Bereits in den 1970er-Jahren gab es erste Ideen und Teillösungen wie Computer lntegrated Manufacturing (CIM) oder Digital Factory. Die echte Migration von im Consumer- und Office-Bereich etablierten Technologien in den Automatisierungsbereich ist bereits seit ca. 15 Jahren in vollem Gange. Was sich heute als gemeinsame Vision der Industrieplattform Industrie 4.0 abzeichnet, hat also bereits Vorläufer unterschiedlicher Ausprägung in verschiedenen Bereichen.
Eine Vision – unterschiedliche Ausprägungen
Große US-amerikanische Hersteller wie Intel, Microsoft und Wind River haben Begriffe wie \’Intelligent Systems Framework\‘ und \’Internet of Things\‘ geprägt. Sie beschreiben dabei übergreifende Anwendungsszenarien von intelligenten Endgeräten bis zur Cloud, ohne allerdings die spezifischen Anforderungen der Automatisierungstechnik näher zu betrachten. Näher an der eigentlichen Automatisierung sind Marktforschungsinstitute wie ARC mit Begriffen wie \’Information-driven Manufacturing\‘. Im Technologie-Netzwerk \’it\’s OWL\‘ und im Science-to-Business-Center Centrum Industrial IT (CIIT) wird am \’Internet der Dinge, Dienste, Menschen\‘ und dessen praktischen Anwendungen geforscht. Phoenix Contact bietet unter dem Slogan \’IT-powered Automation\‘ entsprechende Automatisierungslösungen an. Alle diese Definitionen, Modelle und Aktivitäten fließen in das ein, was heute Industrie 4.0 genannt wird. In Deutschland trifft eine führende Automatisierungstechnik auf Anwenderbranchen wie Maschinen- und Fahrzeugbau, die extrem hohe Anforderungen an die Innovationskraft ihrer Lieferanten stellen und den Weltmarkt prägen. Die Plattform Industrie 4.0 bietet die Chance, diese Trends zur Zukunft der Automatisierung in erfolgreiche industrielle Anwendungen zu überführen. Dies wird durch anwendungsbezogene Forschung unterstützt, wie zum Beispiel im Centrum Industrial IT (CIIT) in Lemgo.
Welten wachsen zusammen
Die technische Vision von Industrie 4.0 besteht darin, über das Internet alle Teilnehmer am Produktionsprozess als System- und Dienstleistungsplattform zu vernetzen. Durch vertikale Integration werden die hierarchischen Ebenen der Automatisierungs- und Software-Pyramide gleichsam aufgelöst. Die Teilnehmer kommunizieren über das Internet der Menschen, Dinge und Dienste direkt miteinander und tauschen Anforderungen und Erfahrungen aus. In der \’Smart Factory\‘ stellen sich die Produkte und Aufträge ihre Materialien und Rahmenbedingungen über das Internet der Dinge selbst zusammen; anschließend werden sie mit adaptiven Herstellungsprozessen optimal gefertigt. Die meisten der oben genannten \’Teilnehmer\‘ werden Automatisierungsgeräte und -systeme sein, die vor dem Hintergrund des sich abzeichnenden Paradigmenwechsels teilweise altbekannten, vielfach aber auch neuen Anforderungen entsprechen müssen. Sie müssen zu Smart Products werden, um Teil von Industrie 4.0-basierenden Lösungen zu sein. Bereits heute weisen z.B. moderne Robotersteuerungen zukunftsweisende Architekturen auf, die sich in Richtung Industrie 4.0 bewegen. Anstelle mehrerer voneinander abgesetzter Prozesssteuerungen kommt eine leistungsstarke, PC-basierende Multicore-Plattform zum Einsatz, die sämtliche Steuerungsaufgaben in Software-Prozessen realisiert – inklusive der funktionalen Sicherheit. Als Kommunikationsmittel werden ausschließlich Ethernet-basierende industrielle Netzwerke verwendet. Profinet ist hier eine gute Wahl, denn durch die hundertprozentige IEEE-Konformität ist es optimal für die offene Kommunikation und vertikale Integration über alle Schichten der Automatisierungspyramide geeignet. Zusätzlich bietet Profinet die Kombination standardisierter IT-Protokolle mit skalierbarer und funktional sicherer Echtzeit-Kommunikation.
Anforderungen an Smart Products
Allgemeine Definitionen und Szenarien zu intelligenten Systemen im Internet der Dinge spezifizieren vier notwendige Grundfunktionalitäten:
