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Bild: gerenme, iStock
Integrated Industry

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Wie weit muss der Einsatz von IT-Standards gehen?

Text: Andreas Huhmann, Stephan Middelkamp, Harting
Automatisierungstechnik und industrielle IT sind die Schlüsseltechniken des Konzepts von Integrated Industry. Doch erst wenn auch die Feldebene mit eingeschlossen wird, ergibt sich der prophezeite Nutzen. Dazu müssen sich die Feldgeräte emanzipieren.

Reale Automatisierungsdaten, die ein objektives Bild der Fertigungsprozesse geben und die Grundlage für Verbesserungen bilden, stehen nur auf der Feldebene zur Verfügung. Alle übergeordneten Schichten der klassischen Automatisierungspyramide konsolidieren Daten der Feldebene und zerstören dabei sehr oft deren zeitliche Zuordnung. Damit verlieren sie ihren Kontext, nämlich den konkreten Prozessbezug, der beispielsweise für die Betrachtung von kritischen Zuständen im Rahmen eines zustandsorientierten Instandhaltungsprogrammes oder für die Effizienzsteigerung notwendig ist. Um den Datenverkehr auf den verschiedenen Kommunikationsebenen beherrschbar zu halten, werden Daten in einer vorverarbeiteten Form benötigt. Den Schlüssel zum Erfolg liefert eine integrierte Fertigung bis in die Feldebene.

Bei Einführung der Feldbussysteme wurde die Erfassung von Sensordaten dadurch dezentralisiert, dass man Sensor-Aktor-Boxen ins Feld verlagerte. Eine zentrale Steuerung fragt dann diese Boxen zyklisch ab. Das Wissen über die Bedeutung der Sensordaten ist in der SPS hinterlegt. Der Sensor selbst verfügt in der Regel nicht über Intelligenz. Die Kommunikation dient dem Austausch eines digitalen oder analogen Wertes. Daher sind diese Daten zumeist nur für die Steuerung sinnvoll auszuwerten. Eine Integration in die Managementebene gestaltet sich schwierig. Mit Ethernet auch als Physical Layer für den Feldbus hat sich an den klassischen Feldbusgesetzen nichts verändert.

Standards müssen kommen

Wenn in einer vollständig integrierten Industrie die Feldebene eingeschlossen wird, funktioniert dies nur auf Basis von Standards. Betrachtet man das Volumen der heutigen internetfähigen Kommunikationsknoten und setzt es in Relation zu den Automatisierungsgeräten, so machen diese nicht einmal ein Prozent aller Geräte aus. Deswegen müssen neue voll integrierte Automatisierungskomponenten kompatibel zu den existierenden IT-Standards sein, auf denen die restlichen 99 Prozent der nicht-automatisierungsrelevanten Geräte basieren.

Die Emanzipation der Feldgeräte ist erreicht, wenn diese vollständig und gleichberechtigt in die Welt des Internets integriert werden. Dies ist für die Automatisierung allerdings nicht ausreichend, denn es sind darüber hinaus weitere industriespezifische Anforderungen zu erfüllen, die auch noch standardisiert werden müssen.

Für die Integration der Feldebene in die Welt des Internets braucht es deshalb neue Feldgeräte, die sich nicht nur als Sklave der industriellen Steuerung begreifen, sondern selbst zum Master werden. Dies verändert auch die Kommunikation mit ihnen aus der IT-Ebene heraus. Sie darf nicht nur über Gateways möglich sein. Damit kann das neue Feldgerät mehr als sein Vorgänger. Die Basis dafür ist heute schon gelegt mit der Dezentralisierung und Modularisierung der Feldebene, der hohen verfügbaren Rechenleistung auf kleinstem Raum und der Integration entsprechender Services.

Mit leistungsfähigen und kompakten Elektronikbaugruppen können Feldgeräte die Informationen vorverarbeiten und entsprechend interpretieren, ohne die Infrastruktur durch die anfallenden Datenmengen zu überlasten. Information über einen ordnungsgemäßen Betrieb müssen nicht ständig gemeldet werden. Viel wichtiger sind Informationen über eine Abweichung von der Sollvorgabe. Nur durch diesen Ansatz des Fog Computing und den Einsatz intelligenter Feldgeräte ist eine ständige Überwachung möglich, ohne dass die Infrastruktur durch die anfallenden Datenmengen überlastet wird. Daraus ergeben sich für Harting folgende Prämissen:

  • Neue Wege für die Integrated Industry zu gehen bedeutet, konsequent auf Standard IT-Technik zu setzen. Dadurch wird die Integration in IT-Businessapplikationen vereinfacht.

  • Der Einsatz von Feldgeräten im Automatisierungsumfeld erfordert weitere Funktionen, die über die Kompatibilität zu den IT-Standards hinausgehen.

  • Die unterschiedlichen Anforderungen in Bezug auf die eingesetzte Sensorik und Aktorik erfordert einen flexiblen und modularen Aufbau. Dabei ist konsequente Nutzung offener IT-Standards entscheidend.

Für den Kunden entsteht so ein neues Integrated Industry Device, das sich einfach in IT-Applikationen wie ERP und MES integrieren lässt. Darüber hinaus werden alle State-Of-the-Art-Schnittstellen zum Smart Object geboten. Auf diese Weise wird das neue Integrated Industry Device zum Bindeglied zwischen dem Objekt und der Cyber-Welt und damit zum zentralen Baustein als Cyber Physical System.

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