Von proprietären Altsystemen für die Automatisierung zu einer offenen Plattform für Plug-and-Play-Production
Standards sind unerlässlich
Ratingen (ptp010/14.01.2021/09:30) Proprietäre Ansätze schränken den Zugang zu Innovationen ein, erhöhen die Gesamtbetriebskosten und hemmen die Fähigkeit von Fertigungsunternehmen, sich auf Weiterentwicklungen aus der IT-Welt einzustellen. Langfristig hindert es Unternehmen zudem daran, sich weiterzuentwickeln und schnell Marktvorteile zu erlangen.
Aber so muss es nicht mehr sein. Laut Bill Lydon, Chefredakteur von Automation.com, sollte sich der Fertigungs- oder Produktionsbetrieb der nächsten Generation auf eine gemeinsame Open-Source-Architektur konzentrieren. Dies würde dem von offenen Standards getriebenen Internet- und Unternehmens-Computing-Modell folgen.
Die auf cyclischen OT-Applikationen basierende industrielle Automation ist aus ihrer Nische bisher nicht herausgekommen und konnte die Reife einer reinen IT-Welt mit im Laufe der Jahre immer ausgereifteren Konzepten und Arbeitsweisen der IT nicht adaptieren und wird mittlerweile fast als Fremdkörper in der IT wahrgenommen.
Schauen Sie sich die Website des World Wide Web Consortiums (W3C) an, um sich ein Bild vom Umfang der Standards in der Computerindustrie zu machen. Industrielle Automatisierungssysteme sollten sich daran ein Beispiel nehmen und nur eine herstellerunabhängige, interoperable, offene Plattform sein, um neue Fertigungs- und Produktionsmodelle zu implementieren.
"Einige Fertigungs- und Produktionsunternehmen versuchen, eine evolutionäre Transformation zu erzwingen und trotzdem nehmen sie lediglich inkrementelle Änderungen vor und bewahren bestehende Prozesse und Assets", sagt Lydon. "Der Schwerpunkt liegt einzig auf der Nutzung neuer Technologien für Verfeinerungen, um Kosteneinsparungen und betriebliche Verbesserungen zu erzielen. Diese inkrementellen Anpassungen führen jedoch nicht zu tiefgreifenden Prozess- und Geschäftsmodelländerungen", so Lydon.
Laut Lydon werden transformative Fertigungs- und Produktionsprozesse die Wettbewerbsposition beschleunigen und zu einer erheblichen Kapitalrendite führen. Voraussetzung hierfür ist, dass die Transformation an Änderungen des Geschäftsmodells gekoppelt ist und technologische Veränderungen ermöglichen.
Lydon plädiert dafür, alle notwendigen Schritte zu unternehmen, um eine ganzheitliche Steuerung der Automatisierung zu ermöglichen, die auf Echtzeit-Geschäftszielen mit offenen Multivendor-Architekturen basiert. "Um echtes 'Plug'n Play' zu erreichen und Geräte unabhängig vom nativen Protokoll zu Automatisierungssystemen hinzufügen zu können, benötigen wir den einen allgemein akzeptierten Industriestandard. Dies ist heute eine Realität in der Computerindustrie, wo das Hinzufügen von Geräten wie Druckern, Scannern, Kameras und externen Laufwerken zu einem 'Kinderspiel' geworden ist. Warum können wir dasselbe nicht auch mit Automatisierungssystemen tun?"
Standards sind unerlässlich
In diesem neuen Umfeld, so Lydon, seien Standards äußerst wichtig für die Interoperabilität mehrerer Anbieter und für nahtlose Schnittstellen von der Lieferkette über die Fertigung und Produktion bis zum Kunden. Der heute breiteste Programmierstandard für die industrielle Automatisierung und Steuerung ist IEC 61131-3. Aufgrund der Task-Struktur einer vollständigen IEC 61131-Implementierung können ereignisgesteuerte, zustandsgesteuerte und zyklische Logik ausgeführt werden.
Die IEC 61131 wurde von der PLCopen-Organisation erheblich erweitert, einschließlich OPC UA für die Unternehmenskommunikation, Remote Procedure Calls und standardisierte Datenkommunikationsmodelle von Controller zu Controller. Eine weitere Entwicklung ist die internationale Norm IEC 61499, die auf Funktionen der IEC 61131 aufbaut und ein generisches Modell für verteilte Steuerungssysteme definiert. IEC 61499 verfügt über ein ereignisgesteuertes und Hardware-unabhängiges Modell, das um Funktionsblöcke herum aufgebaut ist.
Der große Elefant im Raum, unabhängig von der Programmiernorm einschließlich IEC 61131 und IEC 61499, ist die Tatsache, dass die traditionellen Anbieter offene Implementierungen mit Portierbarkeit von Codes und Funktionen nie vollständig übernommen haben.
Das Open-Source-Projekt Eclipse Foundation 4diac, das die Weiterentwicklung von IEC 61499 fördert, könnte ein Schritt in die richtige Richtung sein, falls es von traditionellen Automatisierungsanbietern aufgegriffen wird.
Übernahme der Norm IEC 61499
Schneider glaubt, dass die Antwort auf die Frage von Herrn Lydon darin liegt, dass die Norm IEC 61499 von möglichst vielen Marktteilnehmern mit Leben gefüllt wird, die - ursprünglich Ende der 90er und Anfang der 2000er Jahre entwickelt - ihrer Zeit anfangs etwas zu weit voraus war. Aufgrund der damaligen technischen Zwänge war der Standard nicht weit verbreitet. Aber jetzt, angesichts der technologischen Entwicklung, löst die Norm IEC 61499 das Problem der Sicherstellung der Portabilität, Konfigurierbarkeit und Interoperabilität zwischen den Herstellern und gleichzeitig der Unabhängigkeit von Software und Hardware.
Indem der Standard sowohl für die zyklische- als auch ereignisbasierte Mechanismen berücksichtigt und kombiniert, macht er es Automatisierungssystemen leicht, bewährte Verfahren aus der IT-Welt zu übernehmen und problemlos mit Unternehmenssystemen zu kommunizieren. Darüber hinaus wird die Möglichkeit der Wiederverwendung von Altsystemen durch einen IEC 61499-kompatiblen Wrapper entwickelt.
Organisationen wie das Open Process Automation Forum (OPAF) und die Interessengemeinschaft Automatisierungstechnik der Prozessindustrie (NAMUR) sind Endanwendergruppen, die sich für Änderungen am bestehenden Paradigma proprietärer Automatisierungssysteme einsetzen. Mit der Norm IEC 61499 und dem Interesse wichtiger Automatisierungsanbieter wie Schneider Electric, offene Plattformen für Automatisierungssysteme zu übernehmen, sind viele der Voraussetzungen gegeben, um den Horizont für industrielle Automatisierungssysteme neu zu gestalten.
Mehr zur Zukunft der industriellen Automatisierung mit offenen Plattformen finden Sie im Schneider Electric Blog of Things unter: https://www.se.com/de/de/about-us/contests/local/outlook/solutions/industry-4.0.jsp
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