Steuerungskonzepte Rauf oder runter?

Es ist noch ein weiter Weg, bis Industrie 4.0 großflächig umgesetzt ist. Eine Zwischenstation, die deutlich näher liegt, ist die Smart Factory, die intelligente Fertigung. Hierfür gibt es bereits unterschiedliche praxisnahe Demonstrationen oder sogar einsatzbereite Lösungen, wie nicht zuletzt auf der Hannover Messe zu sehen war. Über die ganze Anlage betrachtet ist ein entscheidender Teil die Modularität, die erst die geforderte Flexibilität in die Produktion bringt. Sie schafft die Voraussetzung für eine wirtschaftliche Produktion auch bei Losgröße 1. Innerhalb der Module jedoch ist die Konzeption keineswegs klar festgelegt. Im Gegenteil: hier gibt es teils völlig konträre Ansätze.

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Einer davon ist die zentrale Steuerung. Unter den Bedingungen einer modernen Automation sind dazu leistungsfähige Hard- und Software sowie eine schnelle und breitbandige Netzwerk­infrastruktur vonnöten. Nicht nur, dass die Zahl der verwendeten Komponenten stark gestiegen ist und damit die Komplexität der Lösungen zunimmt. Auch der Umfang der erzeugten und zu verarbeitenden Daten wächst dramatisch, da nicht nur Mess- und Zustandsdaten der Maschine anfallen, sondern die Komponenten ebenso Metadaten über den eigenen Zustand liefern. Ein leistungsfähiger PC oder eine High-End-SPS kann diesen Datenstrom bewältigen und die Maschine oder Anlage von zentraler Stelle aus steuern. Damit einhergehend ist auch eine zentrale Datenhaltung möglich, sprich: das Erfassen und Speichern des Inputs sämtlicher Komponenten aus den darunter liegenden Schichten. So können diese auch miteinander in Verbindung gesetzt sowie an darüber liegende Ebenen – MES und ERP – weitergeleitet werden.

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Ein deutlich anderes Konzept ist die Verwendung intelligenter Komponenten. Statt einer zentralen Steuerung gibt es hier auf verschiedenen Ebenen Lösungen mit integrierten Steuerungen, meist gezielt auf bestimmte Aufgaben spezialisiert. Auch hier geht die Entwicklung hin zu höherer Intelligenz in den Komponenten, wie zum Beispiel eine Frequenzumrichter-Serie, die mit integrierter SPS ausgestattet ist. Auch Safety-Funktionen werden immer öfter als zusätzliche Funktionalität integriert. Damit die verfügbaren Daten jenseits einer zentralen Steuerung direkt zwischen den einzelnen Komponenten umfassend ausgetauscht und verarbeitet werden können, bedarf es entsprechender Standards für die M2M-Kommunikation. OPC UA hat sich hier inzwischen etabliert und wird von einer immer größeren Anzahl von Komponentenherstellern unterstützt.

Diese Art der dezentralen Steuerung hat auch Konsequenzen auf Seiten der verfügbaren Daten. Denn wenn diese auf tiefer liegenden Schichten verarbeitet werden, müssen sie nicht zwingend nach oben durchgereicht werden. In diesem Fall stehen sie auf MES- und ERP-Ebene nicht zur Verfügung.