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Die Industrieautomatisierung steht an der Schwelle zu einer neuen Revolution, die sich durch rasche technologische Ver?nderungen, die Einf¨¹hrung neuer Systeme und Netzwerkarchitekturen und die Interoperabilit?t von Ger?ten und Systemen auszeichnet.

Der Bereich der Industrieautomatisierung war traditionell resistent gegen¨¹ber Innovationen oder der fr¨¹hzeitigen Einf¨¹hrung von High-End-Technologien. In den meisten F?llen haben es die Unternehmen in diesem Segment vorgezogen, bew?hrte Technologien und Standards zu nutzen, um einen sicheren und konsistenten Betrieb ¨¹ber einen l?ngeren Zeitraum zu gew?hrleisten. Mit dem Aufkommen von Industrie 4.0 haben sich die Dinge jedoch grundlegend ge?ndert. Der industrielle Bereich war in den letzten zehn Jahren von schrittweisen technologischen Ver?nderungen, der schnellen Einf¨¹hrung neuer Systeme und erweiterten Netzwerkarchitekturen betroffen.

Viele Experten sind der Meinung, dass die Industrie 4.0 zwar allm?hlich durch viele industrielle Revolutionen durchdringt, wir uns aber bereits an der Schwelle zur Industrie 5.0 befinden. Die Industrieautomatisierung wird bis 2020 einen Umsatz von fast 209 Milliarden US-Dollar erzielen, wobei neue Mess- und Steuerungsprodukte das Wachstum vorantreiben werden.

Industrielle Technologien wie Robotik, Cloud, das industrielle Internet der Dinge (IIoT) und k¨¹nstliche Intelligenz (KI) werden immer allgegenw?rtiger. Wohin wird sich die industrielle Automatisierung entwickeln, und wie wird sie die Zukunft der Fertigung gestalten?

Jenseits von Industrie 4.0: Triebkr?fte des Wandels

Die Konvergenz von fortschrittlichen Informations-, Kommunikations- und Netzwerktechnologien treibt die Automatisierung und ihre industriellen Anwendungen voran. Diese Symbiose von Technologien hat die Integration und Zusammenarbeit von Menschen und Maschinen in der Fabrikhalle und der Lieferkette erm?glicht. Dieser Trend hat sich stark auf die industriellen Steuerungen ausgewirkt.

Traditionell waren Automatisierungssysteme aufgrund der Notwendigkeit engmaschiger Prozessstrukturen, die in Echtzeit arbeiten, propriet?r konzipiert. Dies half den Anbietern, enge Partnerschaften mit den Endanwendern zu schlie?en. Dieses Modell f¨¹hrte auch zu einer Anbieterbindung, die es den Herstellern erm?glichte, die Steuerungssysteme von einem einzigen Anbieter zu beziehen. Damit entfiel auch die M?glichkeit, modernste Anwendungen und Technologien von anderen Anbietern zu implementieren. Leider wurde dadurch auf lange Sicht die F?higkeit der Hersteller eingeschr?nkt, innovativ zu sein und die Technologie zur Verbesserung ihrer Prozesse zu nutzen.

Heute, da die Digitalisierung es den Herstellern erm?glicht, Daten auf vielf?ltige Weise zu nutzen, besteht ein kollektiver Bedarf an der Implementierung skalierbarer Steuerungssysteme, die es erm?glichen, den Fertigungsprozess entsprechend den gesch?ftlichen Anforderungen zu skalieren. Angesichts der Verbreitung gro?er, kontinuierlicher und parametrisierter industrieller Ger?te, die durch die Digitalisierung gef?rdert wird, wird dieser Bedarf zu einer Verpflichtung werden.

Vertikale und horizontale Integration

Hersteller, die eine erfolgreiche Konvergenz anstreben, m¨¹ssen fortschrittliche Steuersysteme vertikal und horizontal mit der unteren Ebene der Feldsensorik und Datenerfassung sowie den Unternehmensmanagementsystemen integrieren. Das bedeutet, dass die Hersteller neben der Integration von Steuerungsplattformen wie Bewegungssteuerung, Ablaufsteuerung, Logiksteuerung, Programmierung und Mensch-Maschine-Schnittstellen-Konfigurationen (HMI) auch die Integration von Steuerungssystemfunktionen wie Fernzugriff, Zustands¨¹berwachung, Ferndiagnose usw. in den Vordergrund stellen m¨¹ssen. Mit einer integrierten Steuerungsplattform k?nnen Unternehmen ihre Effizienz und Produktivit?t steigern und eine werksweite Prozessoptimierung sowie eine verbesserte Benutzerfreundlichkeit erreichen.

Die Weiterentwicklung der speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) wird eine Schl¨¹sselrolle bei der Revolution der Branche in dieser neuen ?ra spielen. Mit gr??erer Flexibilit?t und Bequemlichkeit bei der Programmierung, Skalierbarkeit, mehr Speicher, kleinerem Formfaktor, Hochgeschwindigkeits-Ethernet (Gigabit) und eingebetteten drahtlosen Funktionen werden zuk¨¹nftige SPS technologische Verbesserungen bei Software, Kommunikation und Hardware ¨¹bernehmen. Ein wichtiger Teil dieser Entwicklung wird die Integration von SPS und programmierbaren Automatisierungssteuerungen (PAC) sein, die die Kommunikation zwischen der Fabrikhalle und anderen Prozessen erleichtern.

Trends bei Steuerungssystemen treiben die Zukunft der Automatisierung durch einfachere Integration, Konnektivit?t und erweiterte Intelligenz voran

Um dies zu erreichen, m¨¹ssen die Hersteller von Steuerungen eine SPS finden, die eine Anwendung steuert und die notwendigen Werkzeuge bereitstellt, um Prozessdaten zu sammeln, zu analysieren und einem Benutzer bei Bedarf zu pr?sentieren. Dazu k?nnte der Datenzugriff ¨¹ber mobile Apps oder Webbrowser geh?ren.

Es ist wichtig zu wissen, dass die Verwaltung eines Netzwerks von High-End-Steuerungen f¨¹r Unternehmen erhebliche Investitionen in Form von Hardware und Infrastruktur mit sich bringt. Dar¨¹ber hinaus behindern propriet?re Hardware-Stacks die betriebliche Flexibilit?t und erh?hen die Kosten und die Komplexit?t von Controller-Implementierungen. Virtualisierung kann Unternehmen helfen, hier Abhilfe zu schaffen.

Virtualisierte Steuerungen

Im Gegensatz zu kommerziellen Standardoptionen (COTS) ben?tigen virtualisierte Steuerungssysteme wie SPS, verteilte Steuerungssysteme (DCS), HMIs und SCADA-Systeme (Supervisory Control and Data Acquisition) weniger physische Server. Virtualisierte Steuerungsfunktionen k?nnen auch konsolidiert und in eine Plattform eingebettet werden, anstatt jede Funktion als separate Anwendung zu implementieren. Diese Flexibilit?t einer offenen, softwarebasierten Steuerungsarchitektur erm?glicht es Unternehmen, Steuerungsprozesse zu aktualisieren, sie zu optimieren und die Einf¨¹hrung neuer Funktionen zu beschleunigen.

K¨¹rzlich hat ein Anbieter von Ingenieurdienstleistungen und Luft- und Raumfahrtsystemen eine Plattform auf den Markt gebracht, die es den Herstellern von Steuerungssystemen erm?glicht, Anwendungen in k¨¹rzerer Zeit und zu geringeren Kosten zu entwerfen und zu entwickeln, und die modular und einfach aufgebaut ist. Die in einer virtualisierten Umgebung arbeitende Software ver?ndert die Art und Weise, wie Steuersysteme w?hrend ihres Lebenszyklus gewartet werden. Durch die Verlagerung der t?glichen Serververwaltung in ein dediziertes, zentralisiertes Datenzentrum, in dem spezifische Protokolle die Anwendungsleistung verwalten, k?nnen sich die Anlageningenieure auf die Optimierung des Steuersystems konzentrieren.

Interaktive Instrumentierung

In dem Ma?e, wie sich die Automatisierung und die Steuerungssysteme weiterentwickeln, wird sich auch die Instrumentierung weiterentwickeln, um den Ver?nderungen gerecht zu werden. Wie sieht also die Zukunft der Instrumentierung aus? Leicht ablesbare Dashboards werden auch in Zukunft eine Rolle spielen und eine interaktive Instrumentierung erm?glichen, die f¨¹r die Anlagenbetreiber leichter zug?nglich ist. Die vernetzte Instrumentierung hat sich bereits in Produktionsanlagen auf der ganzen Welt durchgesetzt. Anstatt den Bedienern die M?glichkeit zu geben, die Instrumente in der N?he des Prozesses zu bewerten, wo sie installiert sind, k?nnen vernetzte Systeme die Daten an einen zentralen Knotenpunkt ¨¹bertragen, wo sie f¨¹r n¨¹tzliche Zwecke zusammengestellt und analysiert werden.

Inkrementelle Upgrades: Industrie 5.0

Die Konvergenz der Technologien er?ffnet den Herstellern die M?glichkeit, den n?chsten Schritt in Richtung der f¨¹nften industriellen Revolution zu machen, bei der unterschiedliche industrielle Automatisierungssysteme Ressourcen gemeinsam nutzen und synergetisch arbeiten. Um die Nase vorn zu haben, m¨¹ssen Unternehmen die bereits vorhandenen Technologien nutzen, die Technologieimplementierung beschleunigen und neue Wertsch?pfungsquellen erschlie?en. Schlie?lich ist der ?bergang zur n?chsten Phase der Automatisierung eher ein inkrementelles Upgrade, bei dem die Technologie nach wie vor als Haupttriebfeder f¨¹r Innovationen dient.