Erschienen am: 01.03.2018, Ausgabe SPS-MAGAZIN 3 2018

Stuttgarter Innovationstage 2018

Automatisierung trifft Cloud

Auf den 2. Stuttgarter Innovationstagen am 30. und 31. Januar drehte sich in der Alten Reithalle in Stuttgart alles um die Automatisierung in der Cloud. Initiator des Fachkongresses war, wie im Jahr zuvor, das ISW (Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen) der Uni Stuttgart, bekannt als eine der universitären Top-Adressen für Maschinenbau in Deutschland. Den Teilnehmern präsentierte sich ein breites Themenspektrum zu vielen aktuellen Aspekten, die es im Wandel der Digitalisierung für Maschinenbauer und OEMs zu stemmen gilt.


Bild: Inst. f. Steuerungstechn. der Werkzeugm.

Die erste Ausgabe der Stuttgarter Innovationstage im Jahr 2017 wurde als Abschlussveranstaltung des Forschungsprojekts Picasso initiiert. Das Projekt beschäftigte sich drei Jahre ganz konkret mit der Umsetzbarkeit industrieller Steuerungsmechanismen aus der Cloud und generierte dabei einiges an Grundlagen und Basiswissen. Das SPS-MAGAZIN hatte Picasso während der Schlussphase eng begleitet (siehe Artikelserie Ausgabe 6/2016 bis 12/2016) und war auch in diesem Jahr wieder Medienpartner der hochkarätigen Veranstaltung. Die dortigen Vorträge verdeutlichten einmal mehr, welches Aufgabenspektrum die Cloud mitbringt, das es auch für die Industrie zu beherrschen gilt. So kamen im Rahmen der Vorträge und Diskussionen neben Fragen zur Steuerung aus der Cloud auch z.B. die Aspekte Recht an Daten, OPC UA und TSN, Sicherheit, neue Geschäftsmodelle sowie das Potenzial von Machine Learning immer wieder auf.

Institutsleitung im Doppelpack

Prof. Alexander Verl begrüßte die rund 140 Kongressteilnehmer und übernahm gemeinsam mit seinem Institutsleiterkollegen Prof. Oliver Riedel auch die Moderation der 2. Stuttgarter Innovationstage. Verl skizzierte aktuelle Projekte am ISW rund um die Cloud, z.B. den Arbeitskreis TSN, die Forschung im Bereich der CNC-Simulation oder den neu geschaffenen Lehrstuhl für Produktionstechnische Informationstechnologien. Riedel ging in seiner anschließenden Keynote unter dem Motto "Industrie 4.0 machen wir schon lange" auf erfolgreiche Cloud-Projekte aus der Forschung sowie auf in der Industrie bereits umgesetzte Lösungen ein - nicht ohne die künftigen Herausforderungen und noch zu stemmenden Aufgaben zu betonen. "Die neuen Technologien erfordern Spezialisten, die sowohl die Sprachen der Produktion als auch die der IT sprechen", so Riedel. Eine sehr gewichtige Rolle spricht er deswegen seinem neuen Lehrstuhl zu.

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Digitalisierung, Cloud, Egde und Fog

Eine zweite Keynote steuerte Timo Mühlhausen von Siemens bei: Er verdeutlichte nochmals die grundlegenden Veränderungen, welche die Digitalisierung für die Industrie mit sich bringt. Auch schilderte er, wie sich der deutsche Automatisierungsplatzhirsch softwareseitig aufstellt, um Kunden bei der Wettbewerbsfähigkeit zu unterstützen. Der Schlüssel liege hier künftig in der Integration und Digitalisierung der kompletten Wertschöpfungskette und eines daraus abgeleiteten digitalen Zwillings für Produkt, Produktion und Performance. Im Sinne einer kontinuierlichen Prozessverbesserung sollen auf diese Weise gewonnene Erkenntnisse über das Mindsphere-Ökosystem von Siemens fortlaufend zurück in Produkt und Produktion einfließen. Ein weiteres Thema am Vormittag waren Hypervisorlösungen für cloudbasiete Echtzeit. In seinem Vortrag beschrieb Jan Altenberg von Linutronix u.a. wie an die Stelle vieler dezentraler Steuerungen eine lokale Cloud-Lösung treten kann, die sich je nach Produktionsauslastung skalieren lässt. Damit bildete der Referent eine gute Überleitung auf die folgenden Beiträge. Denn sowohl Dr. Thomas Holm von Wago als auch Kuka-Stratege Heinrich Munz forderten im Rahmen ihrer Vorträge, sich von der Vorstellung zu verabschieden, dass Cloud-Vorteile immer aus dem Internet kommen müssen. Alternative Wege lägen in den als Edge- und Fog-Computing angebotenen Technologiekonzepten und Mechanismen, mit denen smarte und rechenintensive Funktionen in bzw. nahe der Feldebene zu lösen sind. So sollen Cloud- und Fertigungstechnik zu einer neuen Art der Automatisierung verschmelzen.

OPC-UA, 5G und die IEC61131

Die Nachmittagssession eröffnete der Microsoft-Software-Ingenieur Erich Barnstedt mit einem Vortrag zum Thema sichere Cloud-Kommunikation über OPC UA. Er unterstrich dabei: Einige Firmen verlagern ihre Anwendungen in die Cloud, weil sie dort sicherer sind und kostengünstiger betrieben werden können als im eigenen Rechenzentrum. Der folgende Beitrag drehte sich um den Standard 5G als neuer Mobilfunkgeneration. Telekom-Vice-President Herbert Schütttler beleuchtete die großen Vorteile und Neuerungen, die damit einhergehen, aber auch die noch zu lösenden Aufgaben. Anschließend zeigte Roland Wagner vom Codesys-Anbieter 3S in seinem Vortrag nach wie vor geltende Vorteile in Bezug auf klassische Steuerungsarchitekturen auf. Auf absehbare Zukunft werde es ein friedliches Miteinander der Systeme geben - zentral, dezentral und cloudbasiert.

Empfehlungen der Redaktion

Cloud-Anwendung im Maschinenbau

Das Anwendungs-Highlight am ersten Kongresstag kam von der Firma Heller. Bernd Zapf, Bereichsleiter beim Werkzeugmaschinenbauer, sprach über den eigenen Status Quo in Sachen Cloud und erlaubte authentische Einblicke in die Heller-Cloud-Strategie, die auf der Mindsphere-Plattform von Siemens aufsetzt. Eine abschließende Podiumsdiskussion, moderiert von der Chefredaktion des SPS-MAGAZINs, bildete den Abschluss des ersten Tages und gab den Teilnehmern noch einige zusätzliche Sichtweisen mit für die weiteren Gespräche während der gemeinsamen Abendveranstaltung. Ein ausführlicher Bericht über die Podiumsdiskussion erscheint im SPS-MAGAZIN 4/2018.

Services, Geschäftsmodelle und mehr

Nachdem sich der erste Kongresstag vor allem um die Themen Cloud, Automatisierung und Maschinenbau drehte, stand der zweite Veranstaltungstag im Fokus von angrenzenden Services, Geschäftsmodellen und Trends wie Machine Learning, IT-Security, Predicitve Control oder Datenschutz. Die Opener-Keynote "No rain without clouds" übernahm ein dreiköpfiges Referententeam: Benjamin Herrmann und Joachim Rosskopf vom Software-Haus Zoi TechCon sowie Dr. Andreas Friederich von Kärcher. Diskutiert wurden vergangene Hype Cycle, kommende Herausforderungen und bestehende Rahmenparameter des Cloud Computings. Weiterhin stellten die Redner dar, wie zukünftige Geschäftsmodelle im produzierenden Mittelstand aussehen können und welche Kernkompetenzen dafür nötig sind. Zwei Schlussfolgerungen des Vortrags lauteten: Nicht alles was machbar ist, sei auch sinnvoll. Und jeder Cloud-Anwender in der Industrie brauche eine individuelle Strategie und Roadmap. Der Weg zur Digitalisierung funktioniere nicht in der Herde. Im Rahmen der zweiten Keynote nahm Dr. Eberhardt Kurz, CIO der Deutschen Bahn, die Zuhörer mit zu einem Ausflug abseits der Industrie - zur konzernweiten Cloud-first-Strategie. Dabei sollen rund 1.000 Anwendungen in die Cloud migriert werden. Ziel ist es, die Effizienz gezielt zu steigern, aber auch IT-Leistungen flexibel und skalierbar je nach Bedarf abzurufen.

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Datenschutz und IT-Security

Der Vortrag von Stefan Weingärtner von Datatroniq beschäftigte sich hauptsächlich mit datengetriebenen Prozessen und Machine Learning in der Produktion. Das Sammeln von Produktionsdaten ist dabei die unabdingbare Voraussetzung, um Anomalien in Echtzeit zu erkennen. Konrad Zdanowiecki von der Kanzlei Noerr referierte anschließend über das Thema Datenschutz sowie -sicherheit. Er erläuterte, bei welchen Daten es sich um zu schützende personenbezogene Daten handelt, auch wenn das auf den ersten Blick nicht gleich ersichtlich ist, wie z.B. bei Maschinendaten, die Rückschlüsse auf den Bediener ziehen lassen. Zdanowiecki stellte zudem die neue Datenschutzgrundverordnung vor und äußerte sich zu den Themen Vertragsrecht und Haftung. Besonders spannend war auch der Vortrag von Jens Kluge vom Referat Cyber-Sicherheit in Industrieanlagen am BSI. Er widmete sich den fünf bekanntesten Cyber-Angriffen auf Industrieanlagen:

  • • Der Windowswurm Stuxnet, der wohl auf eine Anlage zur Urananreicherung im Iran abzielte.
  • • Der Trojaner Dragonfly, der in Europa und Nordamerika mehrere Monate Daten zu Spionagezwecken abzweigte.
  • • Der Cyber-Angriff BlackEnergy 3 - er sorgte in der Ukraine für den mehrstündigen Stromausfall bei drei Netzbetreibern und über 225.000 Kunden.
  • • Der Angriff Crashoverride richtete sich ebenfalls gegen die ukrainische Energieversorgung. Er sorgte für einen Blackout in der Region um Kiew.
  • • Der Triton-Angriff, der 2017 erstmalig auf Safety-Steuerungen abzielte.

Um solchen Angriffen entgegenzuwirken, legt das BSI Industrieunternehmen u.a. ein regelmäßiges Aufspielen von Sicherheits-Patches nahe.

Intelligente Algorithmen und KI

Während Dr. Miriam Kießling von Max-Con Data Scienceüber Predicitve Control referierte, bei dem ein Algorithmus aufgezeichnete Daten auswertet und Controller selbstständig regelt, beschäftigte sich Prof. Emmanuel Müller vom Hasso Plattner Institut mit einem anderen Bereich des Machine Learnings. Bei zu vielen untersuchten Eigenschaften und Korrelationen in verschiedenen Subsystemen werde das Erkennen von bestimmten Mustern immer schwieriger. Hierfür müssen neue Methoden entwickelt werden, um Umweltparameter zu messen und in Cluster- und Korrelationsanalysen zu vergleichen. Den abschließenden Vortragsblock eröffnete Prof. Jörg Krüger vom Fraunhofer IPK mit der dienstebasierten Automatisierung in der Produktion. Hier komme es auf die Verkettung mehrerer Dienste an, um neue Wertschöpfungspotenziale zu generieren und eine flexible Einbettung sowie schnelle Bereitstellung zu erreichen. Dr. Akos Csiszar vom ISW erläuterte im letzten Vortrag den Unterschied zwischen Supervised und Reinforcement Learning. Mit einer abschließenden Diskussionsrunde ging das Vortragsprogramm dann zu Ende.

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Demonstratorenhalle und Applikationslabor

Neben dem Vortragsprogramm gab es für die Teilnehmer der 2. Stuttgarter Innovationstage auch wieder Führungen durch das nahegelegene ISW. Dort gab es spannende Einblicke in die Demonstratorenhalle des Instituts. Gezeigt wurde u.a. ein Siebenachs-3D-Drucker mit Seilkinematik, der sich neben Kunststoffteilen auch für den faserverstärkten Betondruck eignet. Ein zweiter Demonstrator zeigte eine Echtzeit-Hardware-in-the-loop-Simulation für die Kollisionsberechnung im Steuerungsechtzeittakt sowie eine virtuelle Steuerungs-Bench für Siemens-, Fanuc- und Bechhoff-CNCs. In einem weiteren Forschungsprojekt des ISW wurde ein intelligentes Maschinenfenster mit Maschinenvisualisierung entwickelt, über das sich eine simulierte Maschine aus verschiedenen Blickwinkeln betrachten und virtuell testen lässt. Auch der bereits auf der SPS IPC Drives 2017 vorgestellte TSN-Demonstrator wurde gezeigt. Er vereint mittels 20 Substandards mehrere Netze in einem Kabel und ist somit in der Lage, einen Feldbus zu ersetzen. Weiteres Highlight war das frisch eröffnete Applikationslabor des ISW, das auf interdisziplinäre Forschung mit Schwerpunkt auf Steuerungstechnik und Automatisierung ausgelegt ist. Hier sollen die Studierenden praxisnah über verschiedene Versuche die verfügbare Automatisierungstechnik kennenlernen, aber gleichzeitig auch die Möglichkeiten der industriellen IT. Speziell das Zusammenwachsen der beiden Disziplinen und die daraus resultierenden Herausforderungen sollen im neuen Labor erforscht werden. Entsprechend verfügen die Arbeitsplätze über klassische SPSen, aber auch eine LAN- bzw. Switch-Anbindung in das laboreigene Rechenzentrum im Nebenraum. Weiterer wichtiger Teil des Labors ist eine Modellanlage mit verschiedenen Fertigungs- bzw. Bearbeitungsstationen, aufgebaut aus gängigen Industriekomponenten.

Moderne verfügbare Lösungen

Nicht nur die Führungen im ISW kamen bei den Kongressbesuchern gut an, auch der Ausstellungsbereich der Stuttgarter Innovationstage war gut frequentiert. Dort präsentierten sich die Firmen B&R, Mirasoft, SAP, Scitis, Siemens und Wago mit neuen Produkten und Lösungen rund um moderne Automation und das industrielle IoT. (mby)

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