Automatisierung – Trends und Perspektiven

Bild 1. Industrie 4.0 bietet zahlreiche Chancen, Prozesse zu verbessern, birgt aber auch Risiken, beispielsweise bei der Datensicherheit. Bild: Krohne

Bezüglich Industrie 4.0 folgen der Theorie zunehmend auch Taten. Viele Experten sind überzeugt, dass erst weitere Koordinationen und gebündelte Aktivitäten der Industrie zusätzliche Veränderungen in Gang setzen werden. Diesen Standpunkt vertritt etwa Dr. Attila Bilgic, Geschäftsführer und CTO (Chief Technology Officer) der Krohne-Gruppe, Duisburg. „Die Industrie tut sich schwer damit, disruptive Denkansätze auf den Weg zu bringen. Noch viel schwerer tun wir uns allerdings damit, diese umzusetzen.“ Gut funktioniere indes die evolutionäre Entwicklung von Prozessen, Bild 1: „Wir beherrschen es, Dinge, die wir gut können, weiter zu verbessern.“ Bilgic empfiehlt deshalb, grundlegende Kernbusinessprozesse querzudenken. Ein Risiko besteht nach seiner Meinung darin, neue Chancen zu verpassen – mit dem Effekt, dass andere die Lücke schließen und in der Folge die gesamte Wertschöpfungskette ausfüllen. Echte Sieger werden die Chancen erkennen, welche Industrie 4.0 bietet, Bild 2 – und diese auch ergreifen.

Bild 2. Sowohl in der Fertigungs- als auch bei der Prozessindustrie helfen Automatisierungslösungen, Abläufe effizienter zu gestalten. Bild: Krohne

 

Anomalie-Erkennung zur Abwehr von Cyberangriffen

Den vielfältigen Chancen der Industrie 4.0 stehen zunehmend Fragen der Informationssicherheit gegenüber: Wie kann die Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit industrieller Geräte und Systeme gewährleistet werden? Das Forschungsprojekt „AnoKo“ (Koramis GmbH, Potsdam; ZeMa – Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik gemeinnützige GmbH, Saarbrücken) hat das Ziel, unerlaubte Zu- beziehungsweise Eingriffe in Produktionssysteme zu erkennen. Dies soll erreicht werden, indem das industrielle Kommunikationssystem einer Produktionsanlage in definierten Zeitabständen auf Abweichungen analysiert wird.

Das im Vorhaben AnoKo weiterentwickelte Anomalie-Erkennungssystem versetzt Betreiber in die Lage, ihre Produktionsanlagen vor Angriffen umfassender zu schützen. Dazu wird zunächst eine Design-Analyse ausgewählter industrieller Kom­munikationsprotokolle durchgeführt. Auf dieser Grundlage werden Beobachtungs- und Bewertungskriterien definiert sowie realisiert. „Mithilfe der Vorhaben-Ergeb­nisse können Anomalie-Erkennungssysteme leichter auf spezifische industrielle Protokolle angepasst und unter realen Bedingungen evaluiert werden. Diese Systeme können dann nachträglich in bestehende Anlagen integriert oder bei der Entwicklung zukünftiger Industrie 4.0-Anwendungen als Basisplattform genutzt werden“, schildert Dipl.-Ing. Heiko Adamczyk, Business Development, Security und Industrie 4.0 bei Koramis.

Daten-Analyse für eine bessere Benutzerführung nutzen

Daten analysieren und für Optimierungen nutzen: Dieser Megatrend spiegelt sich nicht nur in Sicherheitsthemen wider. Eine wesentliche Fragestellung lautet etwa, wie dank integrierter Daten-Analyse und -fusion eine verbesserte Benutzerführung von Bediener-Assistenz-Systemen möglich ist. Sie können dazu beitragen, Kosten zu senken, die durch fehlerhafte Teile und Prozesse in der Montage entstehen. Entscheidend in diesem Prozess ist die Frage, welche Daten sich zur Analyse heranziehen lassen, wie sie miteinander in Beziehung gesetzt werden und wie sich eine entsprechende Handlungsempfehlung gewinnen lässt. Mit Lösungswegen befassen sich Dipl.-Ing. Benno Lüdicke, Dipl.-Inf. Christoph Legat und David Renaud von Assystem, Paris/F. Eine Frage lautet beispielsweise, wie sich mit Daten-Analysen fehlerhafte Teile sicher identifizieren und damit vermeiden lassen. Hierzu ist es zunächst notwendig, die Prozessparameter zuverlässig aufzunehmen. Anhand der Daten-Analyse lässt sich dann die Abweichung quantifizieren und qualifizieren.

Vorausschauende Instandhaltung im Kontext von Industrie 4.0

Instandhaltungsprozesse automatisieren, mehr Effizienz in die Maschinenwartung bringen und schließlich eine vorausschauende Instandhaltung erzielen: Wie sich dieser Plan Schritt für Schritt erreichen lässt, zeigt ein aktuelles Forschungsprojekt der Sybit GmbH, Radolfzell am Bodensee, in Kooperation mit dem Schweizer Techno­logiekonzern Bühler mit Stammsitz in Uzwil. Deren Maschinen sind weltweit im Einsatz. Entsprechend aufwendig ist der gesamte Wartungsprozess.

Um den Reise- und Zeitaufwand für Servicetechniker zu reduzieren, kommen im ersten Schritt AR (Augmented Reality)-Brillen zum Einsatz. „Der Servicefachmann kann vom Büro aus weltweit Maschinen in Augenschein nehmen und zudem den Maschinenbediener ‚vor Ort‘ bei Wartungsschritten anleiten“, erläutert Sybit-Forschungsleiter Dr.-Ing. Jesko Elsner. Das bildet den Einstieg in eine effiziente Ferndiagnose, die Geld, Zeit und Aufwand spart. Durch die Kombination aus menschlicher Expertise, der visuellen Wahrnehmung durch die AR-Brille und die Daten, welche die Sensoren der Maschine permanent liefern, ist eine erfolgreiche Fernwartung möglich. Viele Probleme lassen sich bereits auf diese Weise beheben. Darüber hinaus wird es mithilfe der Ferndiagnose entscheidend effizienter, einen eventuellen Ersatzteil­bedarf zu erkennen und die benötigten Teile schneller zu versenden.

In dem Projekt geht es aber noch deutlich über den einzelnen Wartungsfall hinaus: Daten aus verschiedenen Instandhaltungssituationen werden gesammelt und automatisch vom System ausgewertet. So ergibt sich ein Muster häufiger Wartungsfälle, auf die Verantwortliche künftig noch schneller und systematischer reagieren können – bis hin zu einer vorausschauenden Wartung, die notwendige Wartungsintervalle noch exakter prognostiziert und somit ungeplante Stillstandszeiten weiter verkürzt. „Daraus können sich in Zukunft ganz neue Geschäftsmodelle für den Maschinenhersteller ergeben, etwa in der Kombination aus Wartungsservice und garantierten Produktionszahlen anstatt des reinen Verkaufs einer einzelnen Maschine“, erklärt Dr. Elsner.

Automationskongress analysiert die Trends

Einblicke in diese und weitere Themen gab der Fachkongress „Automation 2017“ im Kongresshaus Baden-Baden. Zu den Schwerpunkten zählten weiterhin Effizienzsteigerungen in der Projektierung automatisierter Anlagen, die Planung der Kommunikationsinfrastruktur für zukünftige Automatisierungssysteme sowie die Rolle der Industrie 4.0 und des „digitalen Zwillings“ im Lebenszyklus einer Anlage. Unter dem Link www.automatisierungskongress.de gibt es online weitere ausführliche Informationen.