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Phoenix Contact Industrie 4.0 und funktionale Sicherheit

| Autor/ Redakteur: Steffen Horn / Reinhold Schäfer

Um das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 umzusetzen, müssen noch einige technische Herausforderungen gelöst werden. Im Umfeld der funktionalen Sicherheit machen zum Beispiel die Flexibilisierung und Modularisierung der Maschinen und Anlagen sowie deren Vernetzung auf Basis vielfältiger Protokolle neue Lösungsansätze erforderlich.

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Als Herausforderung zeigt sich beim Konzept Industrie 4.0 die Modularisierung und individualisierte Produktion bei standardisierten Sicherheitsanforderungen.
Als Herausforderung zeigt sich beim Konzept Industrie 4.0 die Modularisierung und individualisierte Produktion bei standardisierten Sicherheitsanforderungen.
(Bild: Phoenix Contact)

Das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 umfasst sämtliche Phasen und Bereiche der Wertschöpfungskette eines Produkts. Die vierte industrielle Revolution wird bereits seit geraumer Zeit branchenübergreifend in den Unternehmen, Verbänden, Hochschulen, Medien und auch der Bundesregierung diskutiert. Doch das Leitbild beschäftigt nicht nur den Produktionsstandort Deutschland. Unter der Bezeichnung „Industrial Internet“ (USA), „Industrie du Futur“ (Frankreich) oder „Industrial Value Chain Initiative“ (Japan) gehen weitere Industrieländer bei der Verschmelzung von Automatisierung und IT in die Offensive. Auch China versucht das Thema über Kooperationen mit Deutschland oder den USA zu besetzen. Unterschiedliche Konsortien definieren Architekturmodelle zum allgemeinen Verständnis der Thematik sowie als Orientierungshilfe für die Entwickler von Automatisierungssystemen. Egal, welchen Namen diese Architekturmodelle dann tragen, ob Rami 4.0 oder IIRA: Sie umschreiben alle dieselben technologischen Entwicklungen sowie deren Chancen und Risiken.

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Zu Industrie 4.0 gibt es mehr Fragen als Antworten

Insofern basiert Industrie 4.0 ebenfalls auf einigen Grundsätzen und Konstanten – unabhängig aus welchem Blickwinkel das Zukunftsprojekt betrachtet wird: ob aus der Sicht vielversprechender Geschäftsmodelle, individualisierbarer Produkte, von Bestell- und Fertigungsprozessen bis zur Losgröße 1, der Digitalisierung, Vernetzung und „Cloudifizierung“ sämtlicher Dinge über das Internet oder der Flexibilisierung und Modularisierung von Maschinen und Anlagen. Übereinstimmung besteht bei allen beteiligten Parteien darin, dass die Gefahr, die von einer Maschine oder Anlage auf den Menschen und die Umwelt ausgehen darf, weiterhin unterhalb eines von der Gesellschaft akzeptierten Risikos liegen muss. Am Grundsatz der „funktionalen Sicherheit“ ändert also auch die vierte industrielle Revolution nichts.

Als Lieferant funktional sicherer Automatisierungs- und Kommunikationstechnik sowie Lösungsanbieter ist sich Phoenix Contact dieser Verantwortung bewusst, die von nationalen Gesetzen, wie der Maschinenrichtlinie, sowie von internationalen Standards, beispielsweise der IEC 61508, umgesetzt wird. Aus der Flexibilisierung modularer Maschinen und Anlagen sowie der stetig steigenden Vernetzung sicherheitsrelevanter Komponenten ergeben sich jedoch neue Herausforderungen. Dabei stehen heute mehr Fragen im Raum, als bereits Antworten erarbeitet worden sind.

Grenzen einer flexiblen modularen Maschine nicht festlegbar

Im ersten Schritt einer richtlinienkonformen Vorgehensweise bei der sicheren Konstruktion einer Maschine erfolgt die Festlegung ihrer Grenzen. Dies erweist sich zunächst einmal als Widerspruch zu einer flexiblen, intelligenten, sich selbst (um-)konfigurierenden und adaptiven modularen Maschine, wie sie vom Zukunftsprojekt Industrie 4.0 gefordert wird. Selbst auf den zweiten Blick löst sich der Gegensatz nicht auf. Entwickler und Konstrukteure sind daher mit einer ehrgeizigen Herausforderung konfrontiert, der die zertifizierenden Prüfinstitute und Berufsgenossenschaften ebenfalls begegnen müssen.

Dass Schnittstellen zwischen miteinander kooperierenden Maschinenteilen ebenso hinsichtlich ihrer sicherheitsrelevanten Daten und Parameter standardisiert werden müssen, steht außer Frage, ist allerdings lediglich ein Teil der Antwort. Auch bei vorab bekannten und folglich planbaren Konfigurationen sowie deren dynamischen Änderungen sind An- und Abschaltvorgänge der einzelnen Maschinenmodule sicherheitstechnisch zu überwachen. So lässt sich beispielsweise jederzeit die Einhaltung der notwendigen sicherheitsrelevanten Kennwerte der Gesamtanlage sicherstellen. Eine solche Überwachung sollte selbstverständlich automatisch ablaufen und den Betreiber nicht mit zusätzlichen organisatorischen Maßnahmen oder komplexen Konfigurationsaufgaben belasten. Damit dies möglich ist, müssen Industrie-4.0-taugliche Sicherheitskomponenten zum Beispiel ihre sicherheitsrelevanten Kennwerte dynamisch auslesbar gestalten.

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