Gemeinsam mit 15 Unternehmen aus der Industrie haben die Wissenschaftler der Forschungsplattform SmartFactory KL um DFKI-Forschungsbereichsleiter Prof. Detlef Zühlke in den zurückliegenden Monaten das Konzept einer herstellerunabhängigen Industrie-4.0-Anlage beträchtlich erweitert. Zur Hannover Messe 2015 wird die modulare Produktionslinie – basierend auf einheitlichen Standards und nach dem Plug&Produce-Prinzip flexibel konstruiert – durch weitere Module beziehungsweise um neue Funktionalitäten und zusätzliche Varianten erweitert. Auf ihr werden dann live auf der Messe individualisierte Visitenkartenhalter gefertigt. Das Besondere an der Modellanlage: Einzelne Module unterschiedlicher Hersteller arbeiten hier mit verschiedenen Steuerungsarchitekturen nahtlos zusammen.

Armin Glaus, Pilz: "Für das Gelingen von Industrie 4.0 spielen Konsortien und Forschungsprojekte wie SmartFactory KL eine wichtige Rolle."

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Als neues Mitglied der Forschungsplattform erweitert Pilz die Modellanlage um ein Lagermodul, welches als intelligenter Speicher für Werkstückträger dient, auf denen die Visitenkartenhalter transportiert werden: Zum einen identifizieren und überprüfen Sensoren jeden Träger beim Passieren des Moduls. Ist dieser leer, wird er aus dem Produk­tionsfluss entnommen und eingelagert. Wenn zum anderen ein zusätzlicher Träger benötigt wird, bringt das Modul diesen in Umlauf.

Zu den Beweggründen für den Beitritt zur SmartFaktory-KL-Initiative gefragt, sagt Armin Glaser, Leiter Produktmanagement bei Pilz: "Der Aufbau von Anlagen nach dem mechatronischen Ansatz ermöglicht die komplette Modularisierung in Form von Maschinenelementen. Funktionen lassen sich besser standardisieren und modulübergreifend einheitlich wiederverwenden. In be­stehenden Automatisierungskonzepten wird die Sicherheitsfunktion oft 'nachträglich' aufgesetzt und muss ihren eigenen Regeln folgen. Ergebnis ist, dass so ungewollt weitere Modulgrenzen entstehen, die dann aber einer durchgängigen Modularisierung entgegenstehen. Wir möchten mit unserem Beitrag zur SmartFactory eine gleichsinnig modulare Betrachtungsweise der Automatisierungsfunktion wie auch der Sicherheitsfunktion aufzeigen und so neue Lösungswege in der Errichtung einer flexiblen Maschine einbringen."

Eine zentrale Aufgabe von Plattformen wie der SmartFactory KL sei die Ausarbeitung von Standards. Denn erst durch einheitliche Standards gelingt es Glaser zufolge, das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 in die Betriebe zu bringen: "Anwender können sich dann eine Produktionslinie mit Komponenten verschiedener Anbieter zusammenstellen, die sich flexibel und schnell an die wechselnden Gegebenheiten anpassen kann. Dadurch ist auch eine Kooperation mehrerer Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette durchgängig realisierbar."

Welche Herausforderungen bei der Standardisierung entstehen, zeige unter anderem das Beispiel Sicherheit: "Wenn alles mit allem dezentral kommuniziert, steigt gleichzeitig der Bedarf an abgesicherter Kommunikation. Dieser umfasst gleichermaßen die Aspekte der Safety – sprich Maschinensicherheit – wie auch die Anforderungen der Security beziehungsweise der Betriebssicherheit", betont Glaser und fügt in diesem Kontext hinzu: "Der Bereich Safety zeichnet sich bereits durch große Investitionssicherheit und Rechtssicherheit aus. Das liegt auch an der Ordnung durch Normen und Standards: Dinge wie ein Safety Integrity Level sind klar definiert. Entsprechend ist eine Einteilung in Gefährdungsklassen und Risikoabschätzungen möglich."

Nachholbedarf beim Thema Security

Das Thema Security, also Schutz der Maschine und ihrer Daten vor unberechtigten Zugriffen und Manipulationen, sei demgegenüber momentan jedoch noch unzureichend gelöst. Produkt- und Know-how-Schutz kommen als weitere Anforderungen hinzu. Gefragt seien dabei Methoden zur Erstellung von Sicherheitsarchitekturen und Richtlinien, die den Anforderungen von Safety & Security gleichermaßen gerecht werden.

Neben der Beherrschung von Safety & Security sind Modularisierung und Dezentralisierung nach Überzeugung von Armin Glaser zwei der wichtigsten Erfolgsfaktoren auf dem Weg in die Zukunft der Fertigungsautomatisierung. Voraussetzung dafür seien Automatisierungssysteme, die in der Lage sind, die verteilte Intelligenz anwenderfreundlich zu steuern. Dabei erfordert der mechatronische Ansatz, dass auch Steuerungsfunktionalitäten in die einzelnen mechatronischen Module hinein 'wandern' können. "Hier kommen  klassisch zentrale Steuerungsarchitekturen schnell an ihre Grenzen", merkt Glaser an und wird konkret: "Einerseits können zwar Softwaremodule erstellt werden, doch wenn diese durch mächtige, zentrale Steuerungssysteme ausgeführt werden sollen, wird die Abhängigkeit  einzelner Funktionsmodule von dieser zentralen Instanz schnell zu komplexeren Abläufen führen. Andererseits können mehrere lokale Steuerungen für die Automatisierung der Module zum Einsatz kommen, was dann aber einen erhöhten Aufwand bei der Erstellung der Kommunikationsverbindungen unterei­nander bedeutet." Für eine Automatisierung im Sinne von Industrie 4.0 seien daher Lösungen gefragt, die zum einen in der Lage sind, Steuerungsintelligenz zu verteilen und zum anderen gewährleisten, dass die notwendige Vernetzung mehrerer Steuerungen für den Anwender einfach zu handhaben bleibt.

Neben der Beteiligung an der SmartFactory-KL-Initiative stehen bei Pilz in  Hannover weitere Themen im Fokus: So zeigen die Schwaben auf ihrem eigenen ­Messestand in Halle 9 (Stand D17) ­unter anderem neue Motion-Moni­toring-Module zur Drehzahl- beziehungsweise Bewegungsüberwachung und der Schnellabschaltung von An­trieben. Ebenfalls neu im Bereich ­Sensorik ist eine Variante des sicheren Schutztürsystems 'Psenslock' mit erweiterten Diagnosefunktionen, die sich  insbesondere für Reihenschaltungen eignet und ein unabhängiges Aktivieren der OSSD-Ausgänge (Output Signal Switching Device) von der Zuhaltung ermöglicht.