Meilenstein der Automation: Sensorik „Der Sensor wandelt sich vom Signalgeber zur Datenquelle“

Wie sich die Automatisierung in Zeiten der Digitalisierung verändert und welche Rolle die Sensorik noch spielt, erklärt der CEO von Pepperl+Fuchs Dr. Gunther Kegel im Gespräch mit der elektrotechnik.

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Dr. Kegel, Sie kennen den Markt der Automatisierung seit Jahrzehnten, welche Entwicklungen haben ihn besonders geprägt?

Die Automatisierung hat sich immer wieder neuester Technologien bedient, die ihren Ursprung in ganz anderen Wissens- und Anwendungsbereichen hatten. Diese neuen Technologien wurden dann in die Produkte, Systeme und Lösungen der Automation integriert und führten immer wieder zu sprunghaften Verbesserungen des Kundennutzens. Dabei wurden alte Technologien in der Regel nicht verdrängt: In den Anlagen stellen die Automatisierungen bis heue eine Koexistenz unterschiedlicher Technologiegenerationen sicher.

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Welche Rolle hat die Sensorik dabei gespielt?

Auch der einfachste automatisierte Regelkreis besteht immer aus Sensor, Aktuator, Regler und Prozess. Der Sensor ermittelt physikalische, geometrische, strukturelle sowie chemische und biologische Zustände eines Prozesses und wandelt diese in elektrische, heute zumeist digitale Signale um, ist also die Schnittstelle zwischen realem Prozess und dem Automatisierungssystem und damit ein mechatronisches System zumeist mit eingebetteter Software. Somit war die Sensorik immer die entscheidende ‚enabling technology‘, die Automatisierer selbst für ihre ureigensten Zwecke entwickeln mussten und müssen.

Pepperl+Fuchs hat schon immer frühzeitig neue Lösungen und Märkte erkannt, was ist Ihr Rezept, wie gehen Sie vor?

Es ist ein wesentliches Kennzeichen innerhalb der Entwicklung mittelständischer Unternehmen, dass man sich nicht starr an einmal erprobte Erfolgsrezepte klammern sondern opportunistisch – heute würde man sagen agil – die sich bietenden Chancen wahrnimmt. Dabei durchlaufen viele Unternehmen vergleichbare Entwicklungsstufen bis sich, oft Jahrzehnte nach der Gründung, Geschäftsmodelle im Kern des Unternehmens verfestigen. So auch Pepperl+Fuchs: Erst 15 Jahre nach der Firmengründung hat man sich erstmals mit einem ersten industriellen Sensor beschäftigt und es dauerte weitere 20 Jahre bis daraus der Kern der heutigen Geschäftsbereiche ‚Fabrikautomation – industrielle Sensorik‘, und ‚Prozessautomation – Explosionsschutz‘ wurden.

Hat Ihr bisheriges Geschäftsmodell mittel-/langfristig Bestand, und welche neue Geschäftschancen und -modelle erkennen Sie ganz generell für die Zukunft?

Sensorik wird in einer zunehmend digitalisierten Welt eine stark wachsende Bedeutung bekommen, insofern ist unser Geschäftsmodell „Industrielle Sensorik“ auf jeden Fall zukunftsfähig, wenn auch Sensorik 4.0 anders aussehen wird als die Sensoren, die wir vor 10 oder 20 Jahren entwickelt haben. Sensorik 4.0 steht für Sensoren, die über ein vollständiges digitales Abbild verfügen und sich so mühelos in alle offenen Kommunikations- und Netzwerkstandards der Zukunft integrieren lassen. Der Sensor wandelt sich vom ‚Signalgeber‘ zur Datenquelle. Die sensorischen Daten werden nicht mehr nur in einem einzigen, geschlossenen Regelkreis verwendet, sondern stellen ihre Daten im Sinne eines Dienstes vielen Anwendungen oder Aspekten zur Verfügung. Auch der echtzeitfähige Regelkreis ist in Zukunft nur noch eine Anwendung die den Dienst einer sensorischen Datenquelle beansprucht.

Stichworte IoT, Industrie 4.0, Big Data: Wie wichtig ist das Thema Sensorik und Feldbustechnik für die Digitalisierung?

Ohne Sensorik 4.0 im beschriebenen Sinne kein Industrie 4.0. Sensoren erzeugen ‚gelabelte‘ Daten, die sich für den heutigen Algorithmus der ‚big data analytics‘ und ‚artifical intelligence‘ hervorragend eignen. Auch hier gilt ohne ‚gelabelte‘ Daten werden wir die Potentiale heutiger Automatisierungssysteme nur zu einem Bruchteil haben. Anders sieht das in der Feldbustechnik aus. Die heutigen Übertragungsprotokolle und die automatisierungsspezifischen physikalischen Schichten der Feldbusse werden je nach Branche in den nächsten 5 bis 20 Jahren vollständig durch IP-fähige Kommunikationssysteme ersetzt werden. Aber auch diese Systeme brauchen industriellen Explosionsschutz, funktionale Sicherheit, kurz Latenz, maximale ISO-Synchronität etc.; haben also eine industrielle Ausprägung die heutigen bewährten Feldbussystemen nicht ganz unähnlich sein wird.

Ohne Sensorik-Hersteller geht es also nicht. Wie nutzen Sie Ihre Schlüsselposition?

Wir sind mit großer Anstrengung dabei, unsere Produkte I4.0 fähig zu machen. Dabei unterstützen wir unsere Kunden auch in datentechnischer Integration unserer Sensoren bis hin zur Gestaltung von Software-Systemen, die die Sensordaten in neuen Geschäftsmodellen nutzen. Für diese Integrationsdienstleistungen haben wir eigenes das Unternehmen Neoception gegründet. Neben diesen externen Anforderungen an die Sensorik und die Kommunikationstechnik von morgen gibt es aber jede Menge Innovationen, die sich auf Funktionalität und Leistungsvermögen der Sensorik bezieht.

Welche Kernthemen wollen Sie weiterentwickeln, welche Ideen bewegen Sie, was wollen Sie anders machen als bisher und wie investieren Sie dafür?

In der Sensorik ist neben der Querschnittsthematik Sensorik 4.0 vor allem die Mehrdimensionalität unserer Sensoren und Systeme ein klar gestecktes Ziel. Wenn Maschinen und Anlagen über die Grenzen von Fabrikhallen hinaus autonom kollaborieren sollen braucht jeder Maschinen- und Anlagenteil vermehrt die Fähigkeit, ein vollständiges Abbild der für ihn relevanten Umgebung jederzeit abrufen zu können. Sensorik entwickelt sich vom Signalgeber zum 1,2 oder 3-dimensionalen Abbild der gesamten Prozessumgebung. Diese mehrdimensionalen Bilder müssten dann durch sehr mächtige Softwaresysteme verarbeitet werden um aus dem Umgebungsbild eine intelligente Maschinenstrategie abzuleiten.

Diesbezüglich haben wir massiv in Softwarekompetenzen investiert. Mittlerweile gehören zu Pepperl+Fuchs sechs Unternehmen bzw. Joint Ventures, die sich ausschließlich mit Software dominierter Systemtechnik befassen. Aus diesen Aktivitäten wollen wir in Zukunft einen eigenen dritten Geschäftsbereich gestalten.

Sensorik

Meilenstein der Automation: Vom Näherungsschalter zu Industrie 4.0

Wie wirkt sich die zunehmende Digitalisierung auf Ihr eigenes Unternehmen aus? Setzen Sie bereits eine Digitalisierungsstrategie um?

Wir teilen Digitalisierung zunächst in vier wesentliche Wirkungsbereiche auf:

Smart Products, Smart Series,

Smart Production Processes,

Smart Business Processes,

Smart Collaboration.

In jedem Wirkungsbereich untersuchen wir die möglichen Effizienzpotentiale der Digitalisierung. Prozesse mit identifizierbarem Potenzial werden dann zunächst optimiert, dann standardisiert und schlussendlich digitalisiert.

Wie sieht Ihre hauseigene digitale Agenda denn aus?

Die einzelnen Digitalisierungsprojekte haben wir in einer digitalen Agenda gebündelt und jeweils den vier Wirkungsbereichen zugeordnet. So ist eine Pepperl+Fuchs spezifische ‚digitale Agenda‘ entstanden, die wir jetzt Projekt für Projekt abarbeiten.

Und welche Technologien werden in puncto Digitalisierung von Ihren Kunden derzeit schon nachgefragt?

Das sind drei große Themen:

Erstens Mobile Computing – Smartphones und Tablets halten Einzug in die Fabriken und Anlagen.

Zweitens zwei- und dreidimensionale Messtechnik – Scanner und 3D Kameras erfassen immer komplexere Szenen, die mittels Software zu Systemen und Lösungen komplettiert werden.

Drittens Datenintegration – Heute bereits verfügbare Daten müssen aus den geschlossenen Automatisierungssystemen heraus verfügbar gemacht werden und – neuen – Web-basierten Geschäftsmodellen zugeführt werden.

Sie sind sowohl in der Fabrik- als auch in die Prozessindustrie aktiv. Wie verändern sich hier die Kundenanforderungen und wie werden sich diese in der Zukunft entwickeln?

Automatisierung realisiert heute nicht nur effiziente automatische Abläufe sondern schützt Mensch und Umwelt auch vor den Gefahren, die von diesen automatisierten Anlagen ausgehen. Diese Schutzziele sind in der Prozessindustrie weitaus bedeutender als in der Fertigungsindustrie. Außerdem haben Anlagen in der Prozessindustrie häufig Lebenszeithorizonte von 20 bis 30 Jahren während in der Fertigung meist nicht mehr als 5 bis 10 Jahre Lebenszeit gewährleistet werden müssen. Diese fundamentalen Unterschiede schlagen sich auch in der Digitalisierungsstrategie wieder.

Darüber hinaus, welche technologischen Trends zeichnen sich für die Zukunft ab? Welche speziell in der Automatisierung?

Anknüpfend an das Software-Thema Digitalisierung mussten wir uns mit den Algorithmen und Systemen der künstlichen Intelligenz auseinandersetzen. Das wird der nächste Megatrend!

Wo bremsen aus Ihrer Sicht denn noch echte Hürden auf dem Weg einer schnellen Umsetzung in das Industrie 4.0-Zeitalter?

Unsere größte Sorge ist ganz klar der Nachwuchs vor allem in Deutschland. In einigen Jahren werden vor allem im Bereich der Ingenieure Personen in den Ruhestand gehen, die wir nicht mehr durch Absolventen von Hochschulen ersetzen können. Darauf müssen wir uns vorbereiten. Dazu gehören zum einen ein intensiviertes ‚employer branding‘ um auf dem Arbeitsmarkt stärker wahrgenommen zu werden. Zum anderen eine weitere Internationalisierung beziehungsweise Globalisierung der Ingenieurbereiche auch in Fertigung und Entwicklung. Schließlich müssen wir Anreize bieten, um Ingenieure und Ingenieurinnen gezielt aus dem – europäischen – Ausland anzuwerben.

Und ganz generell: Wo sehen Sie Pepperl+Fuchs in den nächsten Jahren? Und wie sehen Ihre persönlichen Ziele aus?

Globalisierung und technologischer Wandel stellen enormen Veränderungsanforderungen an uns und erfordern erhebliche Ressourcen. Die so entstehenden Kosten werden nur zu einem Teil durch höhere Effizienz gedeckt. Die globalen Märkte und neue Technologien müssten auch zu einer kontinuierlichen Erweiterung der Geschäfte führen. Deshalb ist Wachstum im angestammten Geschäft aber vor allem in den neuen digitalen Geschäftsgebieten das wichtigste Ziel der Pepperl+Fuchs Gruppe. Dabei wird die Frage von Nachwuchs auf der einen Seite und den sinnvollen Aufbau digitaler Kompetenz der angestammten Mitarbeiter auf der anderen Seite die wichtigste Herausforderung. Diesen Prozess mitzugestalten ist konsequenterweise auch mein wichtigstes persönliches Ziel.

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Intelligentes Multisensor-System in der Schweiz ausgezeichnet

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Einfach sicherer: Absolut-Positionierung nach SIL 3/PL e mit nur einem Sensor

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Mit IO-Link bereit für die Smart Factory

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