Grundlegende gesellschaftliche Entwicklungen finden ihren Niederschlag immer auch in Anforderungen an die Industrie. Die Prozessindustrie ist da keine Ausnahme. Aktuell diesbezüglich von größter Bedeutung sind sicherlich die um sich greifende Digitalisierung, die neue Wettbewerber und Geschäftsmodelle auf den Plan ruft, sowie die drohende Klimakrise. Wer im scharfen internationalen Wettbewerb bestehen will, der kommt um die Potenziale der Digitalisierung beziehungsweise das Thema Industrie 4.0 nicht herum. Schließlich bedeuten hohe Ausfallsicherheit, vereinfachtes Engineering und mehr Flexibilität enorme ökonomische Vorteile. Beim Klimaschutz ist es zudem der Gesetzgeber auf nationaler und europäischer Ebene, der immer strengere Vorgaben nach der Maxime der Nachhaltigkeit beschließt. Vorgaben, die natürlich auch in der Prozessindustrie zu beachten sind.
Digitalisierung ist die Antwort
In den Griff zu bekommen sind die genannten Herausforderungen mit den Mitteln der Digitalisierung. Denn wer aus ökonomischen Gründen vernetzt, digital gestützt überwacht oder vorausschauend wartet, bei dem profitieren nicht nur die Margen. Die sparsame und nachhaltige Nutzung von Ressourcen verbessert auch die Nachhaltigkeitsbilanz seines Unternehmens.
In der betrieblichen Realität stellen sich der konsequenten Digitalisierung aber immer wieder Hindernisse in den Weg. Zu nennen sind hier zuvorderst proprietäre Automatisierungssysteme und Insellösungen, die die praktische Umsetzung wirklich flexibler, effizienter und ausfallsicherer Anlagen erschweren und sogar verhindern. Was ist also zu tun?
Automatisierung auf neuem Niveau
Die Automatisierung einer prozesstechnischen Anlage ist eine anspruchsvolle Aufgabe, bei der unterschiedlichste Anwendungen und Anlagenbestandteile automatisiert und fehlerfrei ineinandergreifen müssen. Besonders kompliziert wird es, kommen Steuerungen verschiedener Hersteller oder unterschiedlicher Generationen zum Einsatz. Ohne tiefes Fachwissen sind Probleme bei Veränderungen an einer Maschine in solchen Fällen vorprogrammiert. Und flexibel ist ein derartiger Umbau ganz sicher nicht. Ähnlich hoch ist der Aufwand, steht die Migration auf eine neue Steuerungsgeneration an. An diesen Beispielen zeigt sich, dass ehemals nützliche Automatisierungslogiken und Standards heute überholt sind. Mit ihnen ist eine Annäherung von OT und IT nicht machbar.
Entsprechend laut ist mittlerweile die Forderung nach hardwareunabhängiger Automatisierung mithilfe von Softwareapplikationen. Tech-Konzern Schneider Electric hat dies erkannt, die Herausforderung frühzeitig angenommen und mit dem EcoStruxure Automation Expert schon 2020 das weltweit erste softwarezentrierte, industrielle Automatisierungssystem auf Basis der Norm IEC 61499 vorgestellt.
Ergebnisse liefern, Innovationskräfte freisetzen
Die Norm IEC 61499 stellt die Automatisierung auf eine neue Basis, mit der zahlreiche für das Engineering einer Industrieanlage zuvor notwendige Arbeitsschritte entfallen. Ein Beispiel ist die aufwändige Konfiguration der Kommunikationsschnittstellen zwischen mechatronischen Komponenten, die nun automatisch durch den EcoStruxure Automation Expert erfolgt.
IEC 61499 führt zu einem kompletten Wechsel der Perspektive. Entwicklung und Betrieb automatisierter Anwendungen haben sich nicht mehr an Hardware-Gegebenheiten zu orientieren. Sie werden rein softwareseitig realisiert. Und dies im Idealfall schon dann, ehe auch nur ein reales Stück Hardware ins Spiel kommt. Möglich wird dies über in die IEC 61499 implementierte und vorgefertigte Funktionsbausteine, etwa für eine Pumpanwendung, die sich im EcoStruxure Automation Expert rein grafisch miteinander verbinden lassen. Ist dies erfolgt, geben automatische Plausibilitätschecks sowie intelligente Simulationen sofort Auskunft darüber, ob und wie eine Anlage im realen Betrieb beispielsweise unter Effizienzaspekten funktionieren würde. Einmal erstellte Applikationen lassen sich gemäß IEC 61499 danach frei und herstellerunabhängig auf andere Anwendungskomponenten verteilen, seien es Frequenzumrichter oder ein IPC. Die beschriebene Arbeitsweise beschleunigt nicht nur das Engineering komplexer Anlagen und Systeme. Mit der Hardwareunabhängigkeit steigen auch die Freiheiten bei deren Entwicklung.
IT-Logiken für die Automatisierung
Analog zur IT-Welt ermöglicht IEC 61499 für die Automatisierung von Maschinen die Nutzung eventbasierter Modelle. Deren Bedeutung wird klar, hält man sich vor Augen, dass etwa 80 Prozent der Aktionen, die durch den Code einer zyklischen SPS veranlasst werden, keine Echtzeit benötigen, sondern eventbasiert erfolgen. Der EcoStruxure Automation Expert berücksichtigt dies nach dem Motto „Right Time“ statt „Real Time“ als neue Maxime. Programme werden nicht zyklisch abgearbeitet, bestimmte Aufgaben laufen erst dann ab, wenn vorher definierte Maschinenereignisse den Startschuss dazu gegeben haben. Technisch funktioniert dies über zusätzliche Ein- und Ausgänge für Events, die die Datenschnittstellen der Softwarebausteine ergänzen.
Plug-and-Play in der Automatisierung
Möglich wird mit IEC 61499 auch das aus der IT bekannte Plug-and-Play. In heutigen heterogenen Systemlandschaften Utopie, wird es bei offener Automatisierung gelebter Alltag. Kommt neue Hardware zum Einsatz, lässt sich bereits erstellte Software ganz einfach dafür nutzen und die Kommunikation mit anderen Anlagenkomponenten wird automatisch generiert. Egal ob Umbau oder Erweiterung, die Anlage ist in kürzester Zeit wieder betriebsbereit, da die zeitaufwändig zu programmierende Querkommunikation zwischen den Steuerungen entfällt.
Fazit
Die herstellerunabhängige Automatisierung reißt entscheidende Hemmnisse ein, die der durchgängigen IoT-Vernetzung bislang im Wege standen und macht Prozesse nachhaltiger und flexibler. Ohne große prophetische Gabe lässt sich daher der Erfolg des Ansatzes aus der IT-Welt auch für den Bereich der OT prognostizieren. Damit beginnt eine Entwicklung, die verschiedene weitere Konsequenzen nach sich zieht. So hat IEC 61499 auch für die erforderlichen Qualifikationen benötigter Fachkräfte ihre Bedeutung. Da mit ihr IT-Logiken für die Automatisierung wichtiger werden, wird die Branche auch für IT-Fachkräfte und ihr Know-how attraktiver. Weiterhin lässt sich eine Maschine mit dem EcoStruxure Automation Expert nicht nur planen und programmieren. Die Softwareumgebung unterstützt auch deren zentrale Überwachung und Wartung. Generell profitieren intelligente Services ganz allgemein von der daraus resultierende Datentransparenz. Und all dies im Einklang mit gesellschaftlich drängenden Fragen. Für eine Prozessindustrie, die gleichzeitig rentabel, flexibel und nachhaltig ist.
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