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Artikel und Hintergründe zum Thema

Sensorik 4.0

Inka Krischke,

Sensor-Kommunikation der Zukunft

Was bedeutet Industrie 4.0 für den Sensorhersteller Sick? Zur Notwendigkeit von Offenheit und Problemen bei der Standardisierung bezieht Dr. Robert Bauer, Vorsitzender des Vorstands von Sick, Stellung.

"Was mich an Indus­trie 4.0 im Moment ein ­bisschen stört, ist die ­Diskussion, ob man heute schon alles erreicht hat.", so Dr. Robert Bauer.

© Sick

Dr. Bauer, die Wachstumszahlen von Sick sind wahrlich beeindruckend…

Bauer: Wir sind 40 Jahre lang kontinuierlich gewachsen, tatsächlich jährlich durchschnittlich um 10 %. Unser Wachstum kommt natürlich auch daher, dass moderne Maschinen immer mehr sensorische Fähigkeiten brauchen – das heißt, das normale Wachstum einer Fabrik wird durch einen höheren Anteil an Sensorik zusätzlich verstärkt. Dies ist der eigentliche Treiber, der uns über das ‚normale‘ 3-%-Wachstum hebt. 

Mittlerweile haben wir uns ganz klar auf ‚Sensor Intelligence‘ spezialisiert – eine junge Technologie mit vielen Wachstumschancen, die wir kontinuierlich und langfristig ausbauen werden. Wichtig dabei: Der Bereich der Intelligenz ist nicht begrenzt; er betrifft sowohl den Bereich, der direkt mit dem Sensor verbunden ist, als auch die intelligenten Kommunikationspfade.

Wie würden Sie die Anforderungen an die Sensor-Kommunikation der Zukunft definieren? 

Bauer: Die Sensor-Kommunikation muss zweiseitig ausgerichtet sein und mit hohen Bandbreiten ausgestattet werden. Der Rückkanal ist wichtig, um Sensorik in autonome Systeme einbinden zu können, denn ohne Rückkanal sind keine lernenden Systeme möglich.

Vor welchen zentralen Fragestellungen sieht sich Sick angesichts der Industrie 4.0?

Bauer: Als Sensorhersteller stellen wir die technischen Daten bereit. Also brauchen wir ein Ökosystem, um die Daten optimal verarbeiten zu können. Daraus ergeben sich zum einen technische Herausforderungen bei den Prozessoren, zum anderen stellen sich Fragen zur Datensicherheit und zur Souveränität über die Daten, damit jeder Kunde Daten auch zur Verfügung stellt. Ist Datensicherheit nicht gegeben, wird I4.0 aus wirtschaftlichen oder sonstigen Überlegungen geblockt. Dies behindert dann den tatsächlichen Fortschritt. 

Sick ist sicher nicht umsonst Gründungsmitglied der Initiative ‚Industrial Data Space‘ ...

Bauer: Die Datensouveränität ist ein Schlüssel für den wirklichen Erfolg und Durchbruch von Industrie 4.0. Aber es gibt zwei Interessenslagen: Die einen wollen Daten bereitstellen, die anderen wollen die empfangenen Daten beliebig verwenden – zum Beispiel gibt es sehr große Cloud-Anbieter, die die Daten anonym weiterverarbeiten wollen. Hier existiert ein wirklicher Interessenskonflikt. Deshalb glauben wir, dass wir ein allgemein anerkanntes Datensystem – ein Ökosystem – brauchen, wo man die Daten abgeben kann und genau weiß, was mit diesen Daten passiert. Entweder man verkauft sie oder man sagt ‚Nein‘ und will sie nur für spezielle Zwecke verarbeitet sehen. So etwas geht bereits heute mit einem bilateralen Verfahren, das lässt sich über Verträge aushandeln. Denkt man das Ganze aber vernetzt, entstehen beliebig viele Übergabepunkte und vor allem Mehrfach-Stationen – die Daten werden ja von Cloud zu Cloud weitergegeben. Das lässt sich vertraglich nur mit extrem hohem Aufwand regeln. Deshalb bedarf es einer zuverlässigen technischen Lösung. Wir sind überzeugt, dass der ‚Industrial Data Space‘ dieses Ökosystem bereitstellen kann und sich so für alle Beteiligten der Vertrauenslevel erhöht. Ist das gegeben, können Daten verantwortungsvoll abgegeben werden, weil man die Hoheit und die Souveränität behält. Hier steckt die große Herausforderung.

Im Industrial Data Space ist die höchste Vertrauensstufe so ausgelegt, dass nicht die Daten übertragen werden, sondern nur die Funktion. Auf die Art lässt sich eine Abstufung von völlig freien Daten bis zu höchst vertrauensvollen Daten schaffen. 

Der Industrial Data Space hat inzwischen sehr viele und auch große Mitglieder, weil nach und nach klar wird, dass es ein einzelnes Unternehmen nicht schaffen kann, ein Ökosystem aufzubauen. Der nächste Schritt beim Industrial Data Space zielt daher auf mehr internationale Firmen.

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Dr. Robert Bauer: "Das Daten generierende Unternehmen bleibt ­Besitzer der Daten. Das ist das A und O, sonst wird niemand die Daten ­abgeben."

© Sick

Wie digital ist Sick denn schon bei eigenen Prozessen?

Bauer: In unseren eigenen Produktionen führen wir bei neuen Anlagen die Industrie-4.0-Ideen 1:1 ein – zum Beispiel Agentensysteme. 

Alte Produktionsanlagen rüsten Sie nicht nach?

Bauer: Alte Anlagen sind natürlich angeschlossen, werden aber nicht in voller Ausprägung nachgerüstet. Wir haben beispielsweise seit gut zehn Jahren eine Losgröße-1-Fabrik für Lichtschranken, die man durchaus als I4.0-Anlage sehen kann. Während sie heute noch durch ein Band vernetzt ist, stehen die einzelnen Funktionen künftig unabhängig nebeneinander und werden von Agentensystemen angefahren. So wird das Ganze flexibler – vor allem für neue, heute noch unbekannte Produkte. Denn in meinen Augen ist die Vision von Industrie 4.0 die, die Produktion so flexibel zu gestalten, dass sie etwas produzieren kann, was noch gar nicht erfunden ist. Aber das dauert sicher noch zehn bis zwanzig Jahre.

Die disruptive Rolle der Sensorik

Wo sehen Sie Sick bei Industrie 4.0? 

Bauer: Wichtig für uns bei I4.0 ist die sogenannte Rückwärtskompatibilität: Wir haben die heutigen Produkte, die an den bisherigen Anlagen laufen. Gleichzeitig haben wir Ethernet-Anschlüsse für die höherwertigen Dienste. Der Kunde kann diese höheren Dienste nach und nach nutzen, je nachdem, wann er sein Ökosystem aufgebaut hat. Ein Beispiel: Wir haben lange Erfahrung mit Verschmutzungsmeldungen. Sick bietet sie seit 20 Jahren an – doch weniger als 10 % sind wirklich angeschlossen. Es reicht also nicht, die Funktion anzubieten; das ganze System muss darauf ausgerichtet sein. 

Im Umfeld von Industrie 4.0 wird Sensoren der Zukunft sogar eine disruptive Rolle pro­gnostiziert. Was ist damit gemeint? 

Bauer: Disruptiv meint, dass man die Daten vernetzt – als System – betrachtet und nicht nur als einzelne Dateninstanz. Die Vernetzung bringt zusätzlichen Nutzen. Allerdings muss der Regelkreis dazu geschlossen sein, und daran fehlt es noch. Schließlich muss die gesamte Datenverarbeitung dafür sukzessive erst einmal vorbereitet werden.

Sieht man Industrie 4.0 evolutionär und rüstet die heutigen bestehenden Systeme nach und nach aus, baut man auch denen eine Brücke, die noch Schwierigkeiten haben oder zögern. Daher legen wir so großen Wert auf die Rückwärtskompatibilität. So muss niemand Angst haben, man muss sich nur vorbereiten. Letztlich ist es doch so: Keiner baut jetzt eine neue Fabrik, nur weil es eine neue Idee gibt! Es braucht kontinuierlich kleine Schritte für die Umsetzung von Industrie 4.0.

"AppSpace ist sogar vorstandstauglich.", sagt Dr. Robert Bauer.

© Sick

Sehen Sie da in Asien oder im Rest der Welt mehr Bereitschaft?

Bauer: Ein ganz großer Trend in Asien ist ja von der Handarbeit weg in Richtung Automatisierung. Dort werden die neuesten Konzepte eingesetzt, dort nimmt niemand alte Technologien, sondern wirklich die modernsten – das ist eine Herausforderung. Deshalb ist auch unser Wachstum in Asien am größten.

Inwieweit ist Offenheit ein Thema für Sick? Ich denke da zum Beispiel an das Ökosystem ‚AppSpace‘, das als eine offene Plattform für programmierbare Sensoren gehandelt wird, oder auch an die Offenlegung Ihrer Geberschnittstelle Hiperface DSL. Ist die Zeit proprietärer Lösungen im Zeitalter der intelligenten Fabrik vorbei?

Bauer: Das ist quasi direkt miteinander verbunden: Will man eine offene Datenkommunikation, müssen auch die Schnittstellen für alle zugänglich sein. Bei IO-Link sind wir schon lange für die offenen Schnittstellen. Insgesamt gibt es aber zu viele offene Schnittstellen, da haben wir unser Problem. Genau aus diesem Grund haben wir ‚AppSpace‘ geöffnet, damit es eine breite Anerkennung bekommt. 

Bei den Geberschnittstellen ist es das Gleiche: Hiperface DSL ist seit sieben Jahren auf dem Markt und bei 40 Reglern auch schon eingebaut. Bedient diese Schnittstellen jetzt noch jemand zusätzlich, kann er auf eine große Infrastruktur zurückgreifen.

Schließen sich Ihre Marktbegleiter dem ­Thema an? 

Bauer: Das Interesse ist sehr hoch, sich einem gemeinsamen Standard anzu­nähern. 

Ethercat, Ethernet IP, Powerlink, Profinet…

Bauer: Aus vielen Gründen hat sich die Vielfalt der Industrie-Bussysteme in die ‚neue Welt‘ vervielfältigt – jetzt ist es natürlich schwer, einen Standard zu eta­blieren.

Wir haben ein Sammelsurium an Protokollen – kommt zu wenig Druck von Anwenderseite?

Die wirtschaftlichen Interessen der Systembetreiber sind scheinbar größer als das Interesse der Kundenseite, die zersplittert ist und keine einheitliche Stimme hat. Natürlich würde jeder Kunde gern mit einem einheitlichen System arbeiten. Aber den nötigen Druck zu erzeugen schafft nicht einmal die sehr einflussreiche Automobilindustrie. Denn es ist nicht nur die deutsche Automobilindustrie aktiv, sondern auch die japanische und die amerikanische, sodass wir schon hier mehrere Systeme haben. Und zusätzlich hängt es auch am Spezialisierungsgrad gewisser Anbieter. Übertragen auf die gesamte Industrie ist eine Standardisierung dann natürlich pro Branche noch einmal schwieriger. Und so kommt es, dass es sehr viele verschiedene Ethernet-Protokolle gibt. Das ist eigentlich nicht wirklich notwendig – aber Fakt. Jeder Standard ist mit einem großen Hersteller verbunden oder wird von ihm promotet, der natürlich seine Strategie durchsetzen und seinen Standard etablieren will. 

Im Industrial Data Space sehen wir das auch. Wir wollen eine Vereinheitlichung, doch dann gibt es eben wieder neue Ideen für andere Konsortien. Es werden immer wieder neue Clubs gegründet …

Ein schönes Beispiel ist TSN! Es ist quasi eine Fundamental-Technologie – die wieder mit Protokollen belegt wird. Das Hauptproblem der Echtzeitfähigkeit von Ethernet wird schön  gelöst – es ist aber wieder möglich, verschiedene Protokolle laufen zu lassen. In der unteren Ebene ist TSN aber eine schöne und gute Standardisierung.

Noch einmal zurück zu AppSpace. Wohin geht hier die Reise?

Bauer: Mit AppSpace haben wir insbesondere die Vernetzung vieler Sensoren im Sinn. So heißt ja auch die ‚SIM4000‘, die wir in diesem Zusammenhang anbieten, ‚Sensor Integration Machine‘: Wir integrieren hier sehr sehr viele Sensorfunktionen und generieren dadurch neue, zusätzliche Informationen. Man kann es auch als intelligenten Knoten auffassen. In der Open Community entwickeln viele Leute schon Software auf AppSpace. 

Da die Schnittstellen standardisiert sind, lassen sich mit AppSpace Drittkameras und ähnliches anschließen. Wir bieten die Schnittstellen für unser gesamtes Sensorportfolio an, von RFID über 2D-, 3D-Kameras bis zu Drehgebern und Time-of-Flight-Sensoren. 

Die Verknüpfung verschiedenster Sensorfunktionen eröffnet komplett neue Möglichkeiten. Wir können beispielsweise softwaremäßig alle Bus-Schnittstellen intern standardisiert gezielt ansprechen, was eine sehr große Erleichterung ist. Dass dies quasi die Maschine macht, ist auch der Unterschied zum Industrie-PC, bei dem zusätzliche Schnittstellen programmiert werden müssen.

Wachstum und Wachstumschancen

Nun noch ein paar Zahlen: 2016 war wieder ein Rekordjahr für Sick, mit einem Umsatzplus von 7,4 % auf 1361 Mio. Euro und einem um 10 % gestiegenen Auftragseingang. Wie liefen die Geschäfte 2017?

Bauer:
Unsere langfristige Strategie lautet: 10 % Wachsen, 10 % EBIT und 10 % Entwicklungsaufwendungen – so auch 2017. Wir haben den oberen einstelligen Bereich auf jeden Fall angestrebt und sind ziemlich sicher, dass es wieder ein bestes Jahr der Sick-Geschichte geben wird.

Wo sehen Sie die größten Wachstumschancen? 

Bauer: In der Logistik, im Elektronik- und im Automobilbereich – wenn dann Elektroautos produziert werden müssen. Schließlich werden Elektronik und Elektroausstattung im Kfz deutlich zunehmen.

Könnte das Thema ‚Autonomes Fahren‘ für Sick eine Rolle spielen?

Bauer: Das machen wir in der Fabrik. Im eigentlichen Straßenverkehr sind wir im Moment nicht als Automobilzulieferer etabliert. Das völlig andere Geschäftsfeld haben wir explizit nicht im Fokus.

Warum fließt das Wissen von Sick nicht auch außerhalb der Industrieanwendungen in Applikationen oder neue Produkte, etwa in die Bereiche Medizin und Smart Building?

Bauer:
Die Industrieanwendung an sich ist extrem herausfordernd. Mit unserem relativ hohen Innovationsaufwand konzentrieren wir uns genau auf diesen Bereich. Diese Konzentration ist für mich auch Garant für Verlässlichkeit und Stabilität.

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