Industrie 4.0 – so tickt der Markt

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HMS Industrial Networks GmbH
Emmy-Noether-Str. 17, 76131 Karlsruhe, Deutschland
[email protected], +49 721 989777-000
www.anybus.de | www.ixxat.de | www.netbiter.de
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Industrial IoT
Smart Grid
Smart Connected
Car
TV
Smart Cities
Smart
Building
Industrie
4.0
Big Data
Heterogene Netze
Feldbus/Industrial Ethernet/TCP/IP
PC Inverter Roboter HMI
Wearables
Infotainment
-Systeme
Smart
Home
SPS
Homogene Netze
TCP/IP-basierte
IP-Kommunikation
Die letzte Meile
Bild: HMS Industrial Networks
Smart
Factories
Commercial IoT
Cloud
IO
Smart- Laptop
phone
TV
Das Industrial IoT und das Commercial IoT mit ihren unterschiedlichen Kommunikationsstandards
Kommunikationstechnik als
Fundament für das Industrial IoT
Während weltweit der Begriff „Internet of Things (IoT)“ und hierzulande
der Begriff „Industrie 4.0“ immer populärer werden, bringt HMS nun
zusätzlich das „Industrial Internet of Things“ an den Start. Was dahinter
steckt und welche Rolle die Kommunikationstechnik dabei spielt,
erläutert Michael Volz, Geschäftsführer der HMS Industrial Networks
GmbH, am Beispiel seiner 4. Anybus-Generation.
„Eines steht fest: Im Zusammenhang mit dem IoT geht
nichts ohne Kommunikation“, sagt M. Volz. Dabei clustert er den übergreifenden Begriff IoT in zwei Bereiche:
das Industrial IoT (IIoT) und das Commercial IoT (CIoT).
In letztgenanntem fasst er Themen, wie Smart TV, Smart
Home, Connected Car, Wearables usw., zusammen. Zum
IIoT gehören aus seiner Sicht Smart Grid, Smart Cities,
Smart Factories sowie Industrie 4.0. „Der große Gegensatz in netzwerktechnischer Hinsicht ist, dass im CIoT
homogene Netze vorhanden sind: Hier herrscht die TCP/
IP-basierte Kommunikation vor“, so der Experte. Im Unterschied dazu finden sich im IIot eine Vielzahl unterschiedlicher Kommunikationsstandards wieder, angefangen bei
verschiedenen Feldbussystemen über unterschiedliche
Industrial-Ethernet-Standards bis hin zur TCP/IP-Kommunikation. „Die Anzahl der Bussysteme hat in den
vergangenen Jahren rasant zugenommen – und es kommen immer noch neue hinzu“, so M. Volz. „Das bedeutet
für das IIoT, dass die hier eingesetzten Geräte weder
heute noch morgen eine einheitliche Sprache sprechen
2
werden. Damit erhält die Kommunikationsschnittstelle
eine Schlüsselfunkt ion.“
Als anschauliches Beispiel führt er die sogenannte
letzte Meile an, unter der in der Automatisierungstechnik die Strecke zwischen den Steuerungen, zum Beispiel
SPS oder Industrie-PC, und ihren untergeordneten Feldgeräten verstanden wird. „In den Anfangszeiten der
Bussysteme sind hier fast ausschließlich Prozessdaten
über Feldbusse ausgetauscht worden – bei überschau
barer Datenmenge“, erinnert er. Heute böten IndustrialEthernet-Protokolle, wie Profinet, Ethernet/IP, Ethercat
und Powerlink, neue Möglichkeiten, wie die simultane
Übertragung von sowohl Echtzeit-Prozessdaten als auch
IT-Daten sowie sicheren E/A-Signalen über ein und dieselbe Leitung. Zudem würden integrierte 2-Port-Switche
die Installation vereinfachen und die Verfügbarkeit der
Anlagen dank integrierter Redundanzmechanismen erhöhen. M. Volz: „Auch wenn die für den Anwender nutzbaren Funktionen der einzelnen Bussysteme sehr ähnlich sind, haben die Busprotokolle im Detail wenig
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Bild: HMS Industrial Networks
Special
ie Anybus-Compactcom-40er-Serie in den Formfaktoren Chip, Brick und Embedded-Modul; diese 4. Generation
D
der Anybus-Lösungen ist „IIoT-ready“
gemeinsam. Und da es den einen Standard auch in Zukunft nicht geben wird, setzen Gerätehersteller zunehmend Multiprotokollschnittstellen, wie unsere AnybusSchnittstellen, ein. Auf diese Weise können sie ihre
Geräte mit der ganzen Vielfalt der industriellen Netzwerke verbinden.“
Schnelle, flexible Lösungen gefragt
In Zukunft werden die Datenvolumina und -geschwindigkeiten noch weiter steigen und das Thema Security
stärker an Bedeutung gewinnen. „Die Herausforderung
für Gerätehersteller liegt insbesondere darin, alle Kommunikationsfunktionen über eine einzige leistungsfähige Kommunikationsschnittstelle abzuwickeln. Geräte,
die diese Forderungen erfüllen, sind gut gerüstet für die
Zukunft mit Industrie 4.0 und dem IIoT“, ist M. Volz
überzeugt.
Die Experten für industrielle Kommunikation haben
den Trend frühzeitig erkannt und stellen mit der vierten
Generation ihrer Anybus-Kommunikationstechnologie
nun eine schnelle und zugleich flexible Lösung zur Einbindung von Automatisierungsgeräten in moderne, industrielle Kommunikationsnetze vor. „Unsere AnybusKommunikationsschnittstellen der 4. Generation, die
sogenannte 40er-Serie, unterstützen über eine einzige
Kommunikationsschnittstelle schnelle Realtime-Ethernet-Protokolle, wie Profinet IRT, Ethernet/IP, Ethercat
oder Powerlink, und führen darüber hinaus – quasi
simultan – auch IT-Funktionen, wie Zugriffe auf ge
räteinterne Webseiten, durch oder übertragen Diagnoseund Qualitätssicherungsdaten über TCP/IP-basierte ITProtokolle“, erklärt M. Volz. An einem CIoT-Beispiel
verdeutlicht er: „Ähnlich wie HD-ready-Fernseher werden Automatisierungsgeräte mit Anybus-Kommunika
tionstechnik der 4. Generation sozusagen ,IIoT-ready‘.“
Die Gen4 im Detail
Die Anybus-Compactcom-40er-Serie unterstützt alle gängigen industriellen Netzwerke, eignet sich aber insbesondere für Industrial Ethernet im High-End-Bereich,
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also für TCP/IP-basierte Applikationen mit großen Daten
mengen sowie für Feldbusanwendungen mit schnellen
Netzwerkzyklen. Sie basieren auf dem von HMS [1] entwickelten Anybus-NP40-Multiprotokoll-Chip und sind
als Embedded-Modul-, Brick- oder Chip-Lösung verfügbar. „Da die 40er-Serie praktisch ,Null Verzögerung‘
zwischen Applikation und Netzwerk hat, ist sie hervorragend für hoch performante, taktsynchrone Applika
tionen wie Servoantriebe geeignet“, so der Experte.
Weiter führt er an: „Egal, für welche Bauform man sich
entscheidet, die Softwareschnittstelle zwischen dem
Anybus-Kommunikations-Interface und dem Applika
tionsprogramm des Automatisierungsgeräts ist immer
gleich und weitgehend unabhängig vom jeweils eingesetzten Busprotokoll.“ Bei der vierten Generation der
Anybus-Technologie wurde die standardisierte AnybusSoftwareschnittstelle nochmals hinsichtlich Datendurchsatz, Netzwerkunabhängigkeit und Einfachheit der Integration in die Gerätesoftware optimiert. „Durch zwei
klar getrennte und voneinander unabhängige Kanäle
wird dem Thema Security bereits auf unterster Ebene
Rechnung getragen. Für die taktsynchrone Übertragung
der E/A-Daten wird der dreifach gepufferte Prozess
datenkanal verwendet. IT-Funktionen und Parameter
werden über einen Messaging-Kanal mit bis zu
1 524 Byte großen Datenbereichen übertragen“, erläutert
M. Volz.
Drei Formfaktoren
für unterschiedliche Kundenanforderungen
Mit den drei Formfaktoren, als Embedded-Modul, Brick
oder Chip, deckt HMS die unterschiedlichen Kundenanforderungen optimal ab. „Mit dem einbaufertigen, in
sich gekapselten Kommunikationsmodul kommen Gerätehersteller am schnellsten zum Ziel“, informiert der
Geschäftsführer. Bei diesem ist die komplette Hard- und
Software der Kommunikationsschnittstelle einschließlich der Steckverbinder auf einem kompakten Elektronikmodul integriert. Dies wird dann in einen entsprechend vorbereiteten Steckplatz im Automatisierungsgerät
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3
Special
Foto: Redaktionsbüro Stutensee
Trendstudie: Industrie 4.0 –
Einschätzung und Erwartungen
des Maschinenbaus und der
produzierenden Industrie
ichael Volz ist
M
Geschäftsführer
der HMS Industrial
Networks GmbH
in Karlsruhe
eingesteckt. „Mehr Freiheitsgrade bei der Auswahl der
Steckverbinder und der Positionierung des Moduls im
Automatisierungsgerät haben Entwickler, die das BrickModul verwenden“, sagt M. Volz und fügt für die dritte
Variante an: „Hersteller, die ihre Geräte in sehr hohen
Stückzahlen fertigen und daher oft auf Modularität verzichten, können schließlich auch den Anybus-NP40-Chip
nebst Softwarestacks lizenzieren. Auf diese Weise integrieren sie die Anybus-Kerntechnologie nahtlos in ihre
Geräteelektronik.“ Abschließend weist er noch darauf
hin, dass es HMS Solution Center gibt, die individuelle
Ausführungen nach Kundenanforderung realisieren.
Alle reden von Industrie 4.0. Aber keiner weiß wirklich,
was die betroffenen Unternehmen und Experten darüber denken. Dies sollen zwei Trendstudien ändern, die
von Think Company und der Dr. Linus Schleupner GmbH
in Zusammenarbeit mit dem VDE VERLAG realisiert wurden.
Im Rahmen des ersten Teils des Projekts wurden insgesamt 80 Hersteller von Automatisierungstechnik zu
ihrer Einschätzung der zukünftigen Entwicklung des
Themas sowie ihrer eigenen, weiteren Planungen befragt. Für den zweiten Teil gaben insgesamt 42 Hersteller aus dem Bereich Maschinenbau und produzierendes
Gewerbe ihre Meinung ab.
Alle Ergebnisse der Befragung von 42 Herstellern aus
dem Bereich Maschinenbau und produzierendes Gewerbe sind in einem 30-seitigen Bericht zusammengefasst, den Interessierte für 290 € + MwSt. beim VDE
VERLAG (Kerstin Grzechnik, [email protected],
Tel. 0 69/84 00 06-13 80) in Papierform oder als PDF erwerben können. Ebenfalls steht der Bericht der Befragung von 80 Automatisierungstechnikherstellern für
290 € + MwSt. zur Verfügung. Beide Berichte werden
zusammen für 390 € + MwSt. angeboten.
Literatur
[1] HMS Industrial Networks GmbH, Karlsruhe:
www.anybus.de
4
App
industrie
Special
zum Download
Ein wesentlicher BeE-Paper
standteil
unseres Specials Industrie 4.0 ist
die App Industrie 4.0
(für iOS und Android).
Sie stellt alle Beiträge
dieses Specials – auch
in Form eines E-Papers – zur Verfügung. Darüber hinaus
dient sie auch nachträglich als Quelle für aktuelle Informationen rund um das Thema Industrie 4.0. Ferner finden Sie darin Ankündigungen von themenrelevanten
Veranstaltungen über die Hannover Messe hinaus sowie viele weitere interessante Details.
Die kostenlose App Industrie 4.0 wird ab dem 13. April
pünktlich zur Hannover Messe verfügbar sein. Für den
kostenfreien Download folgen Sie bitte den Links auf
www.etz.de oder www.openautomation.de.
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industrie
„In der Welt der Industrie-Kommunikation wird es immer Neuerungen geben – aber auch langlebige, optimal
auf eine spezielle Lösung ausgerichtete Bussysteme. Für
eine zukunftssichere Investition ist daher vor allem eine
breite Vielfalt an Kommunikationstechnik wichtig, um
Zukunft und Vergangenheit zu verknüpfen“, betont
M. Volz. Er weist aber auch darauf hin, dass der Schritt
zu Industrie 4.0 noch mehr fordere: „Teamwork ist gefragt: Kommunikation über die Grenzen der Bussysteme
hinweg und schnelle Einbindung in Systeme, die die eigentliche Produktion und Planungsebene optimal koordinieren.“ In diesem Zusammenhang sieht er den Weg
der skalierbaren Leistungsauswahl mit einer flexiblen
Kommunikationsschnittstelle, wie sie die Anybus-Compactcom-40er-Serie bietet, als optimal an. Als konkreten Nutzen fügt M. Volz an: „Gerätehersteller sind mit
unseren Anybus-Modulen für die weitaus höheren
A nforderungen der Zukunft gerüstet und sparen im

Vergleich zu Eigenentwicklungen bis zu 70 % der Entwicklungskosten. Außerdem sinkt die Time-to-Market
beträchtlich“.(ih)
industrie
Fazit
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Special
Hannover Messe 2015:
Integrated Industry – Join the network!
Vom 13. bis 17. April findet die Hannover Messe 2015 statt. In diesem
Jahr vereint sie zehn Leitmessen unter einem Dach und folgt dem
Leitthema „Integrated Industry – Join the network!“. Über Details und
Hintergründe berichtet Dr. Jochen Köckler, Vorstand der Deutschen
Messe AG, im Interview.
Herr Dr. Köckler, Sie führen nun im dritten Jahr als
Leitthema der Hannover Messe „Integrated Industry“ mit.
Im letzten Jahr erhielt es den Zusatz „Next Steps“, in
diesem „Join the network!“. Bitte erläutern Sie kurz, was
Sie zur Wahl des diesjährigen Leitthemas bewogen hat
und welcher Intention es folgt.
Dr. J. Köckler: Integrated Industry ist das zentrale Industriethema unserer Zeit. Wir stehen am Beginn der
vierten industriellen Revolution. Dass wir in Hannover
bereits zum dritten Mal unser Leitthema in diesen Zusammenhang stellen, zeigt, dass die Hannover Messe die
Entwicklungen schon früh begleitet hat und seitdem
konsequent vorantreibt. Konkret steht „Integrated Industry – Join the network“ dafür, dass die wesentlichen
Herausforderungen von Industrie 4.0 nur im Netzwerk
zu bewältigen sind: Maschinenbau, Elektrotechnik und
IT müssen kommunizieren und kooperieren. Gleichzeitig steckt in unserem Leitthema aber auch der Aufruf
an sämtliche Unternehmen der industriellen Branchen,
Teil der Bewegung zu werden und sich zu fragen, inwieweit sie selbst fit für Industrie 4.0 sind. Aktuelle Umfragen zeigen, dass sich erst ein Viertel der Unternehmen
mit den durch Industrie 4.0 anstehenden Veränderungen beschäftigt. Das ist zu wenig. Und das will die Hannover Messe ändern!
Mit „Next Steps“ wurden im letzten Jahr die nächsten
Schritte in Richtung intelligenter, sich selbst organi
sierender Fabrik beschritten. Das ließ den potenziellen
Hannover-Messe-Besucher technologische Innovationen
im Zusammenhang mit Industrie 4.0 erwarten. Was er
wartet ihn konkret im Zusammenhang mit dem diesjäh
rigen Schwerpunkt?
Dr. J. Köckler: Das Spektrum handfester Beispiele aus
der Anwendung ist mittlerweile sehr groß. Stichwort
Smart Factory: Die Hannover Messe zeigt, was heute in
der Produktion dank Wireless-Sensoren, Machine-toMachine-Kommunikation, Big Data oder Cloud-Lösungen technologisch möglich ist. Oder nehmen Sie Roboter
systeme, die aufgrund ihrer flexiblen Einsetzbarkeit in
der Produktion zukünftig noch stärker eingesetzt werden. Auf der Hannover Messe sind Roboter zu sehen, die
mit neuester Sensorik ausgestattet sind, sich möglichst
einfach programmieren und intuitiv per Touchpad steuern
lassen. Ebenfalls ein wichtiges Thema im Zusammen-
r. Jochen Köckler, Vorstand der Deutschen Messe AG: „Die
D
wesentlichen Herausforderungen von Industrie 4.0 sind nur im
Netzwerk zu bewältigen: Maschinenbau, Elektrotechnik und IT
müssen kommunizieren und kooperieren.“
hang mit Industrie 4.0 sind Smart-Grid-Technologien
und das intelligente Zusammenspiel von konventio
neller und regenerativer Energie. In Hannover werden
Produkte und Lösungen gezeigt, die den Wandel des
Energiesystems hin zu einer zuverlässigen und wettbewerbsfähigen Versorgung ermöglichen. Auch Additive
Manufacturing, der sogenannte 3D-Druck, wird eines
der Hauptthemen der kommenden Hannover Messe sein.
Er ist ein wichtiger Teil von Industrie 4.0, weil er viele
Ansatzpunkte für neue Geschäftsmodelle und Kooperationen eröffnet.
(Wie) wird das Megathema Industrie 4.0, bei dem Net
working, die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle und
die Veränderung im Denk- und Handlungsprozess von
Mitarbeitern zunehmend Bedeutung erlangen, auch den
Charakter der Hannover Messe als weltweit größte In
dustriemesse verändern?
Dr. J. Köckler: Die Hannover Messe ist als weltweit
wichtigste Industriemesse ein Spiegelbild ihrer Märkte
und verändert sich mit ihnen, indem sie sich neuen Be-
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5
Special
dürfnissen und Herausforderungen flexibel anpasst. Insofern ist es sogar notwendig, dass ein Megathema wie
Industrie 4.0 diese Weltleitmesse prägt. Darüber hinaus
ist eine Messe dieser Größenordnung aber auch ein bedeutender Impulsgeber für zentrale Themen und Diskussionen, die über die einzelnen Branchen hinausreichen.
In diesem Zusammenhang passt das Thema Integrated
Industry mit seinem Networking-Gedanken besonders
gut zur Hannover Messe, deren wichtigstes Ziel ja ist,
Gemeinsamkeiten und Synergien aufzuzeigen, um im
Ergebnis Angebot und Nachfrage oder auch Interessierte
und Partner zusammenzubringen.
Wenn wir gerade beim Blick in die Glaskugel sind: In
wieweit erwarten Sie, dass der Hannover Messe aus den
Themen Industrie 4.0 oder Internet of Things zukünftig
neue Leitmessen erwachsen werden?
Dr. J. Köckler: Das Besondere an dem Leitthema ist ja,
dass es eine Relevanz für sämtliche auf der Hannover
Messe vertretenen Branchen hat. Mit Industrieautomation und IT, mit Energie und Umwelttechnologien, mit
industrieller Zulieferung und Produktionstechnologien,
mit Antriebs- und Fluidtechnik sowie mit Forschung
und Entwicklung haben wir fünf Ausstellungsschwerpunkte, in denen die vernetzte Produktion eine wesentliche Rolle spielt. Die Herausforderungen sind überall
ähnlich:. Es geht darum, die Vernetzung organisatorisch in den Unternehmen umzusetzen, Arbeitsabläufe
zu verändern, Mitarbeiter müssen qualifiziert werden,
es braucht eine Einigung auf Standards und gemeinsame Antworten auf Fragen der Verarbeitung großer
Datenmengen oder auch in Bezug auf die Datensicherheit. Beim Blick auf die Digitalisierung der Industrie
und der Produktionstechnik ist die Hannover Messe das
Industrie-4.0-Kompetenzzentrum. Insofern wird es uns
in Zukunft weniger darum gehen, neuen Messen aus
dem Thema zu entwickeln, sondern Industrie 4.0 weiterhin konsequent zu besetzen und mit der Industrie, den
Verbänden und der Politik voranzutreiben.
Im letzten Jahr hatten Sie Besuchern erstmals geführte
Industrie-4.0-Touren angeboten. Dabei wurde ihnen auf
verschiedenen Messeständen an Demonstratoren aufge
zeigt, wie sich Produkte selbstständig durch Anlagen steu
ern, um anschließend individuell bearbeitet zu werden.
Was erwartet den Besucher in diesem Jahr auf den Touren
mit Blick auf „Join the Network!“?
Dr. J. Köckler: Im Gegensatz zum Vorjahr sind wir einen bedeutenden Schritt weiter. Erstmals werden Produkte im Rahmen von Industrie 4.0 gezeigt, die ein
Kunde auch kaufen und direkt in seine Maschinen und
Anlagen einbauen kann. Als Beispiel hierfür sei „SmartFactoryKL“ genannt, die zweifellos ein Highlight der Industrie-4.0-Touren in diesem Jahr sein wird. Die
„SmartFactoryKL“-Partner werden eine auf mittlerweile
acht Module erweiterte Demonstrationsanlage zeigen,
mit der kundenspezifische Bauteile auf Zuruf hergestellt
und im laufenden Betrieb per plug-and-play umkonfiguriert werden. Das Projekt dient den 17 Partnern als
6
Erprobungsplattform. Und das mit Erfolg: Mehrere der
Unternehmen beweisen, dass der Schritt von der Vision
zur praktischen Nutzung gemacht ist, indem sie erstmals Produkte zum Kauf anbieten. Das Potenzial ist
enorm. Laut einer Studie von Pricewaterhouse Coopers
wollen deutsche Unternehmen bis 2020 rund 40 Mrd. €
in Industrie 4.0 investieren. Im Maschinen- und Anlage
bau liegt der Digitalisierungsgrad heute bei 19 %. In
fünf Jahren soll er bei 85 % liegen. Das sind große
Chancen für die Unternehmen auf der Hannover Messe.
(ih)
Guided Technology Tours –
Tour 2: Industrie 4.0
Die „vierte industrielle Revolution“ – die Vision der intelligenten, sich selbst organisierenden Fabrik ist nicht bloß
Zukunftsvision. Produkte, die sozusagen selbst wissen,
wie sie gebaut werden müssen, sind das Kennzeichen
der „smarten Fabrik“. Ein Produkt erzählt seine Historie
vom CAD-Layout bis zur Firmware, Fertigungsanlagen
sind hoch automatisiert, verwalten sich selbst und kommunizieren weltweit miteinander. IT, Elektronik und Automatisierung wachsen zusammen. Teilnehmer der
Indust rie-4.0-Tour erhalten einen Blick hinter die Ku
lissen und erfahren mehr über smarte Objekte und
Komponenten, intelligente Maschinen, die Fabrik der
Zukunft, eine sichere IT-Infrastruktur sowie ein ausgeklügeltes Daten- und Energiemanagement.
Die Tour findet zweimal täglich, um 10.00 Uhr und um
14.00 Uhr, statt. Vier Versionen werden angeboten:
Tour A
• ABB
• Colfax
• Festo
• Harting
• Psipenta
• Rittal
• SAP
Tour B
•B&R
• Bosch Rexroth
• Centrum Industrial IT
• Endress+Hauser
• Fraunhofer IPT (OWL)
• Schaeffler
• Weidmüller
Tour C
• Arburg
• Beckhoff
• KHS GmbH
• Pepperl & Fuchs
• Phoenix Contact – Gemeinschaftsstand
• Pilz
• Sick
Tour D
• Accenture
• Bosch Software
• IFM Electronic
• Microsoft
• Phoenix Contact –
Hauptstand
• Siemens
• T-Systems
Die Touren können im Vorfeld der Hannover Messe über
www.hannovermesse.de gebucht werden.
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Special
Mit RAMI 4.0 und Industrie-4.0-Kom
ponente wichtige Zwischenziele erreicht
Die deutsche Elektotechnik- und Elektronikindustrie nimmt eine
Schlüsselposition im Zusammenhang mit Industrie 4.0 ein. Über die
Schwerpunkte des ZVEI-Führungskreises Industrie 4.0, Details zur
Industrie-4.0-Komponente und zum Modell einer Referenzarchitektur
sowie zu Use Cases informiert Gunther Koschnick, Geschäftsführer
ZVEI-Fachverband Automation.
Herr Koschnick, das Thema Industrie 4.0 beschäftigt nun
seit gut drei Jahren intensiv die Branchen. Die großen
Verbände, wie ZVEI, VDMA und Bitkom, haben in diesem Zusammenhang Handlungsfelder für sich definiert
und Arbeitskreise gebildet. Bitte erläutern Sie zunächst die
Schwerpunkte, die Sie im „Führungskreis Industrie 4.0“
innerhalb des ZVEI angehen.
G. Koschnick: Bevor ich zu den Schwerpunkten unserer
Arbeit an Industrie 4.0 komme, lassen Sie mich eins
vorweg sagen: Das vergangene Jahr war für die Elektroindustrie und den ZVEI [1] im Bereich Industrie 4.0
e rfolgreich. Die im ZVEI, dem Zentralverband der

E lektrotechnik- und Elektronikindustrie, organisierten
Mitgliedsunternehmen sehen Industrie 4.0 als große
Chance. Eine Umfrage belegt, dass mehr als dreiviertel
der Befragten erste Ansätze und Projekte zu Indus
trie 4.0 im eigenen Unternehmen realisieren oder sich
als Anbieter von Komponenten für Industrie 4.0 auf
dem Markt positionieren. Über fertige Lösungen verfügen nach eigenen Angaben aber erst gut 7 %. Vor allem
einige große Unternehmen der Branche haben bereits
aus eigener Kraft Industrie-4.0-Lösungen etabliert. Anstelle von Komplettlösungen handelt es sich aber eher
noch um Insellösungen.
Das Ergebnis der Umfrage ist nicht verwunderlich.
Die Elektroindustrie ist der Impulsgeber für jede dritte
Innovation im Verarbeitenden Gewerbe. Sie schöpft ein
Drittel ihrer Erlöse aus Produktneuheiten. Im Jahr 2013
lagen ihre Aufwendungen für Forschung und Entwicklung mit 14,4 Mrd. € auf Rekordniveau. Damit investierte sie mehr in Forschung und Entwicklung als die
deutsche Chemieindustrie, die mit 10 Mrd. € an zweiter
Stelle folgt. Das sind gute Voraussetzungen, um die Digitalisierung kompletter industrieller Wertschöpfungsketten, also Industrie 4.0, voranzutreiben.
Deshalb hat im Juni 2014 der ZVEI-Führungskreis als
gemeinsames Sprachrohr der Unternehmen der Elektroindustrie zu Industrie 4.0 seine Arbeit aufgenommen.
Seine Aufgabe ist es, die Nahtstelle zur Informationsund Kommunikationstechnologie (IKT) aus Sicht des
Shop Floors zu definieren und die dabei entstehenden
Modelle anhand von Use Cases, konkreter Fallstudien
zur praktischen Anwendbarkeit von Industrie-4.0-Tech-
Gunther Koschnick
ist Geschäftsführer
des ZVEI-Fachver
bands Automation
nologien, zu erproben. Anhand dieser Fallbeispiele lässt
sich der direkte Nutzen der neuen Technologien auf
zeigen.
Ziel ist, die notwendigen Standards für Industrie-4.0Anwendungen aus Sicht der Elektroindustrie mitzugestalten und voranzutreiben. Gleichzeitig stellen wir den
weiteren Forschungsbedarf fest.
Unsere Stärke: Im Verband sind vom Sensor-/AktorHersteller über Steuerungstechnikanbieter bis hin zu
Leitsystem- und Industrie-Software-Anbietern alle Unternehmen organisiert, die auf die Ausgestaltung von
Industrie-4.0-Anwendungen Einfluss nehmen. So lässt
sich die gesamte Bandbreite des Shop Floors abbilden.
Bitte geben Sie einen kurzen Überblick über die bisherigen
Meilensteine.
G. Koschnick: Vor der Hannover Messe können wir über
wichtige Fortschritte berichten. Entgegen dem Vorwurf,
die Standardisierung ginge beim Thema Industrie 4.0
nicht schnell genug voran, beweist der ZVEI zusammen
mit seinen Partnern das Gegenteil. Über Verbandsgrenzen hinweg, in enger Zusammenarbeit mit Bitkom,
VDMA und den Experten der Automatisierungsbranche
(VDI/VDE-GMA, DKE und ZVEI), haben wir ein wich
tiges Zwischenziel erreicht: Es wurde ein Modell einer
Referenzarchitektur für Industrie 4.0, das sogenannte
RAMI 4.0, ausgearbeitet, an dem Anwendungen und
Standards überprüft und der Standardisierungsbedarf
Sonderdruck
7
Special
ten in unseren ZVEI-Vorträgen im Forum Industrie 4.0
und im Forum Industrial Automation auf der kommenden Hannover Messe präsentieren.
Das Modell der Referenzarchitektur für Industrie 4.0 (RAMI 4.0)
festgestellt werden kann. Die Definition der „Industrie4.0-Komponente“ beschreibt das reale Produkt mit ihrer
IT-Verwaltungsschale, in der alle relevanten Daten verwaltet werden und die die Schnittstelle in das „Internet
of Things und Services“ (IoT) bildet. Beides zusammen
dient den Unternehmen als Basis zur Entwicklung zukünftiger Produkte und Geschäftsmodelle.
Der Fortschritt macht die Arbeit an den ZVEI-UseCases, die der Verband gemeinsam mit Vertretern der
Anwenderindustrien vorantreibt, umso wichtiger. In
den Use Cases werden die oben genannten Modelle auf
Praxistauglichkeit getestet. Gleichzeitig wird der ZVEI
den Nutzen der Industrie-4.0-Lösungen an konkreten
Anwendungsfällen aus dem Produktionsumfeld von
Endanwendern zeigen. Es freut uns sehr, dass wir das
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung für die Umsetzung der ZVEI-Use-Cases gewinnen konnten. Die Details dazu werden wir Interessen-
Neben diesen „Einzelaktivitäten“ innerhalb Ihres Verbands gibt es innerhalb der Plattform Industrie 4.0, die
von den drei zuvor genannten Verbänden gegründet
wurde, ebenfalls Arbeitsgruppen. Dem Unbeteiligten mag
die Abgrenzung nicht ganz klar sein. Können Sie hier
etwas Licht ins Dunkel bringen?!
G. Koschnick: „Abgrenzung“ ist hier das falsche Wort.
Die Plattform Industrie 4.0 und der ZVEI-Führungskreis
grenzen sich mit ihrem Auf bau nicht voneinander ab.
Denn Industrie 4.0 kann nur industrie- und verbändeübergreifend zum Erfolg geführt werden. Zwischen den
Gremien des ZVEI-Führungskreises und der Plattform
Industrie 4.0 findet ein reger Austausch statt.
Organisiert wird dieser Austausch seitens des ZVEI in
den vier Gremien des Führungskreises, die den Aufbau
der Verbändeplattform spiegeln. Hier haben wir auch
eine Personalunion hergestellt: Die Mitglieder der Spiegelgremien sind auch in den jeweiligen Arbeitskreisen
der Plattform aktiv. So können wir den konstanten Informationsfluss zwischen beiden Instanzen gewährleisten. Das ist der Beitrag der Elektroindustrie zur Arbeitseffizienzsteigerung in der Plattform.
Die vier Gremien sind dabei aber nicht nur Spiegel,
sondern wachsen zu dem einheitlichen Sprachrohr der
Elektroindustrie in der Verbändeplattform Industrie 4.0
heran: Der Führungskreis Industrie 4.0 sorgt für Austausch zwischen Elektroindustrie, IT-Branche und Anwendern. Dazu schafft er den Raum, den die Elektro
industrie braucht, um industrieinterne Lösungsansätze
erarbeiten zu können
Das Spiegelgremium Strategie und Framework (SG1)
steuert dabei die Arbeit der anderen Gremien im Führungskreis. Den Vorsitz im
Führungskreis hat Prof. Dr. Dieter Wegener von der Siemens AG übernommen.
Welche konkreten Aufgaben hat der ZVEI
im Zusammenhang mit der Plattform Industrie 4.0?
G. Koschnick: Dafür habe ich ein sehr
aktuelles Beispiel: Wir haben in den
letzten Wochen den Input für das Modell
der Referenzarchitektur, das sogenannte
RAMI 4.0, und die Industrie-4.0-Komponente aus Sicht der ZVEI-Automatisierungsunternehmen in der SG2, zuständig
für Referenzarchitektur, Standards und
Normung im ZVEI-Führungskreis, erarbeitet und in die Arbeitsgremien der
Plattform weitergegeben.
(ih)
Literatur
[1]ZVEI - Zentralverband Elektrotechnikund Elektronikindustrie e. V., Frankfurt/M.:
www.zvei.org
Definition der Industrie-4.0-Komponente
8
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Special
Normen und Standards –
Grundvoraussetzung für Industrie 4.0
Immer wieder wird im Zusammenhang mit Industrie 4.0 das
Fehlen von Normen und Standards sowie der lange Weg bis zu
deren Erlangung bemängelt. Über dieses Thema, Industrie-4.0Handlungsschwerpunkte sowie Details der Normungs-Roadmap
informiert Johannes Stein, Leiter des VDE-Kompetenzzentrums
Industrie 4.0.
Herr Stein, welche Themen rund um Industrie 4.0 haben
Sie sich innerhalb des VDE als wesentliche Handlungs
schwerpunkte und mit welchem Ziel gesetzt?
J. Stein: Derzeit wird der Begriff Industrie 4.0 für eine
sehr breite Themenpalette verwendet. Auf der technolo
gischen Seite stehen vielfältige Technologien als En
abler für Industrie 4.0: Angefangen beim Chip-Design
über Mikrosystemtechnik, Sensorik, Kommunikations
technik, IT, Automatisierung bis hin zu komplexen Fra
gen der Semantik, Big Data oder Referenzmodellen.
Auch sicherheitstechnische Fragestellungen, sei es die
IT-Sicherheit oder die Sicherheit von Menschen und An
lagen, stehen auf der Agenda. Dabei ist das Thema Si
cherheit eine der Kernkompetenzen des VDE [1] in den
Bereichen Normung und Prüfung. Interessant ist hier
bei, dass auf der einen Seite durch Industrie 4.0 neue
Anforderungen an die zugrundeliegenden Technologien
gestellt und somit Entwicklungen beschleunigt voran
getrieben werden. Auf der anderen Seite stoßen Techno
logien, wie Big Data oder 3D-Druck, neue Geschäftsmo
delle an.
Auf der anwendungsbezogen Seite spannt Industrie
4.0 den Bogen zwischen den verschiedenen Anwender
branchen, wie Maschinen- und Anlagenbau, der chemi
schen und verfahrenstechnischen Industrie oder der Lo
gistik. Als VDE untersuchen wir derzeit mit unseren
technischen Experten die Auswirkungen der Technolo
giethemen auf Industrie 4.0. Gemeinsam wollen wir
eine Brücke zu den Anwendungsdomänen bauen. Damit
unterstützen wir aktiv die Umsetzung der derzeitigen
Vision von Industrie 4.0. Hierzu trägt der VDE an viel
fältigen Stellen bei.
J ohannes Stein ist
Leiter des VDEKompetenzzen
trums Industrie 4.0
Sonderdruck
Bitte nennen Sie konkrete Ansatz
punkte.
J. Stein: Beispielsweise stellen
VDE|DKE und die VDE-Fachge
sellschaften Positionspapiere zu
spezifischen Fragestellungen oder
Roadmaps bereit und führen In
formationsveranstaltungen durch.
Gerade in den Fachgesellschaften,
wie der GMM oder der GMA, wer
den grundlegende Positionen er
arbeitet. So veröffentlichte die GMA
Positionspapiere zu Referenzmodel
len und -architekturen sowie zu
Wertschöpfungsnetzwerken, die
wesentliche Grundlage der weite
ren Diskussionen waren. Derzeit
überarbeiten wir im gemeinsamen
DIN/DKE–Steuerkreis beispielswei
se die Normungs-Roadmap „Indus
trie 4.0“. Die neue Version wird
im Herbst erscheinen und die von
der Plattform Industrie 4.0 erar
beiteten Referenzmodelle aufgrei
fen, um hieran die Normungsland
schaft zu spiegeln.
9
Special
Durch das Zusammenkommen der
unterschiedlichen Branchen ist die
Normungslandschaft – historisch
gewachsen – derzeit recht komplex.
Hier werden wir einen Überblick
bereitstellen. Viele Fachthemen, wie
zum Beispiel IT-Sicherheit, Funk
kommunikation oder die Rolle des
Menschen innerhalb Industrie 4.0,
werden in unseren Normungsgre
mien mit den technischen Experten
branchenübergreifend bearbeitet.
Dabei sehen wir gerade durch die
Normung die Möglichkeit, die Ideen
international voranzutreiben. So
initiierte VDE|DKE bereits 2013 eine
entsprechende strategische Arbeits
gruppe auf IEC-Ebene.
Ein weiterer Schwerpunkt ist die
Zusammenarbeit bei Forschungs
projekten. Beispielsweise unterstützt
VDE|DKE die Begleitforschung des
BMWi-Technologieprogramms „Au
tonomik für Industrie 4.0“. Dabei ist
es auf der einen Seite unser Ziel,
Informationen für Projekte bereit
zustellen. Auf der anderen Seite
möchten wir daraus frühzeitig neue
Themen ableiten, die in die Nor
mung und Standardisierung über
führt werden müssen.
4. Auflage 2015
560 Seiten
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Häufig werden Normen und Stan
dards als Hemmschuh für die Reali
sierung von Industrie 4.0 genannt.
Bitte beziehen Sie bitte zu dieser
Aussage Stellung.
J. Stein: Solche Aussagen lesen wir
auch und sind teilweise verwun
dert. Zuerst möchte ich betonen,
dass Normen und Standards eine
der Grundvoraussetzung für die
Umsetzung von Industrie 4.0 sind.
Erst durch den durch Normen doku
mentierten Konsens kann beispiels
weise eine Kommunikation über
Hersteller- und Unternehmensgren
zen hinweg erfolgen. Nur so lassen
sich vertikale oder horizontale Wert
schöpfungsketten und -netzwerke
realisieren. Außerdem kommen bei
in den an Industrie 4.0 beteiligten
Branchen oftmals Geräte und An
lagen mit recht langen Lebenszyk
len zum Einsatz. Hier schaffen wir
durch die Normung eine solide
technologische Basis.
Ferner ist festzuhalten, dass viele
Normen bereits vorhanden sind. Dies
wurde in der ersten Version unserer
Normungs-Roadmap deutlich. Glei
ches zeigte die Tagung „Normen für
Industrie 4.0“, die der DIN/DKESteuerkreis in Zusammenarbeit mit
BMWi und Plattform Industrie 4.0
im Februar veranstaltete. Hier wur
den Themen, wie Semantik, Kern
modelle, Kommunikation sowie ITSicherheit, behandelt. Aber sicherlich
müssen Normen und Standards auf
grund von neuen Entwicklungen
und Anforderungen auch immer
weiter entwickelt werden. So sind
sie – insbesondere in diesem Umfeld
– nie „fertig“ im Sinne von „ändern
sich nicht mehr“.
Außerdem verbirgt sich hinter
dem Vorwurf, dass keine Normen
vorhanden seien, häufig der Wunsch
nach einer eindeutigen Festlegung,
um Entwicklungsaufwand zu spa
ren und Investitionsentscheidungen
leichter treffen zu können. Natür
lich ist es das Ziel der Normung, für
bestimmte Themen Festlegungen zu
treffen, um der Wirtschaft hier eine
gemeinsame Basis gerade an den
Schnittstellen zu bieten. Auf der
anderen Seite werden Normen im
Konsens erarbeitet und sind freiwil
lig in der Anwendung. Das heißt,
dass gewollter technologischer Wett
bewerb, der zu Innovationen führt,
unter Umständen auch zu unter
schiedlichen Lösungen in der Nor
mung führen kann. Da nun bei
Industrie 4.0 vormals unabhängige
Branchen stärker verschmelzen,
wächst natürlich auch die Anzahl
der vorhandenen Lösungen, die bis
her unabhängig in den einzelnen
Bereichen gepflegt wurden. VDE|DKE
strebt mit dem branchenübergreifen
den Austausch eine Zusammenfüh
rung an. Die nächste NormungsRoadmap wird hier bereits eine
weitreichende Transparenz bieten.
Bitte gehen Sie noch kurz auf den
Einwand „Normung dauert zu lange“
ein.
J. Stein: Auch diesen Vorwurf muss
ich relativieren. Normung bedeutet
Konsens. Häufig ist die Zeit der
Konsensfindung national und dann
auch international der ausschlagge
bende Punkt. Dies ist aber auch gut
so, denn Konsens ist extrem wichtig.
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Special
Und was viele vergessen: Im Rahmen der Normung und
Standardisierung ist es durch Produkte, wie VDE-An
wendungsregeln oder DIN-Specs, schnell möglich, ein
belastbares Dokument vorzulegen. Wir stellen uns aber
auch immer wieder den neuen Anforderungen und ent
wickeln unsere Prozesse und Produkte weiter. Aus die
sem Grund hat die DKE gerade das Zukunftsprogramm
„Normung 2020“ gestartet.
Darüber hinaus möchte ich noch den Vorwurf ausräu
men, dass IKT-Standards schnell und teilweise als Defacto-Standard am Markt verfügbar seien, während
Normen zu lange bräuchten und zu veraltet seien. Auch
hier ist die Realität vielschichtiger: Zum einen verzich
tet auch die IKT-Branche in wesentlichen Grundlagen
nicht auf Normung und Standardisierung. Und natürlich
werden neue IKT-Technologien auch in applikationsnahe
Normen überführt und angewendet. Die Zusammenar
beit funktioniert auf vielen Feldern, wo Normen erfor
derlich sind. Nehmen wir die Automatisierungstechnik
als Beispiel: Hier werden IKT-Technologien teilweise
übernommen und an die eigenen Anforderungen der
Automatisierungstechnik, wie Echtzeitfähigkeit oder
Zuverlässigkeit, angepasst. Allerdings kann und muss
nicht alles genormt werden – so entsteht technologi
scher Wettbewerb am Markt.
Special
Das Netzwerken gewinnt im Zusammenhang mit Indus
trie 4.0 eine immer größere Bedeutung. Welche Wege be
schreitet der VDE in diesem Zusammenhang?
J. Stein: Als Verband stellen wir fest, dass neue Themen
immer früher in allen Bereichen des VDE durchschla
gen. Die breite Aufstellung mit Fachgesellschaften, Nor
mung, Standardisierung und Prüfung ist hier eine
Stärke des VDE, der mit seinen technischen Experten
und Mitgliedern nahe an den aktuellen Trends und Ent
wicklungen ist. So können wir gemeinsam mit den Ex
perten Themen vorantreiben und in konkrete Aktionen
und Produkte umsetzen, wie Studien, Roadmaps oder
aber Normen. Damit beziehen wir auch in der Gesell
schaft Stellung zu relevanten Themen. Mit der Vernet
zung über die verschiedenen Bereiche des VDE hinweg
wollen wir diese Stärken im Sinne unserer Experten
und Mitglieder noch intensiver nutzen, indem wir von
einander lernen, Netzwerke ausbauen und uns gegensei
tig unterstützen. Kurz gesagt: Ziel ist es, noch mehr „an
einem Strang zu ziehen“.
(ih)
Literatur
[1] VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informa
tionstechnik e. V.: www.vde.com
Sonderdruck
11
Special
Quo vadis Plattform Industrie 4.0?
Auf der Hannover Messe 2013 wurde die Plattform Industrie 4.0
der breiten Öffentlichkeit vorgestellt. Ihr Ziel: Die möglichst
schnelle wirtschaftliche Umsetzung der Vision von Industrie 4.0.
Auf der diesjährigen Hannover Messe wird die „Plattform Industrie
4.0“ unter das Dach des Bundeswirtschaftsministeriums gestellt.
Rainer Glatz, Leiter der Geschäftsstelle Plattform Industrie 4.0,
gibt Einblicke in die Ergebnisse der Plattforminitiative.
Herr Glatz, bitte geben Sie zunächst noch einmal einen
kurzen Überblick über die Ziele der „Plattform Industrie
4.0“ und den Stand der Zielerreichung.
R. Glatz: Mit der Plattform Industrie 4.0 [1] verfolgten
wir mehrere Ziele. Erstens ging es uns darum, die Vision von Industrie 4.0 in der breiten Öffentlichkeit über
Publikationen, Veranstaltungen oder Messen greifbarer
zu machen. Mit unseren Aktivitäten haben wir das
Thema Industrie 4.0 ganz maßgeblich gesetzt. Zweitens
wollten wir unsere Mitglieder zur aktiven Mitarbeit motivieren. Inzwischen sind nicht nur in den Trägerverbänden, sondern auch in vielen Unternehmen Indust rie4.0-Aktivitäten gestartet worden. Drittens haben wir in
den Arbeitsgruppen der Plattform grundlegende Themen, wie Standardisierung oder Security, aufgegriffen,
die für eine wirtschaftliche Umsetzung zwingend gelöst
werden müssen. In der nächsten Etappe wird nun eine
noch engere Zusammenarbeit mit der Politik etabliert,
um Industrie 4.0 nicht nur als technisches, sondern
auch als gesellschafts- und industriepolitisches Thema
voranzutreiben.
Welche Themen bearbeitet der VDMA in seinem „Forum
Industrie 4.0“ und welche Ergebnisse oder Meilensteine
wurden daraus in die Plattform-Initiative eingebracht?
R. Glatz: Das Forum Industrie 4.0 im VDMA [2] ist interdisziplinär: Wir bringen die Experten aus unserem
Haus und die Experten der Unternehmen zusammen.
Zentrale Themen sind Produktionsorganisation und Geschäftsmodelle, Forschung und Innovation, Normung
und Standards sowie IT-Sicherheit und Recht. Ebenso
befasst sich das Forum mit den Themen Mensch und
Arbeit sowie der europäischen Vernetzung von Indus
trie 4.0.
In diesem Zusammenhang wird viel sogenannte Basisarbeit geleistet, um die Unternehmen des Maschinenund Anlagenbaus bei dem Thema Industrie 4.0 zu begleiten.
Ein Beispiel dafür sind die erfolgreichen „LABTours“ zu den
Spitzeninstituten der Industrie4.0-Forschung in Deutschland.
Diese Termine sind bei kleinen
und großen Unternehmen sehr
begehrt.
ainer Glatz war Leiter
R
der Geschäftsstelle
Plattform Industrie 4.0
und ist Geschäftsführer
der Fachverbände
Elektrische Automation
und Software im VDMA
12
Sonderdruck
Die Einblicke, die der breiten
Öffentlichkeit in die Arbeiten
bzw. die Ergebnisse der Plattform-Aktivitäten gegeben wurden, waren recht verhalten. So
fand die letzte offizielle Pressekonferenz auf der letztjährigen
Hannover Messe statt. Warum
war man bei diesem hehren
Ziel so zurückhaltend in Kommunikationsdingen?
R. Glatz: Industrie 4.0 ist ein
komplexes, interdisziplinäres
Thema, bei dem unterschied
liche Sprach- und Denkwelten
aufeinanderstoßen. Während
man Visionen oder geplante
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Special
Die neue Leitung der Plattform Industrie 4.0
Es war in der Presse schon mehrfach zu lesen und im Interview angedeutet, dass die
Plattform Industrie 4.0 zukünftig neu organisiert werden wird. Dabei wird die Politik in
der nächsten Stufe stärker Einfluss nehmen.
„Die Wirtschaft wird sich mit der Politik gemeinsam um das Thema kümmern“, sagte
Dr. Klaus Mittelbach, Vorsitzender der ZVEIGeschäftsführung, während eines ZVEIPressegesprächs Anfang März. „Die Plattform
wird den gleichen Namen und das gleiche
Logo wie bisher tragen. Es wird eine eigene,
professionelle Geschäftsstelle geben.“
Auf der Cebit in Hannover haben dann der
Bundesminister für Wirtschaft und Energie,
Sigmar Gabriel, und die Bundesministerin für
Bildung und Forschung, Johanna Wanka, die
neue Marschrichtung der Plattform Indus
trie 4.0 verkündet und deren Leitung übernommen. S. Gabriel: „Mit der Neuausrichtung
Ziele noch recht einfach medienwirksam
darstellen kann, ist die fachliche Abstimmung, das Erreichen eines gemeinsamen
Verständnisses kein einfacher Prozess. Bei
aller Bereitschaft zur Kooperation gibt es natürlich auch Wettbewerbsinteressen. Trotzdem können die Arbeitsgruppen bereits
erste vorzeigbare Ergebnisse vorweisen, die
im Rahmen der kommenden Hannover Messe
präsentiert werden.
Welche Highlights werden in Hannover zu
sehen sein?
R. Glatz: Da Industrie 4.0 das Kernthema
der Hannover Messe 2015 ist, werden es
viele Aussteller aufgreifen und weiterentwickelte Lösungen zeigen. Die im letzten
Jahr gestarteten Industrie-4.0-Demotouren
finden in diesem Jahr im Rahmen der
Technology-Tours statt, mit voraussichtlich
vier unterschiedlichen Touren pro Tag. Das
Forum Industrial IT, das im letzten Jahr
über 3 500 Teilnehmer verzeichnen konnte,
wurde in Forum Industrie 4.0 umbenannt,
um den Fokus des Forums weiter zu schärfen. Da wir aus mehr als 150 eingereichten
Vorträgen auswählen können, wird das Forum Industrie 4.0 sicherlich wieder ein attraktives Programm für die Besucher anbieten.
Bitte gewähren Sie uns noch einen Blick
über den Tellerrand: In den USA beschäf
tigen sich das Industrial Internet Consortium
der Plattform wollen wir schnell zu ersten
Ergebnissen kommen, damit diese in konkreten Anwendungsbeispielen von den Unternehmen getestet und anschließend in
Geschäftsmodellen umgesetzt werden können. Unser Ziel ist es, Industrie 4.0 zu einer
Erfolgsgeschichte für Deutschland zu machen und unser Land als Leitanbieter für cyber-physische Produktionssysteme zu etablieren.“
Die Auftaktveranstaltung der Plattform
Industrie 4.0 ist für den 14. April 2015 während der Hannover Messe geplant. Hier sollen die ersten Ergebnisse der bisherigen
Verbändeplattform sowie Ausblick, Zielrichtung und Agenda der „neuen“ Plattform vorgestellt und diskutiert werden. Erste greifbare Ergebnisse aus den Arbeitsgruppen
sollen bis Ende des Jahres erarbeitet und auf
dem IT-Gipfel vorgestellt werden.
oder das Internet of Things Council mit
ähnlichen Themen wie die Plattform Industrie 4.0. Gibt es auch mit diesen Vereinigungen einen Austausch bzw. möglicherweise eine Zusammenarbeit?
R. Glatz: Das Industrial Internet Consortium (IIC) fokussiert auf sogenannte „Testbeds“, in denen Mitglieder des IIC neue Use
Cases und Geschäftsmodelle für das Industrial Internet in vorwettbewerblichen Bereichen erproben. Entgegen der in den Medien häufig geäußerten Auffassung, befasst
sich das IIC nicht explizit mit der Entwicklung von Standards. Da neben Smart Grids,
Smart Home unter anderem auch produk
tionsorientierte Themen aufgegriffen werden sollen, wird es sicherlich auch the
matische Überschneidungen zur Plattform
Industrie 4.0 geben. Die Zukunftsthemen
Industrie 4.0 oder Industrial Internet zielen
im Kern auf internationale Märkte und Zukunftstechnologien. Trotz des Wettbewerbs
zwischen Unternehmen oder nationalen Initiativen werden Kooperationen insbesondere
in grundlegenden Fragen der Standardisierung oder Sicherheit unverzichtbar sein.
Diesbezüglich gab es bereits erste Gesprä(ih)
che mit dem IIC. DC 24 V intelligent
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B
er-M
Hannov April 2015
17.
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1
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vo
d A59
1, Stan
Halle 1
Literatur
[1] Plattform Industrie 4.0: www.plattform-i40.de
[2]VDMA Verband Deutscher Maschinen- und
Anlagenbau e. V., Frankfurt/M:
www.vdma.org
E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH
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13
Special
Der Smart-Bridge-Adapter, eingeschleift in die Sensorzuleitung
Die digitale Lücke zwischen Sensoren
und mobilen Endgeräten geschlossen
Aus der Konzeptstudie Smart-Bridge hat Pepperl+Fuchs nun eine
kommerzielle Lösung entwickelt, mit der handelsübliche Mobilgeräte
als Bedien- und Anzeigeeinheiten für industrielle Sensoren verwendet
werden können. Das System besteht aus einem Drahtlos-Adapter
sowie einer App für die Mobilgeräte.
Benedikt Rauscher
Auf dem Weg zur Industrie 4.0 werden neue und zusätzliche Kommunikationswege zwischen einzelnen Automatisierungskomponenten benötigt. Hierzu bieten sich
aus der IT bekannte Netzwerk-Technologien an. In Kombination mit einer Vernetzung über Fabrikgrenzen hinweg lassen sich Steigerungen bei Produktivität, Flexi
bilität und Effizienz erreichen.
Dipl.-Ing. Benedikt Rauscher
ist Entwicklungsgruppenleiter IVC im Geschäftsbereich Fabrikautomation bei
der Pepperl+Fuchs GmbH
in Mannheim.
E-Mail: brauscher@
de.pepperl-fuchs.com
14
Für Sensoren und Aktoren hat das zur Folge, dass der
Datenfluss aus der Feldebene nicht mehr ausschließlich
über die Steuerungsebene erfolgen muss. Dazu wird
eine „Sensorik 4.0“ mit geeigneten Schnittstellen benötigt. Klassische Sensoren alleine können diese Anforderungen nicht erfüllen.
Bedien- und Anzeigekonzepte für Sensoren
Nicht erst seit Aufkommen der Industrie-4.0-Idee wird
immer mehr Intelligenz in die Feldebene verlagert. Sensoren bilden komplexere Funktionalitäten ab und bieten
zusätzliche Konfigurations- und Einstellmöglichkeiten.
Um diese Komplexität effektiv nutzen zu können, sind
für Inbetriebnahme, Wartung und Service solcher Einheiten auch leistungsfähige Anzeige- und Bedienkonzepte erforderlich. Diese müssen bessere Übersichtlichkeit
und höheren Bedienkomfort bieten als die üblicherweise
verwendeten Elemente, wie LED, Folientaster oder kleine
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Special
haben standardisierte Betriebssysteme mit intuitiver Bedienung über Multitouch-Gesten zu einer flächendeckenden Verbreitung und Akzeptanz dieser Geräte im privaten und
geschäftlichen Bereich geführt. Auch in der
Automatisierung werden Mobilgeräte zunehmend eingesetzt, zumeist als Bedien- und Anzeigeeinheiten für Steuerungen oder übergeordnete Systeme.
Die Brücke zur Sensorik
Pepperl+Fuchs hat mit der Konzeptstudie SmartBridge aufgezeigt, wie handelsübliche Smartphones und Tablets für Inbetriebnahme, Service
und Wartung von Feldgeräten verwendet werTextbasierte
den können, ohne dass auf übergeordnete SteuAnzeige aller
erungen zugegriffen werden muss.
Sensordaten in der
Aufgrund des großen Interesses an der Studie
„Expert View“wurde Smart-Bridge zu einem kommerziellen
Ansicht
System weiterentwickelt. Das System besteht
aus einem Drahtlos-Adapter und Apps für Mobilgeräte von Apple oder solche mit AndroidLCD-Displays. Solche gerätegebundenen Einheiten beBetriebssystem.
deuten außerdem zusätzliche Kosten und benötigen zuDer in Schutzart IP67 ausgeführte Adapter wird in die
sätzlichen Platz. Eine weitere Forderung in diesem Zuvorhandene drei-, vier- oder fünfadrige Sensorverkabesammenhang ist das rückwirkungsfreie Anzeigen von
lung eingeschleift und darüber auch mit Energie verSensordaten, das heißt eine zeitliche oder funktionale
sorgt. Er macht Sensordaten und Parameter für die MoBeeinträchtigung der Sensorfunktion durch die Anzeige
bilgeräte drahtlos via Bluetooth verfügbar. Dabei wurde
elemente ist unerwünscht.
für die drahtlose Übertragung Bluetooth einer WLANLösung vorgezogen. Hintergrund ist, dass Bluetooth mit
Preiswerte High-End-Geräte
reinen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen arbeitet und wefür die Automatisierung
der das Mobilgerät noch der Sensor in ein Netzwerk
Im täglichen Leben haben sich Tablets und Smartphones
integriert werden müssen. Nachteile solcher Netzwerke
durchgesetzt und klassische PC teilweise sogar verkönnen sein, dass diese schnell unübersichtlich werden
drängt. Bei diesen modernen Mobilgeräten handelt es
und Angriffsflächen für digitale Gefahren bieten. Ausich um vergleichsweise preiswerte High-End-Geräte,
ßerdem bleibt so der WLAN-Adapter des Mobilgeräts
die mit hochauflösenden Farbdisplays, leistungsfähigen
frei und kann zum Aufbau einer parallelen Verbindung
Prozessoren, vielfältigen Schnittstellen und Sensoren
zum Internet verwendet werden, um dort verfügbare
für verschiedene Größen ausgestattet sind. Nicht zuletzt
Dienste zu nutzen. Zusätzlich ist der Smart-Bridge-Adapter mit einer wechselbaren Micro-SD-Karte
ausgerüstet. Auf dieser können Sensordaten über
längere Zeiträume hinweg, zum Beispiel zum
Aufspüren von sporadischen Effekten, aufgezeichnet oder auch Sensor-Parametrierungen
abgelegt werden. Das Auslesen der Micro-SDKarte erfolgt über eine USB-Schnittstelle.
IO-Link für Herstellerunabhängigkeit
bersichtliche
Ü
Darstellung auf
sensortypspezifischen
Bildschirmseiten
Sonderdruck
Zur Kommunikation mit den Feldgeräten ist der
Adapter mit einer IO-Link-Schnittstelle ausgestattet. Bei IO-Link handelt es sich um einen
herstellerübergreifenden Kommunikationsstandard, der von namhaften Herstellern von Automatisierungskomponenten unterstützt wird.
Mit IO-Link können die Prozessanschlüsse
von Sensoren oder Aktoren zur seriellen Übertragung von Daten und Parametern verwendet
werden. Es sind keine zusätzlichen Anschlüsse
oder Leitungen an den Feldgeräten erforder-
15
Special
Smartphones oder Tablets zu komfortablen Werkzeugen
für das Arbeiten mit modernen industriellen Sensoren.
Auf einen entsprechenden Befehl hin scannt die App
den Empfangsbereich des Mobilgeräts und listet verbindungsbereite Adapter mit festgelegten Namen sowie dem
Typ des am Adapter angeschlossenen Sensors auf.
Wenn ein Adapter ausgewählt wird, startet der Verbindungsauf bau. Dabei wird das im Adapter gespeicherte Passwort abgefragt, um unbefugte Verbindungen
zu unterbinden.
Nach erfolgreichem Verbindungsaufbau baut das Mobilgerät für den Sensortyp spezifische Bildschirmseiten
auf. Die dazu erforderlichen Informationen werden aus
den Beschreibungs-Datensätzen (IODD) der Sensortypen
entnommen. Zum Laden der IODD verfügt die App über
eine Update-Funktion, die IODD von bisher unbekannten Sensor
t ypen beim ersten Verbinden mit diesem Typ aus dem Internet lädt. Eine Internetverbindung
ist nur während dieses Ladevorgangs
erforderlich. Nachdem alle benötigten IODD auf dem Mobilgerät vorliegen, kann die Verbindung getrennt werden.
Mithilfe dieser Update-Funktion
und durch die Nutzung der IODD
kann die App um weitere Sensortypen ergänzt werden, ohne dass die
App selbst verändert werden muss.
Die App und damit das Mobilgerät
„wächst“ so mit den Anforderungen
mit und Smart-Bridge kann herstellerübergreifend für alle Sensoren
mit IO-Link-Schnittstelle verwendet
werden. Der Einsatz ist nicht auf
Geräte eines Herstellers begrenzt.
lich. Die IO-Link-Schnittstelle selbst ist einfach und
platzsparend realisierbar.
Die spezifischen Eigenschaften der einzelnen IO-LinkGeräte werden in einer Datei beschrieben, dem IO-Link
Device Descriptor (IODD). Diese Datei wird vom Hersteller bereitgestellt.
Aufgrund der vielfältigen Vorteile für Hersteller und
Anwender wird davon ausgegangen, dass in Zukunft
alle parametrierbaren Sensoren und Aktoren auch mit
IO-Link-Schnittstellen angeboten werden.
„Mitwachsende“ App
für handelsübliche Mobilgeräte
Die Smart-Bridge-App ist für Mobilgeräte mit „iOS“und Android-Betriebssystem verfügbar. Mit ihr werden
135 Jahre Mediaerfahrung.
Das macht den Unterschied.
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Die Smart-Bridge ist nicht ausschließlich auf Sensoren mit IOLink-Schnittstelle beschränkt. Hochwertige und komplexe Sensoren
sind heute häufig mit einer Ethernet-Schnittstelle ausgerüstet und
bieten webbasierte Service- bzw.
Anzeigefunktionen. Für solche Einheiten ist in der Smart-Bridge-App
eine Softwareschnittstelle integriert,
die in den Sensoren vorhandene
Web-Services nutzbar macht und
nahtlos in die App einbettet. (ih)
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Literatur
[1] Pepperl+Fuchs GmbH, Mannhein:
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