Historian

Wat is een historian?

Een historian (of process historian) is een gespecialiseerde database die tijdreeksen van industriële procesdata, zoals meetwaarden, statussen en alarmen uit PLC’s, SCADA en DCS, jarenlang efficiënt opslaat en snel weer beschikbaar maakt voor trending, analyse en rapportage. Elke waarde wordt vastgelegd met een tijdstempel en een kwaliteitsstatus, zodat u precies kunt terugzien wat een proces op een bepaald moment deed. Door slimme compressie past de historie van tienduizenden tags over vele jaren op één server. De historian is daarmee het geheugen van de fabriek en een van de belangrijkste bruggen tussen OT en IT.

🧠 Wat doet een historian?

Een historian heeft vier kerntaken:

• Verzamelen - leest data uit SCADA, DCS, PLC’s en sensoren via interfaces en protocollen zoals OPC DA, OPC UA, Modbus of MQTT Sparkplug B
• Opslaan als tijdreeks - legt per tag tijdstempel, waarde en status (good, bad, uncertain) vast, met compressie om het volume te beperken
• Ontsluiten - levert ruwe en geaggregeerde data (gemiddelde, minimum, maximum, geïnterpoleerde waarden) aan trendschermen, rapporten, MES, ERP en analysetools
• Bewaren - houdt data jarenlang beschikbaar voor monitoring, storingsanalyse, kwaliteitsdossiers en compliance

Waar een SCADA-systeem laat zien wat er nu gebeurt, vertelt de historian wat er gebeurd is. Een historian is technisch gezien een vorm van time series database, maar dan aangevuld met industriële collectoren, tagbeheer en kant-en-klare procesfuncties.

🔧 Hoe slaat een historian tijdreeksen op?

Niet elke meetwaarde wordt opgeslagen. Een historian kiest per tag een opslagstrategie, zodat relevante veranderingen bewaard blijven en ruis of herhaling niet:

In de praktijk combineren historians deze methoden: digitale signalen bij verandering, analoge waarden met een deadband of compressie, en een maximaal interval (bijvoorbeeld elke 10 minuten) zodat zichtbaar blijft dat een tag nog leeft.

Hoe werkt swinging door-compressie?

Het swinging door trending-algoritme werd in 1990 beschreven door E.H. Bristol op een ISA-conferentie. Een variant ervan verzorgt de compressie in onder meer de PI System-historian. Vanaf de laatst opgeslagen waarde worden als het ware twee “deuren” opengezet met een tolerantie (de compression deviation). Zolang nieuwe waarden binnen die deuren vallen, liggen ze vrijwel op een rechte lijn en worden ze niet opgeslagen. Pas als een waarde buiten de deuren valt, wordt het vorige punt bewaard. Bij het opvragen interpoleert de historian tussen opgeslagen punten, zodat de trend binnen de ingestelde tolerantie gelijk blijft aan het origineel.

In PI gebeurt dit in twee stappen: de exception-test in de interface filtert eerst ruis (ExcDev), daarna past de server de compressie-test toe (CompDev). Typische standaardwaarden:

Stem de tolerantie af op de meetonzekerheid van het instrument: een te ruime instelling gooit procesinformatie weg, een te krappe instelling slaat ruis op.

📦 Welke historian-software is er?

Klassieke historians leveren collectoren, tagbeheer en procesfuncties kant-en-klaar. Open-source databases zijn flexibeler en goedkoper in licenties, maar u bouwt dataverzameling, contextualisering en beheer zelf.

🔄 Wat is het verschil tussen een historian en een gewone database?

De grens is niet scherp: sommige historians, zoals de SIMATIC Process Historian, slaan hun data op in een SQL-database, en TimescaleDB voegt tijdreeksfuncties toe aan PostgreSQL. Het verschil zit dan in de laag erbovenop.

🏗️ Waar staat de historian in de architectuur?

In het Purdue Model komt de historian op meerdere niveaus voor:

Voor het opvragen van historie bestaan open standaarden. OPC HDA (Historical Data Access) is de oudere, op Microsoft COM/DCOM gebaseerde specificatie. De opvolger is OPC UA Historical Access, deel 11 van de OPC UA-specificatie. Clients vragen daarmee via de HistoryRead-service ruwe of bewerkte historie op; de standaard-aggregaten zoals gemiddelde, minimum en maximum zijn vastgelegd in deel 13 (Aggregates). In moderne architecturen publiceren apparaten hun data ook via MQTT in een Unified Namespace, waarna de historian een van de afnemers wordt. Platforms voor Industrial DataOps en edge computing verrijken de data met context voordat die naar de cloud gaat.

🏭 Waarvoor wordt een historian gebruikt?

• Procesoptimalisatie - temperatuur-, druk- en flowtrends vergelijken tussen goede en slechte runs
• Storingsanalyse - achteraf reconstrueren wat er gebeurde vóór een trip of incident
• Onderhoud - condition monitoring en predictive maintenance op basis van trillingen, stroomopname en draaiuren
• Energie - verbruik per installatie of machine bewaken en rapporteren
• Batch en kwaliteit - procesdata koppelen aan batches volgens ISA-88
• Compliance - in de farmacie leggen historians data vast voor het batchdossier onder GMP en de eisen van de FDA. EU-GMP schrijft voor dat batchdocumentatie minstens één jaar na de vervaldatum van de batch of vijf jaar na vrijgifte door de Qualified Person bewaard blijft, welke periode het langst is.

Ook industriële AI en Industrie 4.0-toepassingen leunen op de historian: zonder jaren betrouwbare historie valt er weinig te trainen.

🧭 Hoe dimensioneert u een historian?

Een historian gaat vaak tien jaar of langer mee. Een goede inrichting begint bij een paar vragen:

1. Aantal tags - hoeveel signalen nu, en hoeveel na uitbreiding? Licenties worden meestal per tag geprijsd.
2. Scanfrequentie - 1 seconde is gangbaar voor procesdata; trillingen of elektrische metingen vragen veel hogere frequenties.
3. Compressie-instellingen - leg per signaaltype ExcDev, CompDev en maximale intervallen vast.
4. Bewaartermijn - volgen uit wet- en regelgeving, kwaliteitseisen en analysebehoefte.
5. Beschikbaarheid - met buffering in de collector (store and forward) en een redundante server voor hoge beschikbaarheid gaan er bij uitval geen gegevens verloren.

Rekenvoorbeeld: 5.000 tags die elke seconde een waarde leveren, geven 432 miljoen waarden per dag. Bij circa 15 bytes per waarde (tijdstempel, waarde en status) is dat ongeveer 6,5 GB per dag. Met een compressiefactor van 10, voor rustige processen geen uitzondering, blijft er zo’n 650 MB per dag over, ongeveer 240 GB per jaar. Neem dit volume ook mee in de backup-planning.

🔐 Hoe beveiligt u een historian?

Een historian heeft verbindingen met zowel het procesnetwerk als het kantoornetwerk. Daardoor is het een aantrekkelijk pivot point voor aanvallers: MITRE ATT&CK for ICS beschrijft de Data Historian als apart doelwit (asset A0006), juist omdat die vaak toegang vanaf het bedrijfsnetwerk nodig heeft. Een gecompromitteerde historian geeft een aanvaller bovendien een compleet beeld van het proces. Belangrijke maatregelen:

• Netwerksegmentatie - plaats de site-historian in het OT-netwerk en een replica in de IDMZ of DMZ; IT-gebruikers lezen alleen de replica
• Eenrichtingsverkeer - repliceer data van OT naar de DMZ via een datadiode; leveranciers zoals Sentyron (de Fox DataDiode, voorheen Fox Crypto), Waterfall en Owl bieden kant-en-klare PI-replicatie over een diode
• Geen inkomende verbindingen - laat de replica nooit terugschrijven naar het procesnetwerk
• Authenticatie en versleuteling - persoonlijke accounts met minimale rechten en versleutelde verbindingen
• Logging en monitoring - leg toegang en configuratiewijzigingen vast en stuur die naar het SOC
• IEC 62443 - behandel historian en replica als aparte zones met gecontroleerde conduits

Deze maatregelen passen in de bredere cybersecurity-aanpak voor OT en helpen organisaties aan de eisen van NIS2 te voldoen.

❓ Veelgestelde vragen

Is een historian hetzelfde als een time series database?

Een historian is een gespecialiseerde time series database voor industriële procesdata. Naast de opslag levert een historian collectoren voor OPC en andere protocollen, tagbeheer, kwaliteitsstatussen en procesfuncties zoals interpolatie. Een generieke time series database zoals InfluxDB moet u daarvoor zelf aanvullen.

Gaat er data verloren door compressie in een historian?

Ja, compressie in een historian is meestal verliesgevend, maar binnen een tolerantie die u zelf instelt. Waarden die op de lijn tussen opgeslagen punten liggen, worden weggelaten en bij het opvragen geïnterpoleerd. Sommige producten, zoals Canary, comprimeren verliesvrij.

Hoe lang bewaart een historian data?

Een historian kan data jarenlang en vaak decennia online houden. De bewaartermijn volgt uit wettelijke eisen, kwaliteitsregels en de behoefte aan langetermijnanalyse. In de farmacie gelden onder EU-GMP minimale bewaartermijnen voor batchdocumentatie.

Waarom staat er een historian in de DMZ?

Een historian in de DMZ is een replica van de historian in het procesnetwerk. IT-gebruikers en cloudtoepassingen lezen alleen die replica, zodat er geen directe verbinding van het kantoornetwerk naar het OT-netwerk nodig is. Dat beperkt de kans dat een aanval vanuit IT het proces bereikt.

Wat is het verschil tussen OPC HDA en OPC UA Historical Access?

OPC HDA is de oudere standaard voor historische data en draait op Microsoft COM/DCOM, wat lastig te beveiligen is. OPC UA Historical Access is de platformonafhankelijke opvolger binnen OPC UA en biedt dezelfde functies met ingebouwde beveiliging. Nieuwe historian-koppelingen gebruiken bij voorkeur OPC UA.

Kan een historian in de cloud draaien?

Een historian kan in de cloud draaien, maar de site-historian staat meestal lokaal zodat data bij uitval van de internetverbinding niet verloren gaat. Een gangbaar patroon is een lokale historian die data doorzet naar een cloudplatform voor analyse over meerdere locaties.

📌 Samengevat

Een historian is het geheugen van de fabriek: een gespecialiseerde database die procesdata uit SCADA, DCS en PLC’s met tijdstempel en status jarenlang efficiënt opslaat. Slimme compressie maakt die opslag betaalbaar, en omdat de historian OT en IT verbindt, hoort hij beveiligd te worden met segmentatie, een replica in de DMZ en waar nodig een datadiode.