Industrie 4.0: Think big and start small

Industrie 4.0 ist ein großer Happen, doch auch großes lässt sich in so kleine Häppchen zerteilen, dass sich auch der Mittelstand nicht verschluckt und doch jetzt starten kann. Hilfe könnte ein Framework bieten, das der Entwickler mit „PAC“ abkürzt.  von Paul Riedl

Industrie 4.0 soll die Wettbewerbsfähigkeit verbessern, beispielsweise durch Verkürzung von Reaktionszeiten mittels flexibler und zugleich effizienter Fertigung variantenreicher beziehungsweise kundenindividueller Produkte, auch bei Losgröße 1. Um dies zu erreichen, sind jedoch zunächst zahlreiche kleinere Schritte erforderlich. Einer dieser Schritte ist die Schaffung einer durchgängigen Kommunikation zwischen den einzelnen Prozessebenen. Davon ist man in der Praxis jedoch noch weit entfernt. Kommunikation ist jedoch das A und O bei der Umsetzung des Leitgedankens „Industrie 4.0“. Die Officefloor-Ebene, also ERP- aber auch MES-Systeme, und die Shopfloor-Ebene sprechen meist unterschiedliche Sprachen und haben ein unterschiedliches Zeitverhalten. Dies erschwert eine zeitnahe und durchgängige Kommunikation.

Process Automation Controller, wie beispielsweise der „PAC“ von znt-Richter, wirken hier wie ein Puffer. Zum einen entlasten sie die Systeme des Officefloors von maschinentypischen Automatisierungsabläufen und reduzieren damit die funktionale Komplexität, zum anderen transformieren sie die Protokolle und die Semantik aller angeschlossenen Schnittstellen. Process Automation Controller schaffen auf diese Weise die von der Industrie 4.0 geforderte Punkt-zu-Punkt-Kommunikation aller Systeme. Sie sorgen für die intelligente Verteilung der umfangreichen Daten aus dem Shopfloor, denn nicht jedes der übergeordneten Officefloor-System benötigt alle Daten. Derartige Controller aggregieren, sortieren und verteilen.

Der PAC von znt agiert dabei als Plattform, als ein Framework für die Equipment-Integration, das am jeweiligen Fertigungsprozess beteiligte Maschinen horizontal und vertikal verbindet. Der Controller kann die gesamte maschinenübergreifende Fertigungssteuerung übernehmen. Dazu bekommt er beispielsweise vom MES alle relevanten Daten für einen Produktionsschritt und steuert dann die Abarbeitung auf allen beteiligten Systemen, und meldet nach Beendigung der jeweiligen Prozessschritte Produktions- und Qualitätsdaten zurück. Seine Aufgaben kann der PAC aber auch abgekoppelt von einem MES erledigen. Auf diese Weise sorgt er für eine reibungslose Schnittstellenkommunikation, die für die Umsetzung von Industrie 4.0 unerlässlich ist.

Schnittstellen im Mittelstand

Das Besondere am PAC ist, dass er prinzipiell jede Maschine in die IT-Landschaft einbinden kann. Er schafft für jede Maschine oder Maschinentyp einen Adapter, der eine einfache Integration ermöglicht. Diese Adapter lassen sich so auf nur einer Plattform verwalten. Gerade diese umfassende Integration einzelner Systeme zu einer durchgängigen Systemlandschaft ist auch im Mittelstand sehr wichtig, denn oft findet man hier zahlreiche proprietäre Datenschnittstellen vor, die es gilt, miteinander zu verbinden.

Der Controller schafft eine Kommunikationsplattform, durch die die vorhandenen Kommunikationsstrukturen vereinheitlicht werden, so dass sich die beteiligten Systeme untereinander verstehen, die gleiche Sprache sprechen und eine einheitliche Semantik entsteht. Der von vielen Unternehmen gefürchtete erhebliche Projektaufwand, der zumeist mit hohen Kosten und Zeitaufwand verbunden ist, entfällt. Die Einbindung erfolgt quasi Plug-and-Integrate.

Übergreifend und mobil

Die Entwicklung in den Unternehmen geht hin zu cloudbasierten Lösungen und einer standortübergreifenden Fertigung. Das bedeutet, Daten müssen ausgetauscht werden. Da der PAC plattformunabhängig und webbasiert arbeitet, ist sowohl standortübergreifende Kommunikation und die Nutzung einer Cloud möglich.

Entstanden ist der Controller aus der Praxis heraus, in konkreten Projekten mit internationalen Kunden. Daher ist er schon jetzt weltweit und in unterschiedlichen Branchen im Einsatz. Das Know-how, das in seine Entwicklung eingeflossen ist, stammt unter anderem aus der Halbleiterindustrie, in der eine Automatisierung und Integration aller beteiligten Systeme schon lange Standard ist. Die Anforderungen dieser High-Tech-Fertigung sind sehr umfassend und sollen vor allem Transparenz in den Prozessen schaffen, um die geforderten Qualitätsstandards einhalten und nachverfolgen zu können.

In vielen Branchen ändern sich die Anforderungen kurzfristig und das bei recht geringen Margen, so dass eine schnelle, kostengünstige und einfache Integration aller beteiligten Systeme und Maschinen erforderlich ist. Hier erscheint ein Framework ideal, bei dem viel modelliert und nicht programmiert werden kann. Denn auf diese Weise lassen sich Veränderungen schnell umsetzen. Der Controller senkt die TCO (Total Cost of Ownership) durch die Bereitstellung umfassender Konzepte für die flexible Orchestrierung, Entkoppelung, Wiederverwendbarkeit und Wartbarkeit.

Fazit

Kernaspekte der digital vernetzten Produktion sind die Verzahnung der Fertigung mit Informations- und Kommunikationstechnik sowie die Verfügbarkeit von Informationen in Echtzeit. Um eine Datenbasis zu schaffen ist die Maschinenintegration eine Grundvoraussetzung. Industrie 4.0 zeigt hierfür die richtigen Wege auf.

Bis jedoch mögliche Standards übergreifend nutzbar sind, werden noch Jahre vergehen, das gilt auch für das angedachte Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0). Damit der Mittelstand keine Zeit verliert, hilft ein Framework wie PAC, das modular aufgebaut ist und schrittweise die Migration in Richtung Industrie 4.0 unterstützt. Einer durchgängigen IT-Landschaft im Mittelstand ohne Dateninseln steht hiermit nichts mehr im Weg. jbi

Autor: Paul Riedl ist Director of Sales bei znt Richter in Grünwald bei München.