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Artikel und Hintergründe zum Thema

Markttrend

Dr. Thomas Bürger / Andrea Gillhuber,

Offene Ökosysteme als Erfolgsfaktor

»Offene Systeme« werden seit Jahrzehnten in unterschiedlichen Formen, Technologien und Produkten angepriesen und umgesetzt. Zahlreiche Markttrends der vergangenen Jahre haben diese Ansätze nicht nur bestätigt, sie haben diese vielmehr zu einem Erfolgsfaktor in zahlreichen Anwendungen gemacht. Eine Einordnung von Dr. Thomas Bürger.

© Weidmüller

Die Industrie ist im Wandel. Ein gern zitiertes, aber auch herausforderndes Beispiel vieler Anwender ist die Veränderung der Lieferketten. Insbesondere bei Störungen in Lieferketten von zentralen Automationskomponenten wie Steuerungen kommt es unmittelbar zu Verzögerungen in Projekten. Ein häufiger und naheliegender Ansatz ist der Aufbau einer Multi-Supplier-Strategie. Die resultierenden Anforderungen an Offenheit liegen auf der Hand: Herstellerübergreifende Interoperabilität hinsichtlich der Kommunikation zwischen Automationsgeräten zum einen, aber auch die einheitliche Anwendung von Softwarekomponenten gehören dazu.
Betreiber von Maschinen und Anlagen werden darüber hinaus verstärkt mit Richtlinien zur Nachhaltigkeitsberichterstattung konfrontiert. Für das damit erforderliche Ressourcen- und Energiemanagement müssen Produktionen und die darin betriebenen Maschinen und Anlagen immer mehr Daten liefern. Nur mit möglichst genauen Werten erhalten Unternehmen einen verlässlichen Überblick über den Verbrauch ihrer Produktion. Im Idealfall besteht die Transparenz der Daten bis auf die IT-Ebene in cloudbasierten Softwaresystemen. Die dafür erforderliche und ebenfalls viel zitierte Konvergenz der sogenannten OT (Operational Technology) und IT (Information Technology) führt ebenfalls zu völlig neuen Anforderungen an offene Systeme.
Das gilt insbesondere auf einer ganz anderen Ebene: bei Fachkräften. IT-Technologien wie Security oder TSN fließen in die OT ein; gleichermaßen gehen Technologien der OT, beispielsweise OPC UA in die IT über. Im Ergebnis müssen Fachkräfte OT und IT aus einem Guss denken und miteinander kombinieren können.

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Vom offenen System zum offenen Ökosystem

Der Kundenbedarf nach offenen Systemen wird mittlerweile von zahlreichen Automationsanbietern umgesetzt. Häufig wird hierbei auch der Begriff „offenes Ökosystem“ verwendet, der Offenheit ganzheitlich betrachtet: Neben der Offenheit im Sinne von technischer Kompatibilität und Interoperabilität einzelner Geräte und Komponenten sowie der Nutzung von offenen Technologien, zum Beispiel Open Source wie Linux, umfasst dies auch die Zusammenarbeit unterschiedlicher Player – Kunden, Partner, Wettbewerber, Lieferanten. Diese Form der partnerschaftlichen Zusammenarbeit, der sogenannten Co-Creation, beschleunigt und verbreitert das Lösungsangebot für Anwender. Insbesondere in Bereichen mit spezifischen Kompetenzen von Partnern, wie etwa im Umfeld von Cybersecurity oder KI, können sich schnell Synergien ergeben, die ohne offene Ansätze nicht erreichbar wären.
Entscheidendes Kriterium für Anwender ist auch bei Ökosystemen die Offenheit: Lock-in-Effekte, durch technische Einschränkungen, Lizenzvorgaben oder auch Infrastruktursysteme wie App-Stores führen mittelfristig zu Nachteilen hinsichtlich Flexibilität und Wahlfreiheit. Wahre Offenheit zeigt sich somit im Überbrücken von Ökosystemen, zum Beispiel durch Nutzung von Komponenten und Geräten unterschiedlicher Ökosysteme, wie zum Beispiel Codesys, Container, Node-Red oder auch Siemens Industrial Edge.
Die dabei entstehende Herausforderung ist, die verschiedenen Software-Tools mit überschaubarem Engineeringaufwand in Einklang zu bringen – sprich, die Zusammenarbeit zwischen ihnen zu ermöglichen. Dezidierte Technologien, wie zum Beispiel Message Broker, welche Anwendungen miteinander vernetzen, werden zur Grundvoraussetzung für offene
Ökosysteme. Sie ersetzen aufwendiges Programmieren von Schnittstellen und ermöglicht es Kunden, die Verbindungen von benötigten Tools einfach zu konfigurieren.

Offene Ökosysteme als Vorteil im Industrial IoT

Letztlich zeigt sich in vielen Anwendungen, dass offene Ökosysteme in der Automatisierung einen entscheidenden Erfolgsfaktor darstellen. In Zeiten zunehmender Individualisierung von Kundenanforderungen und steigender Komplexität der Lieferketten bieten offene Ökosysteme die nötige Flexibilität und Interoperabilität, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Durch die Integration offener Technologien können Unternehmen nicht nur Kosten senken, sondern auch ihre Innovationskraft stärken und ausbauen. Beispiele zeigen: Der Schritt von proprietären hin zu offenen Systemen ist essenziell, um Synergien zu nutzen, nachhaltige Mehrwerte zu schaffen und den
Herausforderungen der Digitalisierung gerecht zu werden. Unternehmen, die auf offene Lösungen setzen, profitieren von einer größeren Auswahl an Technologien und Partnern – und sichern so ihre Zukunft im Industrial IoT.

u-Software – Software from Data to Value

Weidmüller verfolgt die Strategie des offenen Ökosystems, insbesondere mit dem Software-Baukasten ‚u-software‘. Neben dem Edge-Betriebssystem ‚u-OS‘ umfasst dieser die cloud-basierte Industrial Service Platform ‚easyConnect‘ sowie ein Portfolio aus Anwendersoftware wie der HMI- und SCADA-Lösung ‚Procon-Web‘, dem Energiemanagementsystem ‚ResMa‘ oder die Industrial-Analytics-Tools ‚AutoML‘ und ‚edgeML.’
Die Offenheit des Software-Baukastens zeigt sich in der Durchgängigkeit der Produkte: Über den sogenannten ‚Apphub‘ kann nicht nur Anwendungs-software von Weidmüller für das Betriebssystem u-OS als webbasierte Anwendung installiert werden, sondern auch eine wachsende Zahl von Partner-Software, darunter Codesys oder ‚Cordis Suite‘, eine Low-Code-Plattform für industrielle Automatisierung. Zudem können Nutzer selbstständig die Apps von Drittanbietern installieren oder ihre eigenen Anwendungen auf das Betriebssystem laden.

Wichtiges Architekturelement von u-OS ist der sogenannte ‚Data Hub‘, über den die Datenübertragung zwischen den einzelnen Anwendungen erfolgt. Darüber hinaus stellen standardisierte Kommunikationsprotokolle die Interoperabilität der Apps unterschiedlichster Hersteller sicher. Das neue Softwaretool ‚Procon-Connect‘ erweitert das Software-Portfolio: Als Kommunikationstool zu offenen, aber auch proprietären Schnittstellen unterschiedlicher Steuerungshersteller ist es ein Schlüsselelement, das Ökosysteme überbrückt und verbindet. Es eröffnet für Anwender somit nicht nur den Zugang zu Steuerungen, Gateways und Energiemetern von Weidmüller, sondern zu einem Großteil an Steuerungen und IoT-Komponenten weiterer Anbieter.

Grundlage hierfür ist wiederum die konsequente Nutzung herstellerunabhängiger, offener Technologien wie MQTT oder OPC UA sowie Webtechnologien für Engineeringaufgaben. Gleichzeitig ist Procon-Connect der Datenlieferant für die neue, integrierte und maschinennahe Lösung für maschinelles Lernen edgeML. edgeML verbindet Prinzipien der IT mit der OT: Es ermöglicht, ML-Modelle direkt an der Maschine auszuführen, somit sind geringe Latenzzeiten gegeben. edgeML nutzt ebenfalls die Offenheit des Software-Baukastens und integriert sich nahtlos in das Weidmüller-Portfolio. Lernalgorithmen können direkt an der Edge laufen – sei es in Form einer SPS oder eines IPCs. Die Datenverarbeitung erfolgt direkt an der Quelle. Das ist vor allem für Unternehmen in sicherheitskritischen Sektoren von Vorteil, denn die Daten bleiben vollständig im lokalen Netzwerk des Unternehmens und Entscheidungen können direkt an der Maschine getroffen werden – das ermöglicht eine schnelle Reaktion auf Anomalien. Der No-Code-Ansatz von Weidmüller macht es möglich, auch ohne Kenntnisse in Python oder Data Science ML-Modelle zu entwickeln und auf eine Steuerung zu deployen. Anomalien werden anschließend in dem neuen und integralen Ansatz sehr einfach mit der HMI Procon-Web visualisiert. Damit entsteht von der Datenakquise, der Erkennung von Maschinenanomalien, der Maschinenbedienung und der Visualisierung von Anomalien zu Diagnosezwecken eine durchgängige Lösung.

Der Autor Dr. Thomas Bürger ist Executive Vice President Automation Products and Solutions bei Weidmüller. © Weidmüller

Ganz im Sinne der Offenheit ist die Weidmüller-Anwendersoftware hardwareunabhängig. Neben den beiden Software-Tools u-OS und easyConnect läuft die Anwendersoftware auch auf generischer Hardware als Docker-Container. Dazu zählen IoT-Gateways, Steuerungen und IPCs.

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