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Kommunikation: Was ein Industrie-4.0-Sensor können muss

Konventionelle industrielle Sensoren funktionieren im Grunde alle nach demselben Prinzip: Sie erfassen physikalische Größen als Daten und geben diese an die Maschinensteuerung weiter.

Bernhard Müller, Geschäftsleitung Industrie 4.0 bei ick Bildquelle: © Sick

Bernhard Müller: "Der Erfolg von Industrie 4.0 wird von eindeutigen und zuverlässig geregelten Eigentums­rechten abhängen."

Industrie 4.0 weicht den traditionellen Weg der Daten nun aber auf – und verändert damit die Aufgaben der Sensoren. Welche das sind, erläutert Bernhard Müller, Geschäftsleitung Industrie 4.0 bei Sick.

Herr Müller, was macht einen gewöhnlichen Sensor zu einem Indus­trie-4.0-Sensor?
Ein Industrie-4.0-Sensor ist einer, der neben seinen Steuerausgängen, die er für die Maschinensteuerung benötigt – also zum Beispiel Schalt- oder Feldbus-Ausgänge –, einen Ausgang für Zusatzinformationen bereitstellt. Dieser Ausgang steht dann mit den Systemen der Datenverarbeitung wie etwa Datenbanken oder Cloud-Diensten in Verbindung. Ob dieser Ausgang physikalisch oder logisch ist, ist dabei unerheblich.

Welcher Art muss die Schnittstelle oder müssen die Schnittstellen zum Daten- oder Softwaresystem sein?
Der Sensor muss die erfassten Daten zunächst parallel und unabhängig voneinander an beide Ausgänge übermitteln. Dabei muss die Schnittstelle zur Datenwelt ein sicheres Protokoll bereitstellen, wie es in den dortigen Systemen benutzt wird – zum Beispiel ein Protokoll wie MQTT oder OPC oder andere. Diese Schnittstelle baut wie die meisten Schnittstellen dieser Welt auf einer Ethernet-basierten Hardware auf.

Beide Schnittstellen – also die zur Maschinensteuerung und die zur Datenwelt – müssen zur Verfügung gestellt werden, damit eine Rückwärtskom­patibilität zu bestehenden Systemen existiert.

Immer wieder ist bei Sick von der ‚disruptiven‘ Rolle der Sensoren die Rede. Was ist damit gemeint?
Für uns kristallisieren sich zwei parallele Wege heraus, der evolutionäre und der disruptive. Da Sensoren per Definition eine der wichtigsten Quellen für Daten darstellen, sind wir von Sick auf beiden Wegen aktiv. Neben der traditionellen Anschaltung von Sensoren an die SPS bieten wir konfigurierbare beziehungsweise programmierbare Sensoreinheiten zur Lösung komplexer Anforderungen, zum Beispiel über I/O-Link. Für die evolutionäre Weiterentwicklung der Geschäftsmodelle bieten wir darüber hinaus komplexe Sensordaten für die ERP-Ebene zur Effizienzsteigerung im Unternehmen, aber auch zum Beispiel mit Track-and-Trace-Daten im Unternehmensverbund.

Die disruptive Sicht auf Industrie 4.0 geht von einer integrierten Datenstruktur aus, die die vielen Strukturbrüche der heutigen Industrielandschaft eliminiert und damit eine echte Revolution darstellt. Für viele eine schier unvorstellbare Herausforderung. Aber falls Industrie 4.0 wirklich als vierte indus­trielle Revolution in die Geschichte eingehen will, muss und wird das so kommen. Für Sick bietet dieses Szenario eine weitere große Chance, den Gedanken der Sensorintelligenz voranzutreiben. Aus physikalischen Rohdaten generieren wir mit zusätzlichem Wissen über Applikation und Umwelt robuste und zuverlässige Daten für die gesamte Prozesskette in der Industrie.

Welche Funktionen sind für künftige Sensoren wichtig?
Der Sensor der Zukunft hat zunächst einmal besagte Schnittstellen in die übergeordneten Datensysteme, in die er die Daten übergeben kann. Zusätzlich muss der Sensor möglicherweise eine Datenreduktion vornehmen, um nur relevante Daten oder auch vorverarbeitete Daten an die IT-Systeme weitergeben zu können. Gleichzeitig muss die Rückwärtskompatibilität sichergestellt werden.

Beispiel Intelligenter Sensor i4.0, Sick Bildquelle: © Sick

Im Rahmen von Industrie 4.0 muss der Sensor zwei Welten bedienen: zum einen die SPS-Welt, damit zum Beispiel die Maschine fehlerfrei läuft; zum anderen muss er auch die Daten bereitstellen, die generell im Sensor zur Verfügung stehen.

Es ändert sich ja nicht nur der Weg der Daten, sondern auch deren Art und Umfang?
Richtig. Da nur vorverarbeitete und relevante Daten weitergegeben werden sollen, müssen zukünftige Sensoren eine applikationsspezifische Software beinhalten können, damit sie dieser Aufgabe gerecht werden können. Das heißt, der Sensor in sich muss eine Funktionalität haben, die die Datenvorverarbeitung adaptiv und anwendungsspezifisch sicherstellt. Letztlich ist Intelligenz nicht mehr fest im Sensor integriert, sondern applikativ adaptierbar, damit anwendungsspezifisch programmierbar und im Betrieb modifizierbar.

Was passiert mit den von den Sensoren erfassten Daten? Wem gehören sie?
Die Daten werden dazu benutzt, neue Dienste und Funktionen im Gesamtsystem der Produktion und der Industrie zu ermöglichen. Der Mehrwert besteht darin, dass sie sich mit Daten anderer Systeme kombinieren lassen, um neue Geschäftsideen zu ermöglichen.

Dazu müssen die Eigentums- und Nutzungsrechte der Daten technisch und rechtlich geklärt werden. Aus diesem Grund engagiert sich Sick als Gründungsmitglied im Verein ‚Industrial Data Space‘. In der Zusammensetzung mit Partnern aus Wirtschaft, Forschung und Politik ist dieser Verein dringend notwendig für die nachhaltige Gestaltung eines gemeinsamen Datenraums für die Industrie 4.0. Wenn das Ziel sein soll, dass Zulieferer, Hersteller, Logistik, Vertrieb, Dienstleister und Handel dasselbe Netzwerk nutzen, sollten auch alle bei der Konzeption dabei sein. Mehr noch: Sie sollten an einem Strang ziehen. Nur so kann sich ein Standard ergeben, in dem alle arbeiten können, auf Basis von gemeinsamer Datenarchitektur, Datensprache und Regeln. Der IDS e.V. gibt uns die Möglichkeit, diese gemeinsame Linie auszuloten. Denn Unternehmen werden Daten für die Industrie 4.0 erst ­bereitstellen, wenn sie auf die Sicherheit im Datenraum absolut vertrauen können.