AMK und ITQ sind diesen Fragen nachgegangen, haben hierfür eine Demo-Anlage entwickelt und diese erstmals auf der Automatica in München präsentiert.

Die Hardware tritt bei allen Lösungswegen der Automation immer stärker in den Hintergrund; Kommunikation und Software bestimmen die Entwicklung – davon sind die beiden Geschäftsführer Dr. Rainer Stetter, ITQ, und Dr. Ulrich Viethen, AMK, gleichermaßen überzeugt. Die Firmenlenker schließen daraus weiter die These, dass sich im Maschinen- und Anlagenbau Innovationen am effektivsten über den Weg von Software erzielen lassen.

Aber warum rücken hierbei Smartphones und Tablets in den Fokus der Betrachtung? „Durch den Einsatz dieser Geräte gelangt das Thema ‚Ease of use‘ – also die einfache Handhabung – stark ins Interesse der Entwickler sowie des Service- und Produktionspersonals“, ist sich Dr. Stetter sicher.

Aber wie steht es um die Frage der Performance der Maschinen? Stetter: „Die Smartphones haben genug Rechenleistung, um die meisten Aufgaben einer Maschinensteuerung zu übernehmen.“ Noch verbleibende zeitkritische Bewegungsaufgaben etwa liegen dann – wie bei der realisierten Demo-Anlage – beispielsweise im Verantwortungsbereich leistungsstarker Antriebe. AMK setzt mit der neuen AMK-MultiServo-Gerätereihe genau an dieser Schnittstelle an.

Dr. Ulrich Viethen: “Wir brauchen in Zukunft weniger den klassischen Maschinenprogrammierer, sondern eher den Internetprogrammierer und Experten für grafische Benutzerober­flächen.”

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„Das Protokoll bringt von Haus aus alle notwendigen Security-Mechanismen für die sichere Kommunikation mit“, sagt Dr. Stetter. Weil das OPC-UA-Protokoll bei der M2M-Kommunikation alle künftigen Anforderungen löst, die oberhalb der Feldbusse angesiedelt sind, steht für AMK-Geschäftsführer Dr. Ulrich Viethen „die SPS längst nicht mehr im Mittelpunkt der Automation“.

Was aber haben die Maschinen- und Anlagenbauer vom Einsatz der Smartphones? Zunächst profitieren sie schon einmal monetär, weil Technik zum Einsatz kommt, die für den Konsummarkt millionenfach produziert wird. Die Materialkosten einer Maschine nehmen jedoch nur einen vergleichsweise geringen Stellenwert ein, wenn vom Einzug der Smartphones in die industrielle Automation die Rede ist. Ohne Frage: Skaleneffekte senken Kosten. Dennoch: Wesentlich spannender sind die Bedien- und Visua­lisierungskonzepte, die die Smart-Devices mit sich bringen. Im gleichen Atemzug ist die besondere Art der App-Programmierung zu nennen. Doch dazu später.

Die Maschinenbedienung schneller begreifen

Fließt – so wie in der Demo-Maschine von AMK und ITQ – die Ablaufsteuerung in das Smartphone oder Tablet, nutzen Entwickler, Inbetriebnehmer sowie das Personal vor Ort eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, dessen Handhabung sie vom eigenen Smartphone gewohnt sind. Die logische Konsequenz: Der Umgang mit Produktionsmaschinen ist erheblich schneller erlernbar, weil die Bedienphilosophie aus dem privaten Umfeld heraus bestens bekannt ist. Eine weitere Konsequenz dieses Ansatzes: Die komplette Bedienung und Programmierung der Anlage erfolgt – inklusive der Motion Control – in funktional unterteilten Apps. Sie stellen die notwendige Funktionalität zur Steuerung, Bedienung und Visualisierung der Maschine zur Verfügung – und treten damit an die Stelle zentraler, mächtiger und entsprechend kompliziert zu beherrschenden Engineering-Umgebungen.

Die Anlage zeigt einen Sortier- und Paletierprozess, bei dem mittels eines Portalroboters Golfbälle einem Schütttrichter entnommen und nach Farben sortiert palettiert werden. Der Prozess lässt sich per Smartphone steuern und bedienen.

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Die Demo-Anlage weist beispielsweise eine Teach-App für das Einlernen der Verfahrbewegungen eines Portalroboters auf. Ist das Verfahrprofil festgelegt, können die App-Daten mit allen Profilen in den AMK MultiServo transferiert werden, um dort den Portalroboter im Automatikmodus zu betreiben. Zusätzliche Service- und Motion-Apps stellen dem Anwender wiederum Funktionen von der Inbetriebnahme bis hin zur vorbeugenden Wartung und klassischen Mo­tion-Control-Funktionen zur Verfügung.

Indem sowohl Steuerungsaufgaben als auch die Motion Control als App – und damit als fest definierter Container – erscheinen, ist die Software eindeutig von der Hardware gelöst. Dank klar umrissener Schnittstellen ist sie sowohl austauschbar, als auch risikolos upzudaten. „Software in Container zu bringen und diese über AppStores verfügbar zu machen, wird in Zukunft an Bedeutung gewinnen“, blickt AMK-Geschäftsführer Dr. Ulrich Viethen auf die kommenden Jahre. Zudem: Die Innovationszyklen von Hard- und Software lassen sich voneinander trennen. Weil die Apps losgelöst sind von einer spezialisierten Elek­tronik, braucht bei Weiterentwicklungen niemand mehr auf den anderen zu warten. Damit sind Weiterentwicklungen in der Programmierung sofort gewinnbringend für die eigene Maschine nutzbar. Zudem gehört das Risiko, dass etwa ein neues Firmware-Update nicht mehr auf einer älteren Geräteplattform lauffähig ist, der Vergangenheit an.

Generell gilt: Die Anbindung der Steuerungstechnik an AppStores lässt sich leichter gestalten; die Maschinensoftware kann damit immer auf dem neuesten Stand gehalten werden. „Durch diese Herangehensweise industrialisieren wir quasi die Innovationsschritte der Kon­sumwelt“, fasst Rainer Stetter zusammen.

Bedeutung der Hardware schwindet

Der Maschinen- und Anlagenbau löst sich mit der in dem Projekt demonstrierten Vorgehensweise ein ganzes Stück weit von der Abhängigkeit großer Steuerungshersteller. Hingen bis dato Maschinen-Entwicklungen immer mit davon ab, inwieweit sich neue Ideen mit den bis dato eingesetzten Automatisierungssystemen überhaupt umsetzen lassen – ­bröckelt diese Abhängigkeit nun. Der demonstrierte Ansatz geht über die gewohnten Netzwerk-Strukturen mit pro­prietären Hardware-Bin­dungen hinaus und verfolgt stattdessen eine klare Trennung von Hard- und Software, die zudem losgelöst von bestimmten Plattformen einzelner Hersteller arbeitet.

Autor: Thorsten Sienk ist freier Journalist.