„Der Begriff Industrie 4.0 ist bereits stark verwässert“, erklärt Franz Aschl, Innovationsmanager bei Sigmatek: „Aus diesem Grund ziehen wir es vor, von klaren, greifbaren Zielen zu sprechen, die zur Realisierung von Smart Factories beitragen. Diese intelligenten Fabriken gibt es bereits heute und jeden Tag entstehen mehr davon.“Um den Spagat von stark individualisierten Produkten, die sich auch in Kleinstmengen profitabel herstellen lassen zu schaffen, benötigen Unternehmen flexibel einsetzbare Maschinen und Anlagen, die kurze Rüstzeiten und eine sehr hohe Verfügbarkeit garantieren. „Unsere Kunden bauen solche Maschinen und Anlagen und stehen vor Herausforderungen, die weit über das bisherige Verständnis über Steuerungslösungen hinausgehen. Moderne Maschinen, die in einem digitalisierten Produktionsverbund zum Einsatz kommen, müssen sozusagen nach links und rechts schauen und vorausschauend mit anderen Systemen kommunizieren. Der intensive horizontale M2M-Datenaustausch und die zunehmende, vertikale Integration von Maschinendaten erfordert vollkommen neue Lösungskonzepte für die Lenkung der damit verbundenen Datenströme“, betont Aschl.
Neue Herausforderung Datenströme
Durch die spezifischen Anforderungen von Smart Factories nach äußerst flexiblen Produktionsprozessen und der gleichzeitig hohen Erwartung an Qualität und deren Dokumentation sowie Nachvollziehbarkeit entstehen neue Applikationsfelder. Die Domäne der Verarbeitung von Produktions- und Anlageninformationen wird dabei von der IT bis in den Bereich der Maschinenautomatisierung ausgedehnt. Es gilt, direkt an der Maschine Daten zu ermitteln, aufzuzeichnen, zu verdichten und als Upstream an überlagerte Datenspeicher weiterzuleiten. Auch Downstreaming von Daten bringt neue Möglichkeiten: die transparente Verfügbarkeit riesiger Datenmengen erlaubt es, die erforderlichen Informationen gefiltert direkt an die Maschine zu liefern. Aschl erläutert zum Thema Datenhandling noch eine weitere Geschäftsdimension für die Hersteller von Maschinen und Anlagen: „Produktionsunternehmen erwarten heute mehr als nur die Lieferung und Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen nach einer bestimmten Spezifikation. Sie fordern von ihren Geschäftspartnern einen klaren Nachweis über die Leistung, Verfügbarkeit und Produktivität der gelieferten Anlagen. Da diese Kennzahlen jedoch nicht nur von der Anlage selbst, sondern maßgeblich auch von den Peripheriesystemen abhängen – etwa von der Intralogistik für Beschickung und Weitertransport – gibt es klarerweise ein verstärktes Interesse an lückenloser Dokumentation und Aufzeichnung sämtlicher Maschineninformationen.“ Alle modernen Steuerungs-CPUs von Sigmatek bringen die dafür erforderlichen Interfaces, Protokolle und Funktionen mit. Eine umfassende Palette an Werkzeugen für das Sichtbarmachen dieser Informationen direkt an der Maschine steht bereit. Nach wie vor finden die bewährten Dienste wie Webserver und VNC ihre Anwendung, selbst ein von der Steuerung initiierter Dateitransfer – auch über Netzwerkgrenzen hinweg – ist Teil des Lösungsspektrums. Anwendern steht zudem die Möglichkeit offen, PDF-Dateien nicht nur Vorort darzustellen, sondern diese auch direkt in der Steuerung zu generieren, was neue Möglichkeiten für das Reporting z.B. in der Nahrungs- und Pharmaindustrie hinsichtlich CFR Part eröffnet.
OPC UA und Datenverschlüsselung
Eine standardisierte Kommunikation ist ein Muss für digitalisierte Produktionsstätten. Sigmatek hat den OPC-UA-Standard sowohl als Server- als auch als Client-Dienst implementiert. Diese Funktionalität nutzen heute immer mehr Kunden sowohl zur Anbindung der Maschinensteuerung an übergeordnete Scada-Systeme, als auch für den reibungslosen Datenaustausch mit Steuerungen anderer Hersteller. Aus Sicht von Sigmatek reicht der Nutzen von OPC UA jedoch wesentlich weiter, wenn an die Anbindung an Produktionsplanungs- und ERP-Systeme oder sogar an Cloud-Dienste gedacht wird. Auch im Umfeld von IT- und Datenlösungen ist OPC UA zu einem etablierten Standard herangereift und damit sind dem bidirektionale Austausch von Auftrags- und Prozessdaten die Bahnen geebnet. Sobald derartige Informationen die Unternehmensgrenzen verlassen, tritt ein weiterer Aspekt in den Vordergrund: Es geht um Datensicherheit und der damit verbundenen Verschlüsselung von Daten. Sigmatek trägt dieser Anforderung Rechnung: Die kompakten Steuerungssysteme unterstützen nicht nur SSL-Verschlüsselung sondern auch das bewährte VPN-Tunneling. „Anwender unserer ausgereiften Lösungen profitieren sowohl in den bewährten Steuerungsdisziplinen als auch in Form der vielfältigen Datenverarbeitungs- und Übermittlungsdienste, die bereits heute umgesetzt sind“, sagt Aschl. Dabei stehe OPC UA erst am Anfang seiner Möglichkeiten. „So wird etwa die Erweiterung um TSN in absehbarer Zukunft den praktischen Einsatzbereich und Nutzen für den Anwender nochmals drastisch erhöhen. Mit Varan gibt es ja bereits heute ein bewährtes, zu hundert Prozent deterministisches Echtzeit-Bussystem, das auch weiterhin das Rückgrat für zeitkritische Aufgaben an Maschinen mit Sigmatek-Automatisierung bilden wird.“ Der Vorteil für den Varan-Anwender besteht unter anderem darin, dass keine Konfigurations- und Einstellungsarbeiten an den Geräten vorzunehmen sind, um diese auf den Bus zu bringen, der auf Ethernet-Standard basiert. Das gilt auch dann, wenn Busteilnehmer ausgetauscht werden müssen, etwa im Servicefall. „Das ist ein Aspekt, den Betreiber von Smart Factories ganz klar als Vorteil wahrnehmen, da die Anlagenverfügbarkeit dadurch messbar steigt,“ betont Aschl.
Miniaturisierte, modulare Steuerungstechnik
Ziel bei Sigmatek ist es, nicht nur technologisch und leistungsmäßig anspruchsvolle Automatisierungskonzepte zu verwirklichen, sondern diese auch in einen Formfaktor zu bringen, der dazu beiträgt, die Gesamtkosten bei Maschinen und Anlagen zu reduzieren. Die besonders kompakte Bauform des S-Dias-Steuerungssystems eröffnet vielfältige neue Einsatzmöglichkeiten. Die Baugruppen sind nur 12,5mm breit, was auch das Standardrastermaß darstellt, dazu 104mm hoch und 72mm tief. Selbst die leistungsfähige CPU mit Dual-Core-Prozessor und Netzteil für integrierte Systemversorgung mit 24VDC ist gerade mal drei Raster breit. Konkret bedeutet das, dass der Platzbedarf für Maschinensteuerungen äußerst gering ausfällt. So können manche Maschinenbauer komplett auf den Einsatz eines Schaltschranks verzichten. Damit sparen sie nicht nur Kosten, sondern erlangen gleichzeitig große Gestaltungsfreiheit für das äußere Design der Maschine, da kein störendes Metallblechgehäuse mehr untergebracht werden muss. Für Sigmatek geht es aber nicht nur um eine Reduzierung der Baugröße, sondern um Wandlungsfähigkeit der Maschine bzw. Anlage. Für die Salzburger ist klar: die Zukunft führt weg von zentral installierten, aufwändigen Liniensteuerungen – hin zu Steuerungslösungen, die von mehreren CPUs organisiert werden. Jede CPU steuert eine jeweils überschaubare Funktionseinheit an der Maschine und tauscht sich mit den benachbarten Controllern nach Bedarf aus.
