Smart Factory Upgrade auf Industrie 4.0: Wie die Fertigung von heute mit der industriellen Revolution von morgen Schritt halten kann

Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Industrie 4.0, Smart Production, Cyber Physical Systems, Internet der Dinge – Schlagworte, die die Diskussion um die Fertigungstechnik von morgen bestimmen. Bei einem Fabrikneubau mag dies bald vorstellbar sein. Doch wie kann die bestehende Fertigungsindustrie in Deutschland für den kommenden Technologiesprung fit gemacht werden?

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Die Graphite-Modellreihe von Red Lion Controls ist eine HMI-Lösung, die ein breites Spektrum vielseitig einsetzbarer Plug-in-Module mit Protokollkonvertierung, Datenaufzeichnung und Web-gestützter Überwachung und Steuerung für anspruchsvolle Umgebungen kombiniert.
Die Graphite-Modellreihe von Red Lion Controls ist eine HMI-Lösung, die ein breites Spektrum vielseitig einsetzbarer Plug-in-Module mit Protokollkonvertierung, Datenaufzeichnung und Web-gestützter Überwachung und Steuerung für anspruchsvolle Umgebungen kombiniert.
(Bild: Red Lion Controls)

Für Andreas Berz, Director of Sales DACH bei Red Lion Controls sind zwei grundlegende Voraussetzungen zu erfüllen, um eine bestehende Fertigung an die Anforderungen des Smart Manufacturing anzupassen:

  • eine gemeinsame, sichere und zuverlässige Kommunikationsinfrastruktur sowie
  • eine gemeinsame Datenbasis und Sprache
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„Kommunikation ist das wichtigste Element einer intelligenten Fabrik. Ohne sicheren und schnellen Informationsaustausch kann sie nicht funktionieren. Die Datenmengen und die Anzahl der kommunizierenden Geräte werden dabei um ein Vielfaches größer sein, als dies in einer heutigen Fertigung der Fall ist“, sagt Andreas Berz.

Danach wird die bisherige Trennung von Feldebene, Steuerungsebene, Betriebs-/ Prozessleitebene und Unternehmensebene - der klassischen Automatisierungspyramide – wegfallen. Der Informationsaustausch wird vielmehr über alle Ebenen hinweg stattfinden. Hinzu kommen sogar noch weitere Kommunikationsteilnehmer wie Lieferanten, Kunden und das zu produzierende Produkt selbst.

Verlässliche Kommunikation ist das A & O

Der Experte beschreibt weiter, dass die Kommunikation sowohl drahtgebunden als auch drahtlos, im Intranet und über das Internet stattfinden wird. Deshalb müsse die Kommunikations-Infrastruktur höhere Bandbreiten, höhere Zuverlässigkeit und höchste Sicherheit bieten können. Ethernet und TCP/IP werden als grundlegendes Element gesetzt sein, da sie sich als weltweiter Standard für die Kommunikationstechnik etabliert haben. Industrielle, robuste Switche mit besonders hoher Lebenserwartung sollten eine Selbstverständlichkeit sein.

„Auch wenn in der Fabrikumgebung wohl kaum extreme Temperaturschwankungen von -40 bis +85°C herrschen, und die IT-Komponenten wohl nie Vibrationen von 50g ausgesetzt werden, Geräte die für derartige Bedingungen geschaffen worden sind werden im Fabrikumfeld erst recht zuverlässig ihren Dienst verrichten“, unterstreicht er. Denn ein Ausfall der Netzwerkkomponenten würde fast unweigerlich einen Produktionsstillstand zur Folge haben. Darüber hinaus seien hohe Fehlertoleranz und redundante Strukturen ratsam.

Ein Gigabit ist das Minimum

Um die Datenmengen bewältigen zu können, muss neben der ausreichenden Bandbreite „ein Gigabit ist langfristig wohl eher das Minimum“ auch auf Managementfunktionalitäten geachtet werden, die dafür sorgen, dass Kommunikationslasten sinnvoll verteilt und priorisiert werden.

Switche müssen sich selber organisieren

Weil ein weiteres Element der Fabrik von morgen die Flexibilität und Reorganisation ist, muss auch die Kommunikationsinfrastruktur flexibel, modular und ad-hoc rekonfigurierbar sein. „Modulare Switche sind hervorragend geeignet, müssen aber Funktionen wie die Austauschbarkeit während des laufenden Betriebes, oder die automatische Selbstkonfiguration mit sich bringen“, erklärt Andreas Berz weiter. Ratsam findet er, durch zunehmende Komplexität der Netzwerke, auch automatisierte Lern- und Konfigurationsprozeduren innerhalb der Switche. „Denn in einem sich ändernden Produktionsgeschehen kann ein Mensch nicht mehr die Übersicht behalten.“ Die Switche müssen sich selber organisieren und der Mensch kann über eine Monitoring-Funktion die Vitalität seines Netzwerkes beobachten. Im Falle einer drohenden Überlastung oder eines Fehlers bekommt er automatisch Meldung und kann eingreifen.

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