Totally Integrated Automation: Das kann das neue Bindeglied zwischen OT und IT

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Datendurchgängigkeit ist das tief verwurzelte Grundprinzip der Totally Integrated Automation (TIA) von Siemens. Dies ermöglicht einen nahtlosen und transparenten Zugriff auf sämtliche geschäftsrelevante Daten der operativen Ebene bis hin zur Unternehmensleitebene.

Totally Integrated Automation: Was passiert, wenn der Fortschritt nicht schreitet, sondern einen Sprung macht? Ein Blick auf die Epochen der Industrialisierung zeigt: Die Teilnahme an einer „industrielle Revolution“ setzt voraus, dass die vorangegangene technische Entwicklungsstufe im Unternehmen vollständig umgesetzt ist. Betriebe, die den Schritt von der Mechanisierung zur Elektrifizierung zu spät oder gar nicht voll­zogen, waren „raus“ aus dem Wettbewerb. Und war ein Produktionszweig nicht durchgängig elektrifiziert, konnte er nicht automatisiert werden – denn Auto­matisierung setzt elektrische Antriebe voraus.

Totally Integrated Automation für eine effektive Geschäftsoptimierung

Aktuell befinden wir uns mitten in der vierten industriellen Revolution, im Übergang zur daten­gestützten Steuerung und Optimierung der Geschäftsprozesse. Jedem auf Nachhaltigkeit angelegten Unternehmen stellt sich die Frage, wie es die Digitalisierung seiner Prozesse vorbereitet und vollzieht. Der Schlüssel dafür liegt in der Datenverfügbarkeit: Je einfacher der Zugriff auf die Daten der operativen Ebene ist und je valider diese Daten sind, desto effektiver lassen sie sich zur Geschäftsoptimierung nutzen.

Daten – das Sprungbrett zum digitalen Unternehmen

Datendurchgängigkeit ist das Grundprinzip der Totally Integrated Automa­tion (TIA). Siemens verfolgt diesen integrierten, für den Anwender vorteilhaften Ansatz seit Mitte der 1990er Jahre. Die Durchgängigkeit der Kommunikation und Datenhaltung unter Totally Integrated Automation bewirkt heute den nahtlosen und transparenten Zugriff auf alle geschäftsrelevanten Daten der operativen Ebene – ohne Protokollbrüche und offen für Applikationen aller Art. Dies wird erreicht mit konsistenter Datenhaltung, weltweiten Standards wie OPC UA und durchgängig einheitlichen Schnittstellen.

TIA-Durchgängigkeit befeuert OT/IT-Integration

Die per TIA im Feld gewonnenen Daten werden seit Jahrzehnten für „klassische“ Anwendungen genutzt, zum Beispiel zur Zustandsüberwachung oder für Track & Trace. Nun stehen diese Daten unmittelbar für die digitale Prozessoptimierung einer auftragsgesteuerten Produktion bereit.

In Unternehmen mit integrierten Auto­matisierungslösungen erweist sich dar­um die Datendurchgängigkeit von TIA als das Bindeglied zwischen der OT (Operational Technology) und IT (Informa­tion Technology) – die früher disjunkten Unter­nehmensbereiche der Operative und der IT konvergieren. Steuerungen, SCADA-Systeme und Edge Computing erfassen, verarbeiten und visualisieren Daten beider Ebenen passend zur jeweiligen Anforderung.

Das vereinfacht viele Geschäftsabläufe: Automatisiertes Auftragsmanagement, per künstlicher Intelligenz (KI) gesteuertes Qualitäts-, Ressourcen- und Energie-Management sowie neue, datengetriebene Geschäftsmodelle – all das rückt in greifbare Nähe.

Edge Computing: Smart Data für die IT

Die nahtlose Durchgängigkeit von Totally Integrated Automation und die daraus resultierenden Daten machen die OT für die IT-Ebene transparent – bis hin zur Nachvollziehbarkeit jedes einzelnen Produkts. Der Produktionsstatus, verwendete Komponenten und Ingre­dienzien, kritische Soll- und Ist-Parameter des Fertigungsprozesses – all das steht zur Qualitätssteuerung, zur Dokumentation und als Datenbasis zur Verfügung, beispielsweise für chargenbezogene Rückrufaktionen. Hochfrequente Massendaten, die in Rohform von der IT nicht zu bewältigen sind, werden dazu schon im Feld per Edge-Computing zu „Smart Data“ verdichtet, aufbereitet und konsolidiert.

Und: Mit der Hochsprachenprogrammierung für Edge-Geräte halten auch KI-basierte Algorithmen Einzug in die Feldebene. Beispiele hierfür sind die KI-gestützte vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) oder das Akku­mulieren der Energieverbrauchswerte auf Edge-Geräten für einen CO2-Footprint zu jedem Produkt. So bleibt dem Anwender auch bei komplexen Aufgabenstellungen die Wahl, ob seine Daten am Standort bleiben oder in der Cloud weiterverarbeitet werden.

Vom digitalen Unternehmen zur autonomen Fabrik

Digitalisierung, Virtualisierung, der Einsatz KI-basierter Algorithmen – dies sind absehbare, logisch aufeinander aufbauende Schritte auf dem Weg zur digitalen Fabrik mit autonomer Produktion – dem Hochplateau, auf das die vierte industrielle Revolution zusteuert. TIA erweist sich dabei als breite und tragfähige Basis für das digitale Unternehmen, in dem die reale und die virtuelle Welt verschmelzen. Dabei werden KI-basierte Verfahren zunehmend auch in die Steuer- und Regel­kreise der Produktion eingebunden, was die Vernetzung vorantreibt und zu einer „smarten“ Automatisierung führt.

Totally Integrated Automation: Denken und Handeln in Ökosystemen

Die Dynamik dieses Übergangs zu Industrie 4.0 ist enorm. IoT (Internet of Things), Robotik, KI, IT, Clouds, Big Data und Eco-Systeme: Die Prinzipien, Techniken und Strategien der Digitalisierung werden von vielen Unternehmen bemerkenswert rasch ein- und umgesetzt. Das Spiegeln der Prozesse in der Virtualität und die zunehmende Präsenz intelligenter Algorithmen im Feld prägen dabei die Anforderungen an die Industrieautomatisierung.

Mit dem abgestimmten Zusammenspiel aller Komponenten, Kompetenzen und digitalisierten Workflows in Simulation und Engineering ebnet Totally Integrated Automation den Weg in die digitale Transformation. Denn: TIA-basierte Automatisierungslösungen beruhen in aller Regel auf einem skalier­baren Portfolio vordefinierter „Bundles“ aus Hardware- und Software-Komponenten sowie Service-Angeboten. Diese „Pakete“ dienen als Ausgangspunkt des konkreten Projekts, was für den Anwender dessen Komplexität deutlich reduziert.

Per „Co-Creation“, dem gemeinschaftlichen Forschen und Entwickeln mit Kunden, Start-ups und Universitäten, wird dieses Prinzip nun für zukünftige Technologien erweitert. Dabei fließen die Ergebnisse branchentypischer Digitalisierungsprojekte in standardisierter und qualitätsgesicherter Form in das bestehende TIA-Portfolio ein.

Die frühzeitige Integration kommender Innovationen, die Co-Creation mit technologisch führenden Akteuren in den einzelnen Branchen – all das lässt TIA weiter wachsen und schafft ein Auto­matisierungssystem mit maximaler Zukunftssicherheit. Die kontinuierliche Erweiterung in IT-basierte, offene Ökosysteme erschließt neue Potenziale, beschleunigt Innovationszyklen, erhöht Flexibilität und Adaptibilität und hilft so, neue Geschäftsmodelle zu etablieren.

TIA – Basis für „Totally Integrated Production“

Vorausdenken und -handeln in offenen Ökosystemen, die Standards der ­Siemens-Systeme und zuverlässige, partnerschaftliche Kooperation – all das macht TIA zur denkbar besten Basis für die automatisierte, autonome Produktion in einer zunehmend ressourcensensitiven und gleichzeitig individualisierten Welt. Wie dies konkret aussehen kann, zeigt das Visitor Center Amberg „The Impulse“ (siemens.com/impulse-visitorcenter). Hier kann man sich live und vor Ort von TIA und der Zukunft der Automatisierung informieren.

Die Hauptautorin Nadja Neunsinger ist Marketing Manager Totally Integrated Automation bei Siemens. Co-Autor Helmut Staufer ist Team Lead Digitalization and Future Marketing bei Siemens.

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