Augmented Automation So sieht die Automatisierung von morgen aus

Autor / Redakteur: Kai Blümchen / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Zu den Voraussetzungen für den wirtschaftlichen Erfolg zählen heute die weltweite Vernetzung von Geschäfts-, Planungs- und Produktionsdaten. Deshalb gilt es neue Wege zu beschreiten, die Neogramm unter dem Begriff „Augmented Automation“ vereint – und den Rahmen der modernen Automatisierungswelt bilden soll.

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Abbildung 2: Verteiltes Informationssystem (Bilder: Neogramm)
Abbildung 2: Verteiltes Informationssystem (Bilder: Neogramm)

Heutzutage werden mehrheitlich Automatisierungssysteme eingesetzt, die den gestellten Anforderungen nicht genügen. Jedoch liegen bereits moderne und innovative Konzepte in der Schublade, die von anderen Disziplinen bekannt sind. Das Modell der verteilten Informationssysteme aus der Informatik kann auf die Welt der Automatisierung übertragen werden, um die geforderten Marktbedürfnisse zu erfüllen. Unter dem Einsatz bereits vorhandener Technologien (z.B. Ethernet und objektorientierte Programmierung), kann bereits heute die Automatisierung erweitert werden. Dies vereint der Begriff der „Augmented Automation“, der Automatisierung von morgen.

Definition Automatisierung

Laut Definition der Deutschen Industrienorm (DIN) beinhaltet das Automatisieren den „Einsatz künstlicher Mittel, damit ein Vorgang selbsttätig abläuft“. Ziel ist es, den Prozess bzw. die Anlagen so zu steuern, dass ein möglichst autonomer Ablauf gewährleistet ist. Die Prozesssteuerungen ersetzen den Menschen im operativen Ablauf und entlasten ihn hinsichtlich körperlich und psychisch belastender Arbeit. Ferner sind viele Prozesse erst durch Automatisierung möglich, da sie vom Menschen aufgrund der hohen Komplexitäts-, Genauigkeits- und Echtzeitanforderungen nicht beherrschbar sind. [1, 2]

Die Automatisierung hat eine lange Geschichte und reicht in ihrer momentanen Form bis in die 1950er Jahre zurück. In jüngster Zeit wird die Automatisierung immer mehr von der Informationstechnologie geprägt, welche vor allem durch raschen technologischen Fortschritt und Kreativität charakterisiert ist.

Seit den 1980er Jahren halt die Mikroprozesstechnik Einzug. Im Zuge dessen erreichte die digitale Signalverarbeitung und -übertragung eine bis dahin nie da gewesene Schnelligkeit und Präzision. In den folgenden Jahren entwickelten sich Standards für digitale Bussysteme. Es entstanden bidirektionale Verbindungen zwischen Sensoren und Prozessleitsystemen. All diese Entwicklungen erforderten eine umfassende Informationsverarbeitung und den vermehrten Einsatz von Software – ein Trend, der bis heute anhält. [3] Automatisierung kann auf verschiedenen Ebenen erfolgen. Bei der Einordnung hilft die Darstellung in der Automatisierungspyramide (Abbildung 1). Jeder Ebene kommen eigene Aufgaben zu, wobei die Grenzen je nach Art des Betriebs und der Produktion verschwimmen.

Aufgabenstellung für die Automatisierungsbranche

Die vorherrschende Marktdynamik in der Automatisierungsbranche hat Unternehmen in den letzten Jahren zu einem Umdenken bewegt. Stetig steigender Wettbewerbsdruck durch Globalisierung und fortwahrende Vernetzung der (neuen) Märkte, die Individualisierung der Kundenwünsche und die sich weiter verkürzenden Produkt- und Technologielebenszyklen fordern im Bereich der Automatisierung mehr Innovation, Flexibilität und Qualität.

Durch eine verbesserte Prozessautomatisierung können branchenunabhängig die Kosten gesenkt sowie die Produktivität und Effizienz gesteigert werden. So bleiben Unternehmen langfristig und auch international wettbewerbsfähig. Diese Ansicht vertreten auch diverse Branchenverbände und Institute, wie ZVEI, VDMA und VDI. Die horizontale und vertikale Integration von automatisierten Anlagen bedeutet eine durchgängige softwareseitige Modellierung und Kombination von Prozessinformationen auf allen Ebenen der Automatisierungspyramide. Dieser Zustand ist das höchste Ziel der Unternehmen, um alle Prozesse entlang der Wertschöpfungskette zu optimieren.

Automatisierung von morgen: Augmented Automation

Die Konzepte der Norm DIN EN 61131-3 stammen aus dem Jahr 1994. Mit der Norm einigte man sich auf fünf einander ergänzende textuelle und grafische Programmiersprachen, die bis heute weit verbreitet zum Einsatz kommen. [4]

Die Marktbedürfnisse haben sich seitdem stark verändert, ebenso die Technologien. In Zukunft werden webbasierte Anwendungen stärker das Bild moderner Maschinen- und Anlagensteuerung prägen. Der Markt fordert die weltweite Vernetzung von Geschäfts-, Planungs- und Produktionsdaten.

All das sind Voraussetzungen für wirtschaftlichen Erfolg. Es gilt neue Wege zu beschreiten, die unter dem Begriff „Augmented Automation“ vereint werden. „Augmented Automation“ bildet den Rahmen der modernen Automatisierungswelt. Es handelt sich um die erweiterte Automatisierung, die über den Tellerrand der vorherrschenden Technologien aus den letzten Jahrzehnten hinausschaut. Es werden dabei keine Spezifikationen festgelegt. Augmented Automation ist vielmehr ein Modell mit Schlüsselkonzepten, die mehr Flexibilität und Möglichkeiten in der Umsetzung bieten.

Systeme, die unter dem Blickwinkel der Augmented Automation entwickelt werden, haben den Anspruch ubiquitär (allgegenwärtig), autonom und effizient zu sein, sowie intelligent im Sinne des Gesamtsystems zu handeln. Transparenz ist ebenfalls ein wichtiger Baustein, ebenso Sicherheit und Dauerhaftigkeit. Um dem ubiquitären Anspruch zu genügen, ist ein wesentlich stärkerer Einfluss der Informationstechnologien erforderlich.

Die Vernetzung aller beteiligten Komponenten bildet das Rückgrat von Augmented Automation. Bei einer Maschine bzw. Anlage kann es sich um ein völlig verteiltes System handeln, das sich physisch an unterschiedlichen Teilen der Welt befindet, jedoch in seiner Zusammenarbeit ein großes Ganzes bildet. Ein Beispiel dafür, ist ein Kraftwerk, das mit vereinzelten Windkrafträdern zu einer Einheit wird. Von besonderer Bedeutung sind offen gestaltete Schnittstellen, über die komplette Systemwelten verbunden werden und damit eine flexible Systemkommunikation über alle Ebenen der Automatisierungspyramide ermöglichen. Sowohl horizontal, als auch vertikal.

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