Digitalisierung und Vernetzung der Produktion prägen die vierte industrielle Revolution. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass Menschen, Maschinen und Systeme entlang der gesamten Wertschöpfungskette miteinander verbunden sind. Alle relevanten Informationen stehen in Echtzeit zur Verfügung und ermöglichen somit eine kontinuierliche Selbstoptimierung und hochgradig individuelle Fertigung. In den letzten Jahren ist aus vielen dieser Visionen bereits Realität geworden. Die damit verbunden Anstrengungen haben gezeigt, dass Industrie 4.0 eine nachhaltige, ganzheitliche Betrachtung von Produktionssystemen über alle Prozessketten innerhalb der Produktentstehung erfordern.
Einfluss der Softwaretechnologien
Für die Maschinen- und Anlagensteuerungen ergeben sich hierbei weitreichende, zentrale Herausforderungen und Handlungsfelder, um die massive Individualisierung der Massenfertigung in immer kürzeren Innovationszyklen, für komplexere Produkte bei größeren Datenvolumen zu bewältigen und dabei hohe Effizienz hinsichtlich der eingesetzten Energie und Ressourcen zu erreichen. Der Einfluss der Softwaretechnologien auf die Automatisierung wird somit in Zukunft noch weiter zunehmen. Ein solcher massiver Technologietrend, wie ihn die Industrie 4.0 darstellt, hat deutliche Auswirkungen auf produzierende Unternehmen. Der Maschinenbau selbst wird nicht die Möglichkeit haben, maßgeblich eine nachhaltige Forschung und Entwicklung hinsichtlich Cloud Computing, Big Data etc. zu betreiben. Hier bedarf es leistungsfähiger Softwareunternehmen, die mit ihrem spezialisiertem IT- und Automatisierungs-Know-how die Verfahren, Objektmodelle und Architekturen für Interoperabilität und Sicherheit aufnehmen und in die Steuerungssysteme und Systemsoftware von Manufacturing Execution Systems (MES) und Leitrechnern integrieren. Die Automatisierungstechnik durchzieht somit netzwerkartig die gesamte Anlage als ein vollständig eingebettetes System lokaler Softwarelösungen.
Sind SPS-Programmiersprachen noch zeitgemäß?
Nun sind Steuerungssysteme für Maschinen und Anlagen maßgeblich durch den Einsatz von speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) bestimmt. Diese Industriesteuerungen verwenden aus Sicht der Informatik Domain Specific Languages (DSL) und damit nicht moderne Hochsprachen der IT-Welt, wie zum Beispiel C++ und C# – .Net. Die Stärken der Softwaresprachen der SPS-Welt liegen in ihrer hohen Performance und Echtzeitdatenverarbeitung. Sie zeigen aber hinsichtlich Integrationsfähigkeit, Datenvolumen und Versionsverwaltung noch deutliche Schwächen gegenüber den IT-Hochsprachen. Hier gilt es im Zeitalter der Industrie 4.0 intensive Anstrengungen zu unternehmen, um die jeweiligen Stärken beider Welten noch effektiver zu nutzen und die noch existierenden Schwachstellen abzubauen.
Massenproduktion wird flexibel für individuelle Anforderungen
Eine weitere wesentliche Herausforderung der Industrie 4.0 ist die wachsende Variantenvielfalt in der Produktion bis hin zur Ermöglichung von Produktionsaufträgen der Losgröße 1. Immer mehr Kunden möchten heute individuelle, aber bezahlbare Produkte, die professionell gefertigt und zeitnah geliefert werden. Das erfordert eine schnelle und globale Bereitstellung einer Vielzahl an Informationen. Die Produktionsplanung wird hinsichtlich Auslastung oder Durchlaufzeiten nun um weitere Informationen, wie zum Beispiel den Energieverbrauch oder personalisierte Daten, ergänzt. Produktionsplanungssysteme, wie das FabEagleMES und das FabEagleLC (Line Control) der AIS Automation Dresden GmbH (AIS), können diese Datenvolumen und -vielfalt effizient verarbeiten und somit spürbar dazu beitragen, die Produktionskosten zu senken. In diesen MES und Line Control Systemen arbeiten alle Systemkomponenten untereinander vernetzt. Sämtliche Prozess- und Produktparameter werden in hochleistungsfähigen Datenbanken verarbeitet. Effiziente Data Mining Routinen sorgen dafür, dass sich Prozessparametersätze für bekannte Produktkonfigurationen ununterbrochen selbst optimieren können.
