Interview mit HMS „Ziel ist es, Wertschöpfung aus den Daten zu generieren.“

Autor Dipl. -Ing. Ines Stotz

Bessere Produktionsauslastung, mehr Qualität und Flexibilität in der Fertigung – das soll die vernetzte Fabrik von morgen bringen. Was sind die ausschlaggebenden Technologien, die diesen Wandel ermöglichen? Darüber sprachen wir mit Thilo Döring, Geschäftsführer bei HMS Industrial Networks.

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Der Weg zur vernetzten Fabrik der Zukunft ist mit Herausforderungen gepflastert. Dazu gehört es, geeignete Kommunikationsstandards, Security-Aspekte sowie die passende Infrastruktur zu entwickeln.
Der Weg zur vernetzten Fabrik der Zukunft ist mit Herausforderungen gepflastert. Dazu gehört es, geeignete Kommunikationsstandards, Security-Aspekte sowie die passende Infrastruktur zu entwickeln.
(Bild: HMS)

Herr Döring, HMS empfiehlt, die Digitalisierung nach dem so genannten Smart Factory Modell, das sich in vier Stufen gliedert, vorzugehen. Wo steht der Mittelstand?

Thilo Döhring: Die klein- und mittelständischen Unternehmen stehen vor oder auf der ersten Stufe. Hier geht es zunächst darum, mit den aus der Fertigung gewonnen Daten, Effizienz, Flexibilität und Produktivität im Unternehmen zu steigern sowie die Betriebskosten in der Fabrik zu senken. Die größeren Unternehmen, voran die Automobilindustrie, sind hier schon weiter. Ein Vorzeigeprojekt ist das neue Daimlerwerk in Sindelfingen, das auch schon mit 5G ausgerüstet ist.

Dennoch hat sich aufgrund der Reisebeschränkungen seit letztem Jahr bei den Maschinenbauern einiges getan. Vor allem rund um Wartung und Service gab es einen Schub. Die Nachfrage nach Fernwartungslösungen stieg. Und: die Maschinenbauer implementieren solche Lösungen jetzt standardmäßig in ihre Maschinen. Bisher haben sie es ihren Endanwendern überwiegend nur als Option angeboten.

Die Prozessindustrie dagegen ist konservativ, was die Vernetzung betrifft. Die meisten Sensoren sind mit 4-20 mA oder Hart-Technologie angebunden. Industrielles Ethernet ist erst seit kurzer Zeit ein Thema. Bestrebungen sehe ich hier verstärkt in Richtung 5G.

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Können Sie die nächsten drei Stufen noch kurz skizzieren?

In Stufe 2 geht es um Produkt- oder Serviceangebote, wie Pay per Use, Datenmonetarisierung oder softwarebasierte Dienstleistungen. Zum Beispiel Verträge zur vorausschauenden Wartung zwischen Maschinenhersteller und Anwender. Anlagenhersteller und Betreiber

Stufe 3 umfasst datenbasierte Geschäftsmodelle. In einer realisierten Anwendung berechnet ein Kompressorhersteller nicht mehr die Maschine selbst, sondern rechnet aufgrund der erfassten Verbräuche ab.

Die vierte Stufe schließlich ist noch Zukunftsmusik. Hier geht es um vollständig digitalisierte Fabriken, in denen, unterstützt durch Künstliche Intelligenz, individuell und autonom-gesteuert produziert wird.

In Zukunft wird also weniger Geld damit verdient, Produkte zu verkaufen, sondern mit Software, also über die Daten, die erzeugt werden?

Genau. Solch ein Trend ist bereits erkennbar oder Hardwareinvestition plus datenbasierte Geschäftsmodelle werden kombiniert. Doch hier fängt die Industrie erst an. Die meisten Mittelständler wissen noch nicht, was sie mit den Daten überhaupt machen können. Sie müssen Mehrwerte finden und die Themen, für die der Kunde auch bereit ist, Geld zu bezahlen.

„Die meisten Mittelständler wissen noch nicht, was sie mit den Daten überhaupt machen können.“

Thilo Döring, Geschäftsführer, HMS Industrial Networks

Die Marschrichtung ist skizziert. Wie soll ein Mittelständler vorgehen?

Wir empfehlen überhaupt erstmal anzufangen, die Daten des Maschinenparks zu sammeln, um etwa die Produktivität analysieren zu können. Eine Herausforderung: Denn es müssen auch die älteren Maschinen an die Netzwerke angebunden und viele verschiedene Maschinen zusammengebracht werden.

Dafür werden Lösungen für die industrielle Kommunikation sowie das IIoT benötigt…

Oft wird der erste Schritt der Informationskonsolidierung lokal in der Fabrik durchgeführt. Dafür werden Technologien wie OPC UA neben klassischen Feldbusschnittstellen für die Prozesssteuerung verwendet. OPC UA vereinfacht es, Maschinen in IT-basierte Software zu integrieren. Die Technik ist ausgereift und die Herausforderung für die Gerätehersteller besteht nun darin, sie zu integrieren. Das heißt, sie müssen Interoperabilität gewährleisten. Standard allein bedeutet noch nicht, dass sich zwei Maschinen miteinander unterhalten können. Dafür gibt es die Companion-Spezifikationen, die in verschiedenen Organisationen, wie VDMA; ZVEI; OPC UA Foundation, erarbeitet werden. Die ersten sind veröffentlicht, zum Beispiel zu Robotik, Wägetechnik, Werkzeugmaschinen (Umati), Bildverarbeitung. Das muss dann on-top, je nach Maschine, je nach Typ, zusätzlich implementiert werden.

Gleichzeitig verbirgt sich hinter dem Begriff IIoT auch die Cloud-Anbindung für den Informationsaustausch mit Partnern und Lieferanten, für den Überblick über Produktionsstätten oder für Dienstleistungen und Geschäftsmodelle. Hierbei ist es wichtig, solche Systeme einzusetzen, die sich skalieren lassen. Hat ein Unternehmen heute 20 Maschinen vernetzt, sind es morgen global vielleicht 2000.

Die technische Umsetzung konzentriert sich hier hauptsächlich auf bestehende Kommunikationsprotokolle wie MQTT und Funktechnologien wie 4G, 5G bzw. WLAN.

Das Metier von HMS, wie unterstützen Sie hierbei?

Genau. Um den Automatisierern das Leben zu erleichtern, integrieren wir deshalb OPC UA oder MQTT in die meisten Produktlinien. Ein Beispiel dafür sind unsere Embedded-Schnittstellen, die alle Feldbusse und zusätzlich auch die IIoT-Technologien unterstützen. Damit stehen beide Kommunikationskanäle zur Verfügung, ohne dass tiefere Kenntnisse notwendig sind. Hierfür haben wir ein spezielles Team, das mit dem Kunden gemeinsam eine Lösung erarbeitet.

Welches ist die größte Hemmschwelle?

Hauptfaktor für die Akzeptanz bei den Anwendern ist die Sicherheit – eine große Herausforderung für den Automatisierungsmarkt. Im Fertigungsumfeld wird sich die IEC62443 als Security-Standard durchsetzen. Die Standardisierungen sind allerdings noch nicht abgeschlossen und werden schrittweise in den Feldbusprotokollen abgebildet.

HMS unterstützt auch hier: mit zertifizierten Entwicklungsprozessen und Produkten, die starke Sicherheitsmerkmale integrieren. Hersteller können so schnell ihre Geräte auch ohne Expertenwissen auf hohem Security-Niveau IIoT-fähig machen. Aber letztendlich läuft es wie bei einer Maschinenrichtlinie, Risikobetrachtungen müssen im Rahmen von Projekten auch gemacht werden.

Sie haben 5G erwähnt…

5G wird zur Schlüsseltechnologie, wenn es gilt, Flexibilität, Effizienz und Skalierbarkeit zu vereinen. Denn je nach Anwendung lassen sich Spitzendatenraten bis über 10 Gbit/s, Latenzzeiten unter einer Millisekunde oder Verfügbarkeiten von über 99,999 Prozent erreichen. Zudem ist eine energiesparende Kommunikation realisierbar. Die meisten industriellen 5G-Anwendungen befinden sich derzeit in der Proof-of-Concept-Phase. Dennoch entwickeln wir bereits 5G-fähige Kommunikationshardware.

Die Themen TSN und SPE machen die Kommunikations-Infrastruktur für die Digitalisierung rund?

Ja, denn dank der TSN-Standards (Time-Sensitive Networking) ist für eine einheitliche deterministische Kommunikation von der Feldebene zur IT-Ebene gesorgt. Diese werden derzeit in Kommunikationstechnologien wie CC-Link-IE und Profinet, in IIoT-Technologien wie OPC UA und in andere Marktsegmente integriert. Prototypen von TSN-Schnittstellen haben wir ebenfalls bereits, erste Serienprodukte sind in Kürze verfügbar.

Nimmt man noch SPE (Single Pair Ethernet) als drahtgebundene Lösung für die Anbindung kleiner Sensoren hinzu, ist die vernetzte Fabrik von morgen wirklich realisierbar. Allerdings stecken diese Technologien noch in den Kinderschuhen und bis zur flächendeckenden Einführung in der Industrie ist es noch ein langer Weg.

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