwickelt und enthält nun eine Reihe von Funktionen, die der Verbesserung der Effizienz und Erhöhung der Sicherheit dienen sowie bessere betriebliche und geschäftliche Entscheidungen ermöglichen.

Die erste Generation der SCADA-Systeme waren unabhängige, firmeneigene Systeme mit einem weiteren Großrechner als Backup für die Verbindung zu den dezentralen Terminal-Standorten im Falle eines Ausfalls. Es gab Fortschritte durch den Wechsel der Informations- und Befehlsverarbeitung von einer zentralen Einheit zu einem verteilten Netzwerk, in dem jede Station für eine bestimmte Aufgabe zuständig war. Somit wurden die Widerstandsfähigkeit und Betriebssicherheit verbessert. Jedoch wurden Informationssicherheit, langfristige Wartungskosten oder die Standardisierung zu diesem Zeitpunkt nicht berücksichtigt. Nachfolgende Versionen von SCADA-Systemen konzentrierten sich auf die Verbesserung dieser Aspekte und nutzten einen Ansatz von „vernetzten“ Systemen. So konnte SCADA über mehr als ein lokales Netzwerk verteilt und durch ein Prozesssteuerungsnetzwerk (PCN) geografisch getrennt werden.

SCADA auf Cloud-Basis

Im Gegensatz zu den früheren lokalen Systemen ist die neueste SCADA-Generation Web- oder Cloud-basiert. Das Wachstum des Internets und der Konnektivität in der Industrie hat zur Umsetzung Web-basierter Technologien geführt, mit denen Anwender jederzeit und von jedem Ort weltweit Daten sicher einsehen, Informationen austauschen und Prozesse steuern können. Cloud-basierte Systeme nutzen Internet-Browser als grafische Benutzeroberfläche für die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) des Anwenders. Dies vereinfacht die Installation vor Ort, reduziert Betriebskosten und ermöglicht Anwendern den Zugriff auf das System von jedem Gerät, das mit dem Internet verbunden ist, einschließlich Mobiltelefone und Tablets.

Der größte Unterschied zwischen lokalen und Cloud-basierten Systemen besteht darin, wo sich die Software und die Daten befinden und wer üblicherweise für die Sicherheit, Leistung, Pflege und Steuerung verantwortlich ist. Bei SCADA-Systemen vor Ort befinden sich Software und Daten am Standort der Anlage oder des Anlagenteils und die komplette Hardware, Software und Architektur sind Eigentum des Betreibers und werden von diesem verwaltet. SCADA-Systeme auf Cloud-Basis hingegen laufen über Web-basierte Anwendungen, deren Verwaltung, einschließlich Updates und Sicherheit, in der Regel vom SCADA-Provider übernommen wird, der auch Eigentümer und Betreiber der Hardware, Server und Software ist.

Es ist wichtig anzumerken, dass, obwohl SCADA-Systeme auf Cloud-Basis nach den lokalen Systemen entwickelt wurden, beide Systeme ihre eigenen Vorteile und Nachteile haben und die Auswahl je nach Anwendung, Umfang und Geschäftsstrategie getroffen werden sollte. Es kommt darauf an, welches Maß an Kontrolle und Eigentumsrechten erforderlich ist und wo sich die Anlagen befinden.

Kontrolle über eigene Lösung

Für Unternehmen, die ihr eigenes SCADA-System verwalten möchten, ist eine lokale Lösung wahrscheinlich sehr attraktiv. Wenn ein Unternehmen Eigentümer der Geräte ist, auf denen die Software läuft und Daten gespeichert werden, und physikalisch darauf zugreifen kann, kann es selbst über Wartung, Sicherheit, Upgrades und Datenspeicherung entscheiden und entsprechend handeln. Allein der Betreiber ist für Cybersecurity verantwortlich und kann beruhigt sein, dass sich seine Daten auf einem Server in seinem eigenen Büro befinden. Der Nachteil dieser umfassenden Kontrolle besteht jedoch darin, dass Hardware, Architektur und Software gewartet werden müssen, was bei mangelhafter Umsetzung viel höhere Kosten, Risiken und veraltete Geräte zur Folge haben kann. In der Regel ist das IT-Management nicht die vorrangige Quelle, die einem Industrieunternehmen einen Mehrwert bringt, und deshalb entscheiden sich viele dafür, die zusätzlichen Kosten für Systeme und Wartungspersonal einzusparen und stattdessen ein System auf Cloud-Basis einzusetzen.

Vorteile des Outsourcings

Der größte Vorteil des SCADA-Systems auf Cloud-Basis besteht im Outsourcing sämtlicher Hardware, Software sowie der Verantwortung für Sicherheit und Verwaltung. Der Provider des SCADA-Systems auf Cloud-Basis ist dafür verantwortlich, dass das System rund um die Uhr läuft und alle Wartungsaufgaben, Datensicherungen und kontinuierlichen Verbesserungen der Software ohne Unterbrechung des normalen Betriebs durchgeführt werden. Ein SaaS-Modell (Software-as-a-Service) sorgt für die aktuellste Software, und der Endanwender kann sich auf sein Hauptgeschäft konzentrieren, während Kosten, Personalbedarf und Risiken reduziert werden. Zudem sollte angemerkt werden, dass die Installation von lokaler Software auf Servern, PCs und Laptops eines Unternehmens sehr zeitaufwändig sein kann. Cloud-basierte Software kann hingegen über das Internet in wenigen Stunden eingesetzt werden.

Insgesamt lässt sich sagen, dass sich lokale SCADA-Systeme generell sehr gut für Unternehmen eignen, die über die nötigen Ressourcen verfügen und gewillt sind, Systeme zu verwalten und Anlagen zu betreiben, die sich in der Regel in der Nähe befinden und sehr ausgereift sind, wie zum Beispiel Raffinerien oder Anlagen zur Stromerzeugung. Cloud-basierte Systeme sind ideal für Betreiber mehrerer unterschiedlicher Anlagen, die über große Entfernungen verteilt sind. Für viele neu entstehende Branchen wie die nachhaltige Wasserstoffproduktion und die Solarstromerzeugung werden Cloud-basierte SCADA-Systeme unerlässlich. Normalerweise sind die Anlagenteile sehr klein und verteilt, und der Einsatz von SCADA-Systemen an diesen Standorten ist nicht möglich, da Datennetzwerke, Server und IT-Räume nicht zur Verfügung stehen.

SCADA auf Cloud-Basis ist auch ideal für Unternehmen, die ihre SCADA-Verwaltungsaufgaben an einen vertrauenswürdigen Dritten auslagern möchten, der immer übergangslos die neueste Version liefern kann. Somit werden kontinuierliche Verbesserungen der Funktionalität und Sicherheit gewährleistet, während Betreiber die Möglichkeit haben, das System zu geringeren Betriebskosten mit ihrem Unternehmen zu skalieren.

Sicherheitsvergleich

Die Datensicherheit ist eine entscheidende Überlegung bei jedem SCADA-System. Wenn das Sicherheits-Know-how nicht intern im Unternehmen vorhanden ist, dann ist eine Lösung wie Zedi SaaS SCADA von Emerson die bessere Option. Die Zedi-IIoT-Plattform wurde von Grund auf innerhalb eines Cloud-Systems entwickelt und läuft mit Microsoft Azure. In Bezug auf die Datennetzwerke werden die Verbindungen vom Kommunikationsgerät zurück zur Zedi-Plattforminfrastruktur über spezielle Access-Point-Namen und virtuelle private Netzwerke (VPN) verschlüsselt und gesichert. Zur weiteren Sicherung der Daten werden Echtzeit-Backups der Daten durchgeführt. Viele Unternehmen mit dezentralen Anlagenkomponenten nutzen die Zedi-Plattform, um Daten von jeder digitalen Überwachungs-Hardware zu erhalten. Somit stehen erweiterte Analysefunktionen zur Verfügung; Web-Schnittstellen tragen dazu bei, den Entscheidungsprozess zu verbessern, indem entsprechend autorisierten Anwendern aufgabenspezifische, aussagekräftige Daten zur Verfügung gestellt werden.