Prozesse werden agiler und effizienter

Was hat man sich unter Virtualisierung in der Automatisierungstechnik vorzustellen?

Im Wesentlichen werden dabei von physischen Komponenten wie Steuerungen, verwaltete Switches und HMIs virtuelle Versionen erstellt. Mehrere virtuelle Maschinen (VMs) lassen sich dann auf nur einer physischen Maschine ausführen, was die Ressourcennutzung verbessert und die Kosten senkt. Einfach ausgedrückt erleichtert die Virtualisierung die Entwicklung und Bereitstellung automatisierter Prozesse auf eine agilere und effizientere Weise.

Was sind die wesentlichen Vorteile der Virtualisierung?

Zunächst einmal die Ressourcenoptimierung. Da mehrere VMs gemeinsam dieselbe Hardware nutzen können, führt dies zu erheblichen Kosteneinsparungen und mehr Effizienz. Virtualisierung verbessert auch die Notfallwiederherstellungsfunktionen, indem sie schnelle Backups und Wiederherstellungen von VMs ermöglicht. Darüber hinaus gewährleistet sie eine hohe Verfügbarkeit, indem automatisierte Failover-Prozesse ermöglicht werden. Ein weiterer Vorteil ist eine einfachere Verwaltung von Automatisierungssystemen durch zentralisierte Steuerung und Überwachung. Dies macht die Wartung mehrerer physischer Geräte weniger komplex. Dann gibt es noch die Skalierbarkeit: Virtuelle Umgebungen lassen sich je nach Bedarf einfach nach oben oder unten skalieren.

Welche Rolle spielt die Virtualisierung in Automatisierungssystemen?

Sie entwickelt sich zu einem Eckpfeiler der modernen Automatisierungstechnik. Anwendungsbereiche für Virtualisierung reichen von der Fertigung und Prozesssimulation bis hin zur Produktentwicklung und Bedienerschulung. Dabei revolutioniert sie die Art und Weise, wie Branchen ihre Prozesse verwalten und verbessern. Durch die Abstraktion physischer Ressourcen sowie die Schaffung virtueller Umgebungen sorgt die Virtualisierung für einen Wandel, der die Effizienz und Skalierbarkeit von Automatisierungssystemen verbessert sowie die Kosten senkt. Zudem können Hersteller damit auch effektiver auf sich ändernde Anforderungen reagieren.

Was ist die Grundvoraussetzung für die Virtualisierung?

Eine wichtige Säule ist die softwaredefinierte Automatisierung (SDA): die vollständige Entkopplung von Hardware und Software. Dabei ist jede Hardware nicht mehr mit einer bestimmten Funktion verknüpft. Die übergeordnete Software übernimmt die Kontrolle, was den industriellen Betrieb effizienter und flexibler gestaltet. Zudem wird die Hardware agnostisch, sodass sich die Softwareschicht in verschiedenen Architekturen dazu nutzen lässt, die Skalierbarkeit, Flexibilität und Risikominderung des Systems zu unterstützen. Man benötigt keine spezielle Hardware mehr, um Prozesse auszuführen – ein virtualisiertes Gerät kann dieselbe Aufgabe erfüllen. Tatsächlich ist es möglich, Aufgaben wie Prozesssteuerung, Visualisierung und Datenanalyse mit derselben Hardware auszuführen.

Wie ermöglicht SDA die nahtlose Integration verschiedener Automatisierungstechniken?

Durch Virtualisierung, Orchestrierungstools und offene APIs ermöglicht SDA die nahtlose Integration von Automatisierungstechniken in ein einheitliches System. Dies optimiert die Ressourcennutzung und verbessert die Skalierbarkeit, was es einfacher macht, den sich ändernden Produktionsanforderungen gerecht zu werden. SDA unterstützt auch vorausschauende Wartung und Qualitätsverbesserungen durch Echtzeitdaten und -analysen und fördert so widerstandsfähigere und nachhaltigere Fertigungsprozesse.

Warum ist Flexibilität so wichtig?

Kundenwünsche ändern sich, also müssen sich auch die Produktionsprozesse weiterentwickeln. Wurde beispielsweise 1980 eine Anlage entworfen, ist diese kaum mehr als eine Input-Output-Anlage ohne komplexe Herausforderungen. Denkt man aber an Industrie 5.0, müssen wir neue Dienstleistungen einführen, wie kleinere Produktionschargen (hohe Anpassung). Die Anlagenplanung entwickelt sich weiter und die eingebaute Flexibilität ist der Kern des Erfolgs einer intelligenten Fabrik.

Welche Techniken bilden die Grundlage für die Virtualisierung in der Automatisierung?

Die drei wesentlichen Techniken sind: Hypervisor, Containerisierung und Orchestrierungstools.

Hypervisor sind die Softwareschichten, die es ermöglichen, mehrere VMs auf einem einzigen physischen Computer auszuführen. Beispiele sind VMware ESXi oder Microsoft Hyper-V. Bei der Containerisierung ermöglichen Container, wie sie von Docker und Kubernetes verwaltet werden, eine einfache Virtualisierung durch die Kapselung von Anwendungen und ihren Abhängigkeiten. Dies erhöht die Portabilität und Effizienz. Wir müssen auch Orchestrierungstools in Betracht ziehen, die die Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung von containerisierten Anwendungen automatisieren und einen nahtlosen Betrieb in virtuellen Umgebungen ermöglichen.

Welche Produkte und Lösungen bietet Advantech in dem Zusammenhang an?

Bei Advantech wenden wir das Konzept der Virtualisierung in verschiedenen Bereichen an, vom Edge-Bereich bis hin zu Rechenzentren. Für die Automatisierung von Umspannwerken ist beispielsweise der Power-Automation-Server ECU-579 für die Virtualisierung verschiedener Aufgaben ausgelegt. Im Transportwesen unterstützt das lüfterlose System ITA-260 die Edge-Virtualisierung für Anwendungen am Straßen-/Wegesrand. Für High-Performance-Computing/HPC führt unser Industrial- und Server-Motherboard ASMB-927, das mit Xeon-Prozessoren der neuesten Generation ausgestattet ist, mehrere VMs für anspruchsvolle Anwendungen aus. Und schließlich ermöglichen die Embedded-Automation-Computer UNO-137 und UNO-148 einen containerisierten Ansatz, um die softwaredefinierte Automatisierung in der Industrie flexibel zu gestalten.