Alles klar beim Wasser

IT-Sicherheit kritischer Infrastrukturen (KRITIS) mit dem Datenmanagementsystem versiondog

Hochwasserschutz und die Entsorgung von Abwasser sind hochtechnisierte Aufgaben. Ohne leistungsstarke Steuerungen und IT-Netzwerke läuft da – im wahrsten Sinn des Wortes – nichts. Mit dem Datenmanagement-System versiondog erleichtert AUVESY den kommunalen Unternehmen und Wasserwirtschaftsverbänden den Überblick über die Daten. Als willkommener Nebeneffekt unterstützt versiondog die Unternehmen somit auch dabei, die Anforderungen des IT-Sicherheitsgesetzes von 2015 zum Thema Datensicherung von ICS Systemen einzuhalten.

Wer bei Abwasser an Dreck und Gestank denkt, liegt sicher richtig. Wer bei Abwasser an Hightech denkt, aber auch. Emschergenossenschaft und der Lippeverband, kurz EGLV, betreiben in ihrem Einzugsgebiet 59 Kläranlagen und 344 Pumpwerke sowie 411 Abwasser-/Regenwasserbehandlungsanlagen und Hochwasserrückhaltebecken. Die meisten dieser technischen Anlagen sind mit ihren Automatisierungseinrichtungen über ein Überwachungssystem mittels Fernwirktechnik vernetzt.

Bei EGLV werden seit 2009 nach und nach alle Anlagensteuerungen in versiondog eingepflegt. Aktuell sind hier rund 3.500 Projekte mit Automatisierungsgeräten abgelegt. Zudem werden auch teilweise Parameterdaten und Einstellwerte von Frequenzumformern, Druck- und Pegelmessgeräten abgelegt, so dass EGLV inzwischen rund 5.000 angelegte Komponenten verwaltet.

Gegründet wurde die Emschergenossenschaft schon 1899 als erster deutscher Wasserwirtschaftsverband. Dieses Modell stand Pate für eine ganze Reihe weiterer Wasserverbände, darunter den 1926 gegründeten Lippeverband. Beide kooperieren von Anfang an und arbeiten unter dem Dach einer einheitlichen Organisationsstruktur zusammen. Seit Beginn zählen zu ihren Aufgaben die Abwasserreinigung und die Regulierung des Abflusses. Stetig kommen neue Aufgaben hinzu, sei es durch ein erweitertes Einzugsgebiet oder durch die Erneuerung technischer Anlagen und Einrichtungen. Bis 2020 läuft beispielsweise noch das Generationenprojekt „Entflechtung des Emscher-Systems“, bei dem neue Kanäle angelegt werden, damit die Emscher wieder ein sauberes Gewässer ist. Dass neue unterirdische Kanäle erst jetzt angelegt werden, hat mit dem ehemaligen Bergbau in der Region zu tun: einbrechende Stollen hätten ein Kanalnetz gefährdet. Ein Teil des gesamten Abwasserkanals Emscher ist der Abschnitt zwischen Dortmund und Dinslaken, für den gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut IFF Magdeburg ein automatisiertes System zur Kanalinspektion entwickelt wird. Ein weiteres Augenmerk des EGLV gilt der Schaffung von Rückhaltebecken, in denen auch starke Niederschlagsmengen sicher gestaut werden können.

Schon aus diesen zentralen Aufgaben lässt sich erkennen, wie unterschiedlich die Anforderungen an Emschergenossenschaft und den Lippeverband sind – und es lässt sich vermuten, wie unterschiedlich auch die teilweise über Jahrzehnte gewachsene Infrastruktur der Automatisierung sowie die der IT ist. Auch wenn schon vieles vereinheitlicht wurde, sind im gesamten EGLV-Gebiet die einzelnen Bereiche sehr unterschiedlich strukturiert. Es ist keine leichte Aufgabe, die Anlagen optimal instand zu halten.
Relativ neu hinzugekommen ist die Verpflichtung für Wasserwirtschaftsverbände, die Anforderungen aus dem IT Sicherheitsgesetz für Kritische Infrastrukturen zu erfüllen. KRITIS-Unternehmen müssen die Nachhaltigkeit ihrer Schutzmaßnahmen nachweisen und entsprechende Standards umsetzen. Dazu gehört beispielsweise, nach einem Störfall sehr schnell wieder „betriebsfähig“ zu sein. Die SPS in Leitständen oder Regelungseinheiten so schnell wie möglich in der jeweils aktuellen Version zum Laufen zu bekommen, ist eine Grundvoraussetzung. Zu den entsprechenden KRITIS-Instrumenten zur Umsetzung gehören zum Beispiel die BSI-Standards zur Informationssicherheit als grundlegende Handlungsempfehlung für Betreiber Kritischer Infrastrukturen oder das Regelwerk des DVWG zum Risikomanagement im Bereich der Wasserwirtschaftsunternehmen.

Die Kommunikationswege zu technischen Anlagen waren bis vor nicht allzu langer Zeit bei EGLV der Instandhaltung zugeordnet, heute sind diese, aufgrund der Vermischung der Büro- und Anlagennetze, der IT-Abteilung zugeordnet. In der „alten Zeit“ waren die technischen Anlagen von EGLV über Fernwirkanbindungen unterschiedlicher Hersteller an die Leitzentrale gekoppelt. Inzwischen ist diese Anbindung über einheitliche Fernwirktechnik umgesetzt. Derzeit arbeitet man daran, über die Netzwerkanbindung mit der Software von AUVESY Einblick und Zugriff bis zur kleinsten Automatisierungseinheit zu haben.

Ralf Hellmann, Gruppenleiter in der Abteilung Instandhaltung, hat ein klares Ziel: „Wir haben vor, unsere Anlagen bis zur kleinsten Strecke über die Software versiondog von AUVESY anzubinden. Die Anlagen sind hierarchisch gegliedert und strukturiert. Und genau diese Struktur ist in der Software versiondog abgebildet. Nur so können wir mit den zur Verfügung stehenden Personalkapazitäten den zukünftigen Support für die Betriebsanlagen sicherstellen und den nötigen Überblick über Änderungen und Anpassungen behalten.“

Leistungsstarker Standardumfang


Genutzt werde eigentlich eine Standardversion, die – so Ralf Hellmann – schon alles habe, was sie bräuchten, um die geforderte Qualität sicherzustellen. Versionen werden inzwischen von allen Komponenten erstellt, die in irgendeiner Form digital vorliegen, angefangen von Parameterlisten für einzelne Komponenten bis zum kompletten SPS-Programm. Auf den schon über das Netzwerk erreichbaren Anlagen werden täglich knapp 120 Snapshots hintereinander weg vorgenommen. Es gibt keine Priorisierung, wichtig ist die tägliche Durchführung von Sicherungsjobs.'

Es ist von großem Vorteil für den versiondog Nutzer, mit einer derart großen Vielfalt an Komponenten, die keine direkte Schnittstelle zu versiondog haben, zu arbeiten. Hilfreich sind sogenannte Vergleicher (SmartCompare), die beispielsweise bei einem Excel-Dokument in der Lage sind, im Klartext anzuzeigen, was an einer Komponente verändert wurde und so eine Version zu erstellen. Dabei handelt es sich keineswegs immer um exotische Komponenten, sondern auch um einfache Füllstands- oder Durchflussmesstechnik oder eine ganze Reihe von Siemens-Komponenten. Wo versiondog keine Klartext-Information liefert, wird ein binärer Vergleich durchgeführt, der dann abgelegt werden kann. Dr. Thorsten Sögding aus dem Bereich Business Development bei AUVESY versichert: „Wir erweitern ständig die Schnittstellen.“

Noch um das Jahr 2002 herum, als Ralf Hellmann zur Emschergenossenschaft kam, hat man dem Thema Datensicherung von Automatisierungsprogrammen nicht sehr viel Beachtung geschenkt und oft lag die Archivierung des “letzten Standes“ in den Händen der Fremdfirmen.
Der größte Aufwand lag oft nicht darin, eine Änderung in einer Steuerung auf einer Anlage durchzuführen, sondern eher, die verschiedenen Programmstände, die auf der Anlage verfügbar waren, wieder zu einem Stand zusammen zu führen.

Damit die zukünftigen Anforderungen wie z.B. Industrie 4.0 auch mit dem bestehenden Personal umgesetzt werden können, muss der Aufwand in der Programmierung sowie im Support reduziert werden. Hier sieht Ralf Hellmann nur den Weg über die Schaffung einheitlicher Standards, vor allem auf der Steuerungsseite. „Da sind wir auf einem guten Weg. Theoretisch wollen wir so weit kommen, dass wir beim Neubau einer Anlage eine bereits umgesetzte Anlagenkomponente einfach kopieren und 1:1 umsetzen können.“
Ein zusätzlich beschrittener Weg ist die Umsetzung von Neubauprojekten mit Leitsystemen sowie der Virtualisierung dieser. Auch hier ist das Korsett für den Programmierer so eng geschnürt, dass die Vereinheitlichung über den Einsatz von Bibliotheken und die Nachvollziehbarkeit in der Regel gegeben ist.

Noch in 2007 verfügten die Instandhalter in unserem Werkstattbereich über drei Programmiergeräte. PLT- Servicetechniker der Instandhaltung Arnes Hadzic: „Ich war zuständig dafür zu sorgen, dass immer der aktuelle Programmierstand abgelegt wurde. Da reine Überzeugungsarbeit kaum fruchtete, führte EGLV ein Datenmanagementsystem ein. Als es vom Anbieter keine Updates und keine Unterstützung mehr gab, stieg die EGLV auf „versiondog“ von AUVESY um.“
Aufgrund des großen und weitläufigen Verbandsgebietes war eine Anforderung an AUVESY die neue Software so aufzusetzen, dass diese über unterschiedlichste Wege und für interne sowie auch für externe Nutzer der Software erreichbar und 100% sicher und verfügbar ist. Mittlerweile nutzen bei EGLV rund 150 Anwender aus unterschiedlichsten Bereichen des Unternehmens die Software. „Da hatten wir bei AUVESY genau die richtige Software gefunden.“

 

„In der Praxis schätzen wir den Apple-Effekt: Wer versiondog sieht, kann damit arbeiten!"

 

Ralf Hellmann, Gruppenleiter Instandhaltung& Arnes Hadzic, PLT-Servicetechniker der Instandhaltung bei Emschergenossenschaft/ Lippeverband

Arnes Hadzic, inzwischen erfahrener versiondog Anwender sowie Administrator, schätzt in der Praxis, was er den „Apple-Effekt“ nennt: „Wer versiondog sieht, kann damit arbeiten.“ Für das Instandhaltungspersonal vor Ort sei es ja auch nicht entscheidend zu wissen, wie ein Programmiergerät über LTE mit dem Server verbunden sei. Aufgrund der einfachen Handhabung vergibt Ralf Hellmann „eine gute 8“ auf einer Skala von 1 bis 10 für die Arbeit mit dem Datenmanagementsystem – wobei „eine 9 oder 10 drin wäre, wenn sie selbst alle Möglichkeiten der Software nutzen würden, räumt er ein. Strukturelle Randbedingungen ermöglichen dies derzeit noch nicht.
Die Frage nach Kosteneinsparungen beantwortet Ralf Hellmann vorbehaltlos mit einem Ja. „Es ist schwierig, diese Einsparungen zu beziffern. Es würde niemandem nützen. Ich weiß, dass die Einsparungen hoch sind.“ In der Vergangenheit sei viel Zeit dafür verwendet worden, unterschiedliche Versionsstände zusammenzuführen, Programme neu zu schreiben oder zu dokumentieren.

Keine Frage, die Zeit der in Schuhkartons gesammelten Disketten oder USB-Sticks mit nicht näher definierten Softwareständen ist mit versiondog vorbei. Ralf Hellmann: „Den Zustand möchte ich nie mehr haben.“ Die zentrale Wirkung von versiondog wünscht er sich bereits bei Inbetriebnahme der Anlage. „Für uns wäre es super, wenn es die Anbindung an das System vom Neubau einer Anlage an gäbe und auch Fremdfirmen, die technische Komponenten einbauen, zur Nutzung verpflichtet würden.“ Es müsse einen Zeitpunkt geben, ab dem nichts mehr bei einer solchen Anlage vorbei gehe. „Da müssen die Qualität und die Verantwortung klar sein. Das ist bei versiondog einfach gegeben.“

Verwendet wird hier die versiondog Option des Lieferanten Check-Out/Check-In, der eine Nachvollziehbarkeit aller Änderungen von externen Firmen sicherstellt. Auch wenn innerhalb der EGLV einfache Programmierarbeiten selbst erledigt werden, sind externe Dienstleister gerade bei größeren Aufträgen gefragt. Ralf Hellmann macht noch auf einen weiteren Nutzen der Dokumentationstiefe in versiondog aufmerksam. Es sei durchaus denkbar, dass sich ein zunächst hilfreicher Programmierschritt auf Dauer oder im Laufe weiterer Softwareänderungen als Sackgasse herausstelle. „Mit versiondog finden wir den Fehler oder den Ausgangspunkt für ein Programmproblem binnen Minuten – meistens“, ergänzt er lachend.

Nicht ganz neu, aber dafür dringlicher ist das Thema Cyber Security geworden, denn Kläranlagen oder deren Leitzentralen, die mehr als 500.000 Menschen versorgen, gehören zu den Kritischen Infrastrukturen in Deutschland, davon betreibt die Emschergenossenschaft insgesamt acht. Hier arbeiten sowohl die Emschergenossenschaft als auch der Lippeverband an zukünftigen Lösungen. AUVESY unterstützt die Bemühungen der EGLV, Kritische Infrastrukturen sicherer zu machen.   

 

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