Bestimm­te Norm als Stan­dard für zeit­ge­mä­ße Automatisierung

Der­zeit erlebt die Indus­trie einen tief­grei­fen­den Wan­del. Um auch künf­tig wett­be­werbs­fä­hig blei­ben zu kön­nen, set­zen immer mehr Unter­neh­men auf fort­schritt­li­che und IIoT-fähi­ge Tech­no­lo­gien zur Stei­ge­rung von Pro­fi­ta­bi­li­tät und Pro­duk­ti­vi­tät. Ins­be­son­de­re gilt es, die Poten­zia­le von Indus­trie 4.0 hin­sicht­lich mehr Resi­li­enz, Fle­xi­bi­li­tät und Per­for­mance frei­zu­set­zen. Doch der Umstieg auf die neu­en Lösun­gen fällt oft nicht leicht. Grund dafür ist die Art und Wei­se wie indus­tri­el­le Auto­ma­ti­sie­rungs­sys­te­me bis­her kon­zi­piert waren.
Denn obwohl der gegen­wär­ti­ge Stan­dard sich in der Ver­gan­gen­heit als durch­aus erfolg­reich erwie­sen hat, stößt er mit den Anfor­de­run­gen von Indus­trie 4.0 an sei­ne Gren­zen. Stand heu­te ent­schei­den sich Anwen­der oft für den durch­gän­gi­gen Ein­satz einer ein­zi­gen Auto­ma­ti­sie­rungs­ge­rä­te­fa­mi­lie – dabei spie­len bei­spiels­wei­se Schu­lungs­auf­wand für das Per­so­nal und die Ersatz­teil­hal­tung eine Rol­le. Dafür müs­sen die­se Anwen­der in vie­len Fäl­len jedoch not­ge­drun­gen wirt­schaft­li­che Nach­tei­le in Kauf neh­men, wenn z.B. die gewünsch­te Maschi­ne, die opti­mal in den Pro­duk­ti­ons­pro­zess passt, nicht mit der Haus- und Hof­tech­nik aus­ge­rüs­tet ist. Indus­trie 4.0 stellt also hier­bei oft einen Kom­pro­miss dar. Für die Defi­ni­ti­on und Rea­li­sie­rung ver­ket­te­ter Sys­te­me ist – egal in wel­cher Sys­tem­um­ge­bung – immer ein hoher Denk‑, Pro­gram­mier- und Test­auf­wand fäl­lig. Die für Indus­trie 4.0 erfor­der­li­che Fle­xi­bi­li­tät ist auf die­se Wei­se immer nur mit gro­ßem Auf­wand rea­li­sier­bar, ins­be­son­de­re, wenn die Ver­knüp­fung von Auto­ma­ti­sie­rungs- und IT- Welt – also “OT” und “IT” – ins Spiel kommt. So oder so kann der bis­he­ri­ge Stan­dard mit moder­nen Ansprü­chen an Fle­xi­bi­li­tät, Time-to-Mar­ket-Zei­ten, Resi­li­enz und Agi­li­tät nicht mehr mithalten.
Aus die­sem Grund ist Norm ein viel­ver­spre­chen­der Stan­dard für die Indus­trie der Zukunft. Auf Basis die­ses Stan­dards muss ein Auto­ma­ti­sie­rungs­pro­jekt nicht län­ger mit Blick auf die Sys­tem­spe­zi­fi­ka erdacht und kon­zi­piert wer­den. Das Engi­nee­ring fin­det ganz frei und fle­xi­bel auf der Soft­ware-Sei­te statt und die zen­tral ein­ge­rich­te­ten Pro­gramm­struk­tu­ren kön­nen voll­kom­men unab­hän­gig von der zugrun­de­lie­gen­den Hard­ware auf die ent­spre­chen­den Steue­run­gen ver­teilt wer­den. Auch im Fall spä­te­rer Nach- und Umrüs­tun­gen las­sen sich die mecha­tro­ni­schen Kom­po­nen­ten per Plug-and-Play-Prin­zip aus­tau­schen, ent­fer­nen oder hin­zu­fü­gen. Die­se Norm ermög­licht damit die vol­le Frei­set­zung der Poten­zia­le von Indus­trie 4.0.

Was ist IEC 61499?

Kurz und knapp: Norm IEC 61499 defi­niert ein gene­ri­sches Modell für ver­teil­te Infor­ma­ti­ons- und Steue­rungs­sys­te­me. Wie sie dabei die Ein­rich­tung und Ver­wal­tung moder­ner, ereig­nis­ge­steu­er­ter Auto­ma­ti­sie­rungs­sys­te­me opti­mie­ren kann, erläu­tern die fol­gen­den Punkte:
1. Hard­ware­un­ab­hän­gig­keit: Durch den Ansatz eines hard­ware­un­ab­hän­gi­gen Appli­ka­ti­ons­mo­dells ermög­licht IEC 61499 die Por­ta­bi­li­tät von Appli­ka­ti­ons­codes über Platt­for­men und Engi­nee­ring-Tools ver­schie­de­ner Her­stel­ler hin­weg. Auto­ma­ti­sie­rungs­an­wen­dun­gen, die für den Betrieb auf dem Sys­tem eines bestimm­ten Her­stel­lers ent­wi­ckelt wur­den, lau­fen auch auf dem Sys­tem eines ande­ren Her­stel­lers. Dabei kön­nen die Anwen­dun­gen sogar frei auf ver­schie­de­ne Gerä­te, wie bei­spiels­wei­se Steue­run­gen, intel­li­gen­te Antrie­be, IPC’s, Feld­ge­rä­te und Aktua­to­ren, ver­teilt werden.
Die grund­sätz­li­che Hard­ware­un­ab­hän­gig­keit ver­ein­facht und ver­kürzt das Engi­nee­ring erheb­lich und ermög­licht die Eta­blie­rung eines Plug-and-Pro­du­ce-Prin­zips in der Auto­ma­ti­sie­rung. Die vor­han­de­nen Pro­gramm­struk­tu­ren las­sen sich leicht auf neue Gerä­te auf­spie­len und im Fall von Umbau­maß­nah­men kön­nen sie unkom­pli­ziert ange­passt wer­den – hin­sicht­lich Fle­xi­bi­li­tät und Time-to-Mar­ket ein Quantensprung.
2. Vor­ge­fer­tig­te Funk­ti­ons­blö­cke: Beim Engi­nee­ring von Auto­ma­ti­sie­rungs­de­signs gemäß der Norm für zeit­ge­mä­ße Auto­ma­ti­sie­rung spie­len Funk­ti­ons­bau­stei­ne eine zen­tra­le Rol­le: der Anwen­der ver­bin­det die­se gra­fisch mit­ein­an­der und kann dabei auch auf stan­dar­di­sier­te her­stel­ler­un­ab­hän­gi­ge Bau­stein­bi­blio­the­ken zurück­grei­fen, um das Rad nicht immer wie­der neu erfin­den zu müs­sen. Die Ver­wen­dung sol­cher Funk­ti­ons­blö­cke ver­ein­facht das Engi­nee­ring unge­mein, da sich die Schnitt­stel­len und damit die Art und Wei­se der Kom­mu­ni­ka­ti­on zwi­schen den ein­zel­nen mecha­tro­ni­schen Kom­po­nen­ten aus der Bezie­hung der vir­tu­ell model­lier­ten Bau­stei­ne ergibt. Wer­den die Funk­ti­ons­blö­cke dann auf die ver­schie­de­nen Ziel­platt­for­men ver­teilt, kann die Kom­mu­ni­ka­ti­on zwi­schen den Kom­po­nen­ten auto­ma­tisch gene­riert wer­den. Ein wei­te­rer Vor­teil: Die vir­tu­el­len Funk­ti­ons­blö­cke las­sen sich gefahr­los inner­halb der Soft­ware­um­ge­bung tes­ten und simulieren.
3. Ereig­nis­ge­steu­er­te Anwen­dun­gen: Die Funk­ti­ons­blö­cke ver­fü­gen nicht nur über Ein- und Aus­gän­ge für Daten, son­dern auch für Events. Damit ist eine ereig­nis­ori­en­tier­te Model­lie­rung von Auto­ma­ti­sie­rungs­an­wen­dun­gen mög­lich, bei denen bestimm­te Funk­tio­nen und Abläu­fe nur dann getrig­gert wer­den, wenn bestimm­te Ereig­nis­se sie aus­lö­sen. Auf eine zykli­sche Pro­gramm­be­ar­bei­tung kann ver­zich­tet wer­den. Außer­dem lässt sich auf Basis der Ereig­nis­steue­rung die Auto­ma­ti­sie­rungs-OT mit wei­te­ren IT-Funk­tio­nen inner­halb einer Anwen­dung kom­bi­nie­ren. Zum Bei­spiel die vor­aus­schau­en­de War­tung kann hier­von pro­fi­tie­ren, da bestimm­te Maschi­nen­zu­stän­de selbst­stän­dig War­tungs­vor­gän­ge zum idea­len Zeit­punkt inner­halb des Betriebs­ab­laufs initiieren.