Offene Industrieautomatisierung Nachhaltiges Wirtschaften braucht herstellerunabhängige Automatisierung

Ein Gastbeitrag von Gregory Boucaud*

Die Technologien rund um das Konzept Industrie 4.0 können Unternehmen auch bei deren ökologischer Transformation unterstützen. Ein herstellerunabhängiger Automatisierungsansatz hilft bei der Steigerung von Ressourcen- und Energieeffizienz, bietet aber auch noch weitere Vorteile.

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Durch eine enge Verflechtung von IT und OT, intelligenten Softwarelösungen und agilen Maschinendesigns können Unternehmen Ressourcen und Energie effizient und bedarfsgerecht nutzen.
Durch eine enge Verflechtung von IT und OT, intelligenten Softwarelösungen und agilen Maschinendesigns können Unternehmen Ressourcen und Energie effizient und bedarfsgerecht nutzen.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Für die Industrie wird es ein „Weiter-so“ nicht geben. Gegenwärtig bilden Industrieanlagen die zweitgrößte Emissionsquelle für CO2 in Deutschland. Aktuelle politische und gesellschaftliche Debatten, wie sie nicht zuletzt im vergangenen Bundestagswahlkampf geführt worden sind, befassen sich mittlerweile immer vehementer mit einem grünen Umbau der Industrie. Und auch die Wirtschaft pocht auf Veränderungen. Erst kürzlich haben 69 namhafte Unternehmen eine „Umsetzungsoffensive für Klimaneutralität“ von der neuen Bundesregierung gefordert.

Gleichzeitig dürfen sich Klimaschutz und Wirtschaftlichkeit nicht ausschließen – und das müssen sie auch nicht. Wie eine Studie von VDMA und Boston Consulting Group belegt, könnten schon heute nahezu 37 Prozent des weltweiten CO2-Ausstoßes mithilfe von ökonomisch tragfähigen und bereits verfügbaren, nachhaltigen Technologien eingespart werden. Insbesondere der Digitalisierung kommt dabei eine Schlüsselrolle zu.
Auf Basis einer engen Verzahnung von IT und OT, intelligenten Softwarelösungen und agilen Maschinendesigns ist es im Sinne von Industrie 4.0 möglich, Ressourcen und Energie äußerst effizient und bedarfsgerecht zu verbrauchen. Außerdem können Anlagen besser ausgelastet und gewartet werden, Ausfälle lassen sich vermeiden und die Abhängigkeit von globalen Lieferketten schwindet.

Industrie 4.0 braucht herstellerunabhängige Automatisierung

Doch es gibt ein Problem: die volle Entfaltung von Industrie 4.0 bleibt gehemmt. Im Rahmen einer aktuellen Umfrage der DIHK wurden Unternehmen branchenübergreifend nach den größten Herausforderungen bei der Digitalisierung befragt. Das Ergebnis: An erster Stelle steht die „Komplexität bei der Umstellung vorhandener Systeme und Prozesse“. Ein Resultat, das gerade mit Hinblick auf die Automatisierungsbranche nicht verwundert. Verhindern doch proprietäre Systeme in diesem Bereich nach wie vor sowohl eine steuerungsübergreifende Interoperabilität als auch eine herstellerunabhängige Portabilität von Softwareapplikationen. Innovative, flexible und effiziente Anlagen, wie sie im Sinne von Industrie 4.0 theoretisch längst möglich wären, lassen sich auf dieser Basis kaum realisieren.

Für den digitalen Umbau der Industrie ist ein Umdenken in puncto Automatisierung also eine entscheidende Voraussetzung. Die nötige Innovationskraft lässt sich nur auf Basis eines herstellerunabhängigen und softwarezentrierten Automatisierungsansatzes freisetzen. Die neue UniversalAutomation.Org schafft hierfür eine technische Grundlage.
In Form einer Non-Profit-Organisation verwaltet, pflegt und entwickelt sie eine Referenzimplementierung einer auf der Norm IEC 61499 basierenden Runtime-Umgebung, die alle Mitglieder in ihre mechatronischen Komponenten implementieren können. Für das Engineering automatisierter Systeme hat das weitreichende Folgen: Fortan ist es völlig unerheblich, welche Hardware von welchem Hersteller in einer Maschine genutzt wird. Die einmal softwareseitig erstellte Applikation lässt sich frei auf jede Komponente verteilen und bleibt völlig unberührt von Veränderungen an der Hardware – auch dann, wenn zum Beispiel veraltete Hardware durch neue ersetzt werden muss. In Zeiten rasanter Technologieentwicklung bedeutet das deutlich weniger finanziellen Aufwand und mehr Sicherheit für langfristige Investitionen.

Neue Automatisierungslogik

Werden Hard- und Software grundlegend voneinander entkoppelt, lässt sich eine automatisierte Anwendung rein softwareseitig modellieren. Dazu sieht IEC 61499 vorgefertigte Funktionsblöcke vor, die nicht nur über Ein- und Ausgänge für Daten, sondern auch für Events verfügen. Auf diese Weise lässt sich, im Unterschied zum zyklischen Modell, auf ein freieres, eventbasiertes Ausführungsmodell zurückgreifen. Bestimmte Funktionen laufen also nur dann ab, wenn bestimmte Maschinenereignisse sie triggern. Da IT-Systeme ebenfalls eventgesteuert funktionieren, wird damit die Zusammenführung von OT und IT erheblich erleichtert.

Die einzelnen Funktionsblöcke, die in einem entsprechenden Engineering-Tool ohne großen Aufwand zu unterschiedlich komplexen automatisierten Systemen zusammengeschaltet werden können, kapseln die Objekte einer Anlage – also zum Beispiel eine kleine Mess-Anwendung oder einen ganzen Anlagenteil. Damit ist das Engineering deutlich einfacher, weniger zeitaufwändig und kaum mehr anfällig für Fehler.

Innovation braucht Kooperation

Die Runtime-Umgebung, die durch die neue UniversalAutomation.Org verwaltet und entwickelt wird, steht den Mitgliedern als Shared Source zur Verfügung. Derzeit setzen sich die Mitglieder aus Industrieunternehmen, Herstellern, OEMs, Start-Ups und Universitäten zusammen. Eine Teilnahme steht allen Interessierten offen. Zu den Gründungsmitgliedern zählen:

Aalto University, Advantech, Asus, Belden, Cargill, EAW Relaistechnik GmbH, ESA, ETP, Flexbridge, GR3N, Hirschmann, HTW Berlin, Intel, Jetter, Johannes Kepler Universität Linz, Kongsberg Maritime, Lawrence Technological University, Lumberg Automation, Phoenix Contact, Pro Soft, R. Stahl, Schneider Electric, VP Process, Wilo, Wood, Yokogawa.

Zur Website der UniversalAutomation.Org

Noch nie war herstellerunabhängige Automatisierung so leicht

Wie genau entsprechende Engineering-Tools diesen Prozess des Modellierens oder Programmierens umsetzen wird nicht durch die UniversalAutomation.Org vorgegeben. Im Unterschied zu anderen Organisationen, die sich für mehr Offenheit und Interoperabilität einsetzen, geht es der neuen Non-Profit-Organisation nicht um die Formulierung eines neuen Standards oder einer neuen Norm.

Mit der Runtime-Umgebung wird stattdessen eine konkrete, anwendbare technische Lösung verwaltet und entwickelt, die als Grundlage für darauf aufsetzende Automatisierungs-Applikationen dient. Somit steht für aktuelle und künftige Nutzer herstellerunabhängiger Automatisierung bereits eine erprobte und permanent aktualisierte technische Grundlage zur Verfügung, die andernfalls aufwändig entwickelt und implementiert werden müsste.

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Neue Kategorie softwarezentrierter Automatisierungskomponenten

Angesichts der eingangs skizzierten Herausforderungen für eine digitale und grüne Industrie der Zukunft ist es heute mehr denn je von Bedeutung, dass wir die enormen Potenziale von Industrie 4.0 auch nutzen. Mit innovativen, effizienten Maschinen, die über ein hohes Automatisierungsniveau sowie eine enge Verzahnung von OT und IT verfügen, ließen sich heute schon sehr große Fortschritte in Sachen Ressourcen- und Energieeffizienz erzielen. Ein herstellerunabhängiger Automatisierungsansatz bietet hier mit seinen Möglichkeiten für ein vereinfachtes Engineering selbst komplexer Maschinen große Vorteile. Hinzu kommt, dass durch die Kombination aus Herstellerunabhängigkeit und objektbasierter Programmierung völlig neue Absatzmärkte und Geschäftsmodelle entstehen. Auch diese tragen dazu bei, dass künftig effizientere und nachhaltigere Maschinen entwickelt werden können.

Gerade Start-Ups oder Softwareentwickler für spezifische Regelungslösungen haben es auf Basis herstellerunabhängiger Automatisierung deutlich leichter, sowohl Nischen- als auch Massenprodukte auf den Markt zu bringen. Für sie, aber auch für die Käufer solcher Anwendungen zahlt es sich aus, dass die Softwareapplikationen wie aus einem App-Store heruntergeladen und per Plug-and-Produce direkt in eine Anlage implementiert werden können. Endanwender und Maschinenhersteller können dann aus einem breiten Angebot an bereits getesteten und hochspezialisierten Softwarekomponenten auswählen und sich für die am besten geeignete entscheiden.
Mit dieser völlig neuen Kategorie an softwarezentrierten Automatisierungskomponenten, die innerhalb eines digitalen Ökosystems entwickelt und vertrieben werden können, ergeben sich ganz neue Möglichkeiten für das Engineering. Von bereits vorhandenen, aber auch neu entstehenden Technologien und Know-how lässt sich viel einfacher profitieren und das volle Potenzial von Industrie 4.0 wird nun auch in der Automatisierungsbranche freigesetzt.

* Gregory Boucaud arbeitet als Chief Marketing Officer bei UniversalAutomation.Org.

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