Durchgängige Digitalisierung von Produkten

Adolphs (Pepperl+Fuchs): Wir haben das letzte Jahr primär dazu genutzt, das Thema auf allen Ebenen und bei allen Unternehmen publik zu machen. Die Meinungen zu Industrie 4.0 reichen von „machen wir schon seit 20 Jahren“ bis hin zu „solch dezentrale Strukturen will der Anwender doch gar nicht“. Ich denke, dass aber die Mehrheit der Verantwortlichen inzwischen verstanden hat, dass Industrie 4.0 zunächst einmal nicht viel mehr als den Einzug der Internet-Technologien und der Cloud in die Automation beschreibt. Diese, von der IT-Industrie schon weit entwickelten Ansätze, finden permanent mehr Anwendungen in unserem Umfeld. Insofern werden wir auf der kommenden SPS IPC Drives wieder neue Ansätze und Produkte finden, die den Weg in Richtung Industrie 4.0 ebnen, auch wenn es manchmal gar nicht explizit draufsteht.

Bent (Phoenix Contact): Der Kern von Industrie 4.0 liegt in der intelligenten Vernetzung von Geschäftsprozessen, Maschinen, Produkten, Komponenten und Menschen. PC- und Wireless-Technologien, Web-Mechanismen, Ethernet- und Profinet-Netzwerke sowie Security-Techniken sind daher schon heute integraler Bestandteil unterschiedlicher Produkte für die industrielle Automation. Industrie 4.0 stellt also ein Leitbild für die Weiterentwicklung der Fertigung hin zu einer datentechnisch integrierten, intelligenten und adaptiven Produktion von Morgen mit den Mitteln der Kommunikations- und IT-Technologie dar. Im Rahmen der Plattform Industrie 4.0 erarbeiten Unternehmen der Industrieverbände Bitkom, VDMA und ZVEI die notwendigen Technologien und beschäftigen sich mit deren Umsetzung in innovative Produkte, Systeme und Lösungen sowie Standards.

Cord (Lenze): Der Paradigmenwechsel, der mit Industrie 4.0 beschrieben wird, ist eine Abkehr von starren Fertigungssteuerungssystemen. Zukünftige Produktionseinrichtungen werden autonom sein und arbeiten selbstorganisierend. Demnach rückt die Fähigkeit der einzelnen Komponenten, miteinander zu kommunizieren und Informationen intelligent auszutauschen, mehr und mehr in den Vordergrund. Die Produktion wird durch die Vernetzung wesentlich flexibler. Der Datenaustausch zwischen Maschinen, Produkten und Werkstücken ermöglicht eine schnelle Reaktion auf sich ändernde Anforderungen. Entscheidend ist dabei die Automatisierungstechnik der Maschinen, denn in der Maschinensteuerung werden die unterschiedlichsten Informationen gesammelt und der virtuellen Datenwelt zur Verfügung gestellt. Die Maschinensteuerung wird sozusagen zur wichtigsten Datenquelle von Industrie 4.0. Insbesondere die großen Hersteller, beispielsweise in der Konsumgüterindustrie, unterstützen Industrie 4.0 und fordern bei Ihren Lieferanten und den Standardisierungsgremien entsprechende Standards.

Eisenbeiss (Siemens): Der Erfolg produzierender Unternehmen hängt ganz entscheidend davon ab, wie schnell und effizient sie mit neuen Produkten auf veränderte Anforderungen und Trends im Markt reagieren. Ultimatives Ziel ist Industrie 4.0, deren Realisierung über die digitale Unternehmensplattform führt. Hier werden die Welten des Produktdesigns und der Produktionsplanung, des Produktionsengineerings und der laufenden Produktion bis hin zum Service durchgängig ineinander greifen. Die ersten Schritte sind getan. Integrierte Produktionsabläufe und eng verzahnte Verbindungen von Soft- und Hardware verfolgt Siemens bereits seit der Einführung von Totally Integrated Automation (TIA), der offenen Systemarchitektur, die das effiziente Zusammenwirken aller Automatisierungskomponenten ermöglicht.

Höfling (Sick): Im Prinzip sind wir dankbar für die Diskussion um Industrie 4.0. Smart Sensors, die voll in das Automatisierungsnetzwerk eingebunden sind, können vor Ort, direkt in der Maschine, schnellste Prozesse unterstützen und in Richtung Steuerungs- und Leitungsebene wichtige Prozessinformationen bereit stellen, zum Beispiel für die bedarfsgerechte Wartung der Maschine oder auch nur des Sensors selbst. Dies geht weit über die Standardaufgaben eines Sensors hinaus. Schnelle und hochflexible Umrüstungen von Maschinen werden so überhaupt erst möglich. Insofern gehen wir davon aus, dass Industrie 4.0 den Automatisierungsgrad weiter steigern wird. Dafür sind wir bestens gerüstet.

Pilz (Pilz): Die Diskussion im Zukunftsprojekt Industrie 4.0 bringt viele unterschiedliche Bereiche und Industrien, sowohl Anwender als auch Anbieter, an einen Tisch. Die Digitalisierung der Produktion wird schrittweise erfolgen. Vielleicht wird man erst in 10 Jahren rückblickend den Umfang des evolutionären Wandels auf diesem Innovationsfeld richtig erkennen. Es wird jetzt darauf ankommen, an den konkreten offenen Fragestellungen zu arbeiten. Wichtig ist es, das notwendige Bewusstsein zu schaffen. Hier sollten die Akteure des Zukunftsprojektes aktiv auf den Mittelstand zugehen und einen aktiven Wissensaustausch fördern. Ein weiteres Thema, das unsere Branche beeinflusst, ist Sicherheit als erfolgskritischer Faktor für Industrie 4.0. Hier entwickelt Pilz Lösungen im Sinne des Zusammenspiels von Safety und Security.

Sondermann (SEW): Das Thema Industrie 4.0 hat im letzten Jahr sicherlich Einzug in viele Unternehmen der industriellen Automation genommen – mit der Zielsetzung, die theoretischen Ansätze der Umsetzungsempfehlungen zu Industrie 4.0 in konkrete Lösungsansätze zu überführen. Bei diesen Lösungsansätzen wird man zum Teil auf vorhandene Basistechnologien zurückgreifen können. Jedoch müssen auch neue Strukturen in Hardware und Software definiert und entwickelt werden. Diese Vorgehensweise zu Industrie 4.0 sehen wir mehr als eine geplante Evolution, anstatt einer industriellen Revolution. Bei der Integration der verschiedensten Automatisierungskomponenten und der Anbindung an die Produktions-IT-Systeme werden die Schnittstellen bezüglich Standardisierung und Normung eine wichtige Rolle spielen. Nur über eine Vernetzung aller Komponenten können die Zielsetzungen von Industrie 4.0 erreicht werden und damit einen Mehrwert für die Anwender bieten.

Wolf (Turck): Ein wesentlicher Teil von Industrie 4.0 ist die evolutionäre Weiterentwicklung des CIM-Gedankens (Computer-integrated Manufacturing), ergänzt um die neuen Möglichkeiten, die das Internet sowie neue Kommunikationstechnologien mit sich bringen. Wir sehen, dass immer mehr Intelligenz in die untere Ebene der Automatisierungspyramide einzieht, was eine grundlegende Voraussetzung für Industrie 4.0 ist. Doch bis diese Diskussion wirklich zu einer breiten Umsetzung in der Praxis führt, wird noch einige Zeit ins Land gehen. Industrielles Ethernet ist ein gutes Beispiel dafür, dass die Branche zunächst fast ein Jahrzehnt über ein Thema diskutiert hat, bevor nennenswerte Verkaufszahlen zu vermelden waren.

Ziesemer (Endress+Hauser): Hier und heute ist Industrie 4.0 eher ein Denkmodell oder wenn Sie wollen auch eine Vision. Das ist sehr wichtig. Die Gestaltung der Zukunft fängt immer in den Köpfen der Menschen an. Industrie 4.0 hat als Voraussetzung das Internet der Ding‘. Das ist schon eine sehr konkrete Entwicklung. Wir sehen wie Ethernet in die Feldebene drängt, Webserver in Feldgeräten die Bedienung vereinfachen und WLAN breiten Einzug in die Automa- tisierung hält. Eine weitere wichtige Voraussetzung für Industrie 4.0 ist nun die Bearbeitung konkreter „use cases“. Nur so können wir die gegenwärtige „Flughöhe der Diskussion nahe am Universum“ verlassen und uns an die Arbeit machen. Denn dass Industrie 4.0 von erstrangiger Bedeutung für den Industriestandort Deutschland ist, kann nun wirklich von niemandem bestritten werden.

Adolphs (Pepperl+Fuchs): Dass das Thema Energieeffienz der Schlüssel bei der Energiewende ist, ist wohl allen Fachleuten klar. Leider kommt das in der öffentlichen Diskussion um die Frage der Energieerzeugung und -verteilung kaum vor. Viele Beispiele zeigen, dass Anlagen durch moderne und innovative Automation deutliche energieeffizienter arbeiten könnten. Hier steckt ein riesiges Potential, das wir nutzen müssen.

Bent (Phoenix Contact): Untersuchungen und Einschätzungen machen deutlich, dass der Energiebedarf in Deutschland durch die Nutzung von Automatisierungstechnik um bis zu 30 Prozent gesenkt werden kann. Somit ist die Automation der Schlüssel einer ressourceneffizienten Produktion. Neben der Verwendung von energieeffizienten Komponenten müssen Maschinen und Anlagen bedarfs- und nutzergerecht gesteuert werden. Im Zuge der Automatisierung werden daher Methoden bereitgestellt, um zum Beispiel Produktionsanlagen in der fertigungsfreien Zeit in den niedrigsten energetischen Betriebszustand zu schalten. Das Energiemanagement-System wird in die Anlagenautomatisierung migrieren und den Energieeinsatz nutzungsabhängig sowie ohne Einschränkung der Produktivität reduzieren.

Cord (Lenze): Die Steigerung der Energieeffizienz ist heute ein wesentliches Thema sowohl für die Verantwortlichen in den Produktionswerken als auch für den Maschinenbau. Nicht nur der Einsatz von energieeffizienten Komponenten sondern auch eine exakte Analyse des Energieverbrauchs einer Maschine ist für den Betreiber ein wesentliches Instrument für die Optimierung von Maschinen und Anlagen. Der Auswahl der optimalen Antriebskomponenten für eine bestimmte Applikation kommt dabei eine entscheidende Bedeutung zu. Lenze bietet dem Maschinenbau entsprechende Tools und auch Beratungsdienstleistungen an, um den Energiebedarf einer Maschine zu analysieren und zu optimieren. Für die Antriebsaufgaben einer Maschine werden verschiedene Lösungen gegenübergestellt und mit einer Energiebetrachtung versehen. So kann der Anwender ermitteln, was beispielsweise die energetisch optimale Lösung ist.

Eisenbeiss (Siemens): Der Einsatz eines betrieblichen Energiemanagementsystems in der Industrie gewinnt zunehmend an Bedeutung. Gründe dafür sind steigende Energiekosten, strengere Umweltauflagen oder eine angestrebte Zertifizierung nach der Norm ISO 50001. Betriebliches Energiemanagement trägt zu mehr Energieeffizienz bei, zur Steigerung der Produktivität von Anlagen und höherer Wettbewerbsfähigkeit – in allen Branchen. Es leisten schon heute die Automatisierungs- und Antriebsprodukte einen zunehmenden Beitrag zur Energieeffizienz.

Höfling (Sick): Selbstkonfiguration und Selbstoptimierung sind ganz wesentliche Aspekte, um Energie effizienter einzusetzen. Ohne intelligente, messende Sensoren ist dies undenkbar. Insbesondere unter dem Aspekt, dass Sensoren selbst nur geringfügig Energie verbrauchen, helfen sie die Aktorik so zu konfigurieren und zu optimieren, dass große Mengen Energie eingespart werden können. Die ISO 50001 zwingt die Unternehmen dazu, über alle Einsparmöglichkeiten nachzudenken. Daher werden künftig Investitionsentscheidungen noch stärker aus dem Blickwinkel Total-Cost-of-Ownership getroffen, gerade im Hinblick auf den Energieverbrauch.

Pilz (Pilz): Energieintensive Unternehmen müssen sich zukünftig Gedanken machen, wie sie das Energiemanagement in ihr Unternehmen einbinden. Die Produktion ist in der Regel der Bereich mit dem größten Energieverbrauch innerhalb eines Unternehmens, Maschinen und Anlagen weisen ein enormes Energieeinsparpotenzial auf. Das Thema Energieeffizienz muss deshalb eine der spezifischen Anforderungen sein, die bei der Entwicklung neuer Produkte und technologischer Weiterentwicklungen berücksichtigt werden. Ziel muss es sein, umweltfreundliche Produkte unter Verwendung von ökologischen Werkstoffen und energiesparenden Techniken zu entwickeln. Bei Pilz erfüllen die konfigurierbaren Steuerungssysteme Pnoz-multi 2 erhöhte Umweltstandards, indem sie bis zu 80 % weniger Leistung als vergleichbare Produkte benötigen.

Sondermann (SEW): Der Einsatz eines Energiemanagementsystems ermöglicht den Betreibern von Produktionsanlagen eine transparente Darstellung aller Energieverbräuche in einem Unternehmen. Auf Basis dieser Informationen können Maßnahmen zur Reduzierung der Energieverbräuche systematisch geplant und durchgeführt werden. Diese Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz in der Industrie werden maßgeblich durch die Antriebs- und Automatisierungstechnik unterstützt. Daraus werden auch neue Funktionalitäten erforderlich, z. B. bei der Antriebselektronik bezüglich der Leistungsdatenerfassung und -Kommunikation. Als weitere Maßnahme zum systematischen Energiemanagement sehen wir auch die Anforderung, dass für jede Automatisierungskomponente neben einem technischen Datenblatt ein ökologisches Datenblatt angeboten werden muss. Diese ergänzenden Informationen können Angaben zum „Carbon-Footprint“ sein, aber auch zur Material-Ressourcen-Effizienz und Recyclingfähigkeit.

Wolf (Turck): In der industriellen Produk- tion spielt das Thema Energieeffienz eine immer wichtigere Rolle, schon aufgrund der stetig steigenden Kosten. Hier können wir Automatisierer unseren Teil dazu beitragen, dem Anwender intelligente Lösungen für ein effizientes Energiemanagement seiner Maschinen und Anlagen anzubieten. Da das Turck-Produktportfolio im Wesentlichen im Niederspannungsbereich liegt, sind unsere Lösungen nicht unmittelbar betroffen. Sie benötigen nicht viel Energie, und so gibt es an der direkten Schnittstelle zu Turck auch wenig Einsparpotenzial. Auf die Entwicklungsaktivitäten der Hersteller von Niederspannungsgeräten dürfte die ISO 50001 daher keinen nennenswerten Einfluss haben. Schon jetzt unterstützen wir unsere Kunden beispielsweise mit intelligenten Sensoren bei der Optimierung ihrer Energiebilanz. Anders verhält es sich bei unseren Neubauten: Da ist es natürlich das Ziel, den Betrieb so effizient wie möglich zu gestalten, vor allem in Produktionsumgebungen. Von daher spielt die Energieeffizienz dort eine große Rolle.

Ziesemer (Endress+Hauser): Die Bedeutung der ISO 50001 für die weitere Einführung von Energiemanagementsystemen ist groß. Es braucht einen systematischen Ansatz um die Potenziale in der Industrie zu heben. Diese Potenziale sind immer noch groß. Wir schätzen 10 bis 20 % als mögliche Einsparungen im Energiebereich über die Unternehmen der Verfahrenstechnik im Lande. Das hat beste Wirkungen für die Gewinne der Unternehmen, für die CO2-Bilanz und für ein Gelingen der Energiewende.

Adolphs (Pepperl+Fuchs): Ich sehe Industrie 4.0 als einen Oberbegriff, der viele Sub-Trends beinhaltet. Insofern würde ich ungern weitere Trends neben die Diskussion um Industrie 4.0 stellen, sondern lieber das Augenmerk auf einzelne technologische Aspekte von Industrie 4.0 richten. So sehe ich z.B. in der Möglichkeit der direkten Ansprache von Komponenten der Automatisierungstechnik per wireless-LAN eine hervorragende Möglichkeit, die MMI-Schnittstelle einer Komponente vom Niveau „Taster und LED“ auf ein modernes App-Interface eines Smartphones oder Tablets zu verlegen. Dies ist möglich ohne Eingriff in die Steuerungs- und Verdrahtungsstrukturen des Automatisierungssystems. Hierzu können wir in Nürnberg erste Realisierungen sehen.

Bent (Phoenix Contact): Getrieben durch Industrie 4.0 sind Automatisierungsnetzwerk immer häufiger durch eine offene, IT-basierte Kommunikation sowie die Nutzung moderner Infrastruktur gekennzeichnet. Deshalb gilt es Sicherheitsrisiken zu minimieren, die aus bewussten oder unbewussten Ein- und Angriffen resultieren. Darüber hinaus muss die zunehmende Komplexität im Bereich Engineering und Bedienung beherrschbar bleiben. Um seine Aufgaben bestmöglich lösen zu können, benötigt der Anwender vielfältige Informationen. Das erfordert eine durchgängige Digitalisierung von Produkten, Produktionsmitteln und Prozessen, was eine Digitalisierung der mechatronischen Einheiten nach sich zieht.

Cord (Lenze): Künftig wird die Modularisierung von Maschinen eine immer größere Rolle spielen, um die vielfältigen Anforderungen gerade auch im Hinblick auf die oben genannten Trends von Industrie 4.0 effizient umsetzen zu können und gleichzeitig die Engineeringzeiten und -kosten im Griff zu behalten. Bereits in den vergangenen Jahren haben wir intensiv in die Entwicklung von standardisierter Software für modulare Maschinenkonzepte investiert. Als Steuerungshersteller müssen wir heute verstärkt als Softwareanbieter agieren und neben unserer Hardware auch Software vermarkten. Auch unsere Engineering-Tools unterstützen die Anwender bei der Modularisierung und Standardisierung in einem mechatronischen Entwicklungsprozess. Dem Anwender können wir so – trotz steigender Komplexität – eine einfache Lösung bieten.

Eisenbeiss (Siemens): Die Technologietrends sind nach wie vor softwareorientiert: zum Beispiel – Industrial Data Management: Höchste Entscheidungssicherheit für einen maximal wirtschaftlichen Anlagenbetrieb – durch Echtzeit-Zugriff auf alle wichtigen Daten, die im produktiven Betrieb anfallen. Industrial Security: Systematische Minimierung der Gefahr eines Angriffs auf Maschinen und Anlagen – durch konsequenten Einsatz von Sicherheitsmechanismen in die Automatisierung. Safety Integrated: zuverlässiger, lückenloser Schutz von Mensch, Maschine und Umwelt – durch nahtlose Integration von Sicherheit in die Standardautomatisierung. Integrated Engineering – weniger Zeit-, Kosten- und Arbeitsaufwand – durch konsistentes, ganzheitliches Engineering in allen Phasen des Produktionsprozess. Lösbar sind diese Aufgaben nur mit einem integrierten Ansatz, wie etwa dem TIA-Portal von Siemens, mit dem alle Automatisierungsprodukte wie Steuerung, HMI und Drives effizient innerhalb eines einzigen Engineering-Frameworks integriert werden.

Höfling (Sick): Die Technik selbst ist komplex und wird zunehmend komplexer. Insofern wird die Beherrschbarkeit technischer Komponenten und die Einfachheit in der Anwendung – am besten intuitiv – ein wichtiger Unterscheidungsfaktor der Anbieter. Bei Applikationslösungen verlangen Kunden immer stärker die volle Integration in das vorhandene Automatisierungssystem. Die Applikationslösung soll quasi voll in der Maschine „aufgehen“. Das passt wieder ganz zum Thema Industrie 4.0.

Pilz (Pilz): Die klassische SPS wird ihre Bauform, Architektur und Funktionalität im Hinblick auf Industrie 4.0 noch deutlicher verändern. Der Weg von einem zentralen Steuerungssystem zu dezentralen, autarken Funktionseinheiten, ist bereits vorgezeichnet. Die Dezentralisierung von Steuerungsfunktionen liegt im Trend, denn sie bringt Vorteile hinsichtlich der Flexibilität: einfachere Engineering-Prozesse und die identische Wiederverwendbarkeit einzelner Funktionsmodule. Im Sinne der Standardisierbarkeit wird der modulare Aufbau von Maschinen und Anlagen in den Fokus treten. Daher sind Lösungen gefragt, die einerseits in der Lage sind, Steuerungsintelligenz bis in die Feldebene zu verteilen und andererseits zu gewährleisten, dass die notwendige Vernetzung mehrerer Steuerungsfunktionen für den Anwender einfach zu handhaben bleibt. Mit dem Automatisierungssystem PSS 4000 verfolgt Pilz schon heute konsequent diesen mechatronischen Ansatz.

Sondermann (SEW): Die Energieeffizienz bei der elektrischen Antriebstechnik wird auch weiterhin ein Technologietrend im industriellen Umfeld bleiben. Dieser Trend wird auch maßgeblich dadurch unterstützt, dass die Energiewende in Deutschland nur mit einer deutlichen Steigerung der Energieeffizienz umsetzbar ist. Die Antriebstechnik bietet bereits heute vielfältige Möglichkeiten zur Energieeinsparung und wird auch den Technologietrend zu mechatronischen Antriebssystemen weiterhin vorantreiben. Neben dieser Techniksichtweise wird aber auch zunehmend die Betrachtung des gesamten Lebenszyklus einer Komponente, Maschine oder Anlage an Bedeutung gewinnen. Beschränkte Material- und Energieressourcen sowie die Wiederverwendung und Recyclingfähigkeit werden neue Eigenschaften in die Antriebs- und Automatisierungstechnik bringen.

Wolf (Turck): Intelligente Sensorik als Grundlage für eine zunehmend autarke Automation ist ein Thema, das unsere Kunden umtreibt. Das geht bei weitem nicht so weit, wie es der Industrie-4.0-Gedanke vermitteln will. Doch mit IO-Link oder RFID, um nur zwei Themenkomplexe zu nennen, haben wir immer mehr Möglichkeiten, die Wünsche der Kunden einer stetigen Effizienzsteigerung zu realisieren. Automatisierung findet nicht mehr nur in der eigentlichen Produktionslinie statt, sondern geht mehr und mehr darüber hinaus bis ins ERP-System des Kunden. Mit RFID-Systemen und einer geeigneten Systemanbindung lässt sich eine durchgängige Erfassung von Produkten oder Komponenten erreichen, vom Zulieferer bis zum Einsatz bei Endkunden. Im RFID-Bereich sehen wir eine verstärkte Nachfrage nach UHF-Lösungen mit höheren Reichweiten. Vor allem im Automobilbau gibt es Bestrebungen, einzelne Komponenten wie Stoßstangen oder Airbags mit Datenträgern zu markieren und über die Produktionslinie hinweg zu erfassen.

Ziesemer (Endress+Hauser): Die IT-Security hält Einzug in die Automation. Das ist sehr notwendig. Ohne diese Entwicklung wird es kein Internet der Dinge geben können. Strategien sind gefragt, Prozesse dafür und auch Technologien. Vor allem aber fehlt es an den Fachleuten. ge

www.endress.com, SPS IPC Drives: 4A-135

www.lenze.com, 1-360

www.pepperl-fuchs.com, 7A-338

www.phoenixcontact.de, 9-310

www.pilz.com, 9-370

www.sew-eurodrive.de, 3-420

www.sick.de, 7A-340

www.siemens.com/industrieautomation, 2-201

www.turck.com, 7-351