SAP, Hilscher und Pepperl+Fuchs: Der digitale Zwilling

Fortsetzung des Artikels von Teil 2.

Oberste Prämisse: Vereinheitlichen

Alle Teilnehmer der Wertschöpfungskette benötigen dieselben Daten in ihren unterschiedlichen produktionsnahen IT-Systemen – der Anlagenbetreiber für seine Instandhaltung, der Hersteller für seinen Service, der Lieferant für seine Komponenten und der Serviceprovider für Installationen, Wartungen und Reparaturen. Die größten Herausforderungen entstehen dabei in der Instandhaltung und auf der Automatisierungsebene.

Problemfeld Instandhaltung: Hersteller pflegen ihre Systeme heute meist noch manuell, oft sind diese außerdem nicht miteinander verknüpft. Wenn ein Servicetechniker beispielsweise eine Komponente austauschen will und das richtige Ersatzteil nicht dabei hat, ersetzt er es häufig durch ein anderes Bauteil mit entsprechender Funktion. Die Änderung wird im System nicht nachgetragen; die Anlage und ihr digitales Abbild sind nicht mehr identisch. Diese mangelnde Transparenz erschwert durchgängige Industrie-4.0-Prozesse.

Problemfeld Automation: Gerätehersteller sind verpflichtet, verschiedenste Kommunikationsstandards zu unterstützen – je nach regionalem Standort oder Branche herrschen unterschiedliche serielle Feldbusse sowie ethernetbasierte Echtzeit-Systeme vor. Die Zertifizierung erfolgt durch Feldbus-Organisa­tionen. Das kann Probleme aufwerfen, beispielsweise wenn Bewertungen auf Basis subjektiver Urteile oder nicht klar definierter Kriterien erfolgen. Tatsächlich reicht das Spektrum von eher praxisfernen Zertifizierungsbestimmungen bis hin zu Plugtests, mit denen die Inter­operabilität in produktionsnahen Betrieben überprüft wird. Der Einfluss der entsprechenden Steuerungshersteller durch deren technische Ausprägung und Positionierung im Wettbewerb wirkt sich ebenfalls stark auf die Kommunikationssysteme aus.

Hinzu kommt, dass bei der Konzep­tion von Komponenten unterschiedliche Standards zu berücksichtigen sind und damit auch unterschiedliche Leistungsdaten und Funktionalitäten. Je nach Standard ist die Darstellung von Gerätediagnosen enorm unterschiedlich. Das verzögert Wartungen und wirkt sich damit unmittelbar auf die Gesamtanlagen-Effektivität aus.

Ethernet-Kommunikation ist für die Inbetriebnahme neuer Anlagen selbstverständlich. Aber die bestehenden Feldbusse müssen beim unternehmensweiten Rollout von Industrial-Internet-of-Things(IIoT)- und Industrie-4.0-Konzepten eben doch berücksichtigt werden. Und diese werden auf abseh­bare Zeit immer noch mehrheitlich auf serieller Kommunikation basieren. Die Kosten der Konfiguration, Instandhaltung und Wartung von Feldgeräten wie Sensoren oder Aktoren werden wesentlich von den dafür zur Verfügung stehenden Engineering-Werkzeugen bestimmt. Weil die entsprechenden Standards bisher jeweils durch den Steuerungshersteller definiert wurden, unterscheiden sich Darstellung und Beschreibung der Komponenten in den jeweiligen Werkzeugen. Außerdem können Geräte- oder Komponentenhersteller nicht selbst auf ihre im Feld installierten Geräte zugreifen, was deren Möglichkeiten zur Positionierung eigener Software-Produkte signifikant einschränkt.

Aber auch was die Semantik betrifft, braucht es durch Industrie 4.0 ein Umdenken: Auf allen Ebenen der Referenzarchitektur ist es erforderlich, dass sich die an der Wertschöpfung beteiligten Unternehmen auf die zu verwendende Semantik einigen. Die operativen Daten aus Sensoren und Aktoren müssen durch Informationen ergänzt und verfügbar gemacht werden. Die Produktentwicklung muss also in Zukunft mehr als nur die heute verfügbare Dokumentation auf der Ebene von Engineering-Werkzeugen und PLM-System bereitstellen.

Darüber hinaus braucht es vereinfachte, offene Modelle der Zusammenarbeit im gesamten Ökosystem IT/OT. Nur dann kann eine echte Kooperation vom Produktlieferanten oder Maschinenbauer über den Integrator bis hin zum Anlagenbetreiber entstehen.