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Inhaltsverzeichnis
1. OT-IT-Integration mithilfe von Plattformen
2. SPE bietet erhebliche Vorteile für die industrielle Automatisierung
3. Bedeutung smarter, intelligenter Sensoren steigt
4. Cloud-Lösung ermöglicht umfassende Sicht auf Produktionsprozess
5. Technische Trends in der Automatisierung
6. Grüner Wasserstoffe für klimaneutrale Zukunft
7. Fit für die digitale Zukunft
KEM Konstruktion|Automation: Jumo befindet sich auf dem Weg zum System- und Lösungsanbieter der industriellen Sensor- und Automatisierungstechnik. Diesem Wandel liegt eine effiziente Orchestrierung der Maschinendienste mit Single Pair Ethernet (SPE), IO-Link und Sensor-to-Cloud-Kommunikation zugrunde. Können Sie das näher erklären?
Dimitrios Charisiadis: Die Transformation von Jumo in Richtung System- und Lösungsanbieter im Bereich der industriellen Sensor- und Automatisierungstechnik wird durch den Einsatz moderner Technologien und Konzepte wie Single Pair Ethernet (SPE), IO-Link und Sensor-to-Cloud-Kommunikation vorangetrieben. Zu Beginn, in der traditionellen Automatisierungspyramide, wurden Sensormesswerte vorwiegend analog, oft basierend auf dem Standard 4-20 mA und teilweise auf dem HART-Protokoll, von der Feldebene an die Steuerungsebene übermittelt. In dieser Ebene erfolgte dann die Digitalisierung der Werte durch SPS-Steuerungen, um sie im Anlagenprozess weiterzuverarbeiten. Heute findet eine zentrale Orchestrierung der Maschinendienste statt, bei der Steuerungen (SPSen) über mehrere Ebenen hinweg, vom Sensor bis in die Cloud, integriert sind. Dieser Prozess wird jedoch zunehmend durch Cloud-Technologien übernommen, unterstützt durch leistungsfähigere Sensoren.
Bild: Jumo
Die Einführung von Sensoren mit IO-Link-Schnittstelle markierte einen wichtigen Schritt in der digitalen Transformation. IO-Link ermöglicht eine effiziente digitale Punkt-zu-Punkt-Kommunikation, bei der Sensoren über M12-Steckerverbindungen ihre Daten an einen IO-Link Master übertragen können, und das über Entfernungen von bis zu 20 m mittels ungeschirmter Kabel. Ein weiterer Vorteil dieser Technologie ist die automatische Konfiguration neuer Sensoren bei einem Austausch, was die Stillstandzeiten deutlich reduziert.
Die Einführung von Single Pair Ethernet (SPE) ermöglicht nun eine noch fortgeschrittenere Integration. SPE erlaubt die nahtlose Übertragung hochgenauer Sensordaten von der Feldebene über Ethernet in der gesamten Automatisierungspyramide, ohne Unterbrechungen durch unterschiedliche Übertragungsmedien. Diese Entwicklung ist im Kontext von Industrie 4.0 bahnbrechend und ermöglicht die direkte Sensor-to-Cloud-Kommunikation. Angesichts eines aktuellen Generationenwechsels wird diese durchgängige Ethernet-Kommunikation zunehmend zum de facto Standard für zukünftige Techniker und Ingenieure.
OT-IT-Integration mithilfe von Plattformen
KEM Konstruktion|Automation: Was halten Sie in diesem Zusammenhang und mit Blick auf die Sensor-to-Cloud-Kommunikation von Ansätzen zur OT-IT-Integration mithilfe von Plattformen – erleichtern diese das Zusammenführen und Analysieren von Daten? Oder greift dieser Ansatz zu weit – und entscheidender ist der Einsatz leistungsfähiger Kommunikationslösungen wie IO-Link oder künftig SPE?
Christoph Trott: In der Diskussion um OT-IT-Integration und Sensor-to-Cloud-Kommunikation betont Jumo die zentrale Bedeutung von Kundenapplikationen und deren Lösungen. Plattformen werden als ein Instrument gesehen, als eine Art Werkzeugkasten, um Lösungen effizienter zu realisieren. Sie erleichtern die Analyse und das Zusammenführen von Daten, eine Expertise, die wir aus über 25 Jahren Erfahrung in der papierlosen Datenaufzeichnung und Registrierung in verschiedenen Anwendungsbereichen perfektioniert haben. Mit neuen Cloud- und SCADA-Lösungen bietet Jumo Kunden zudem die Möglichkeit, Daten auf der Basis neuester Technologien auszuwerten, um optimale Analysen durchzuführen.
Bild: Jumo
Im industriellen Umfeld hat sich IO-Link als fester Standard etabliert, eine Entwicklung, die auch in der IO-Link Community, zu deren aktiven Mitgliedern Jumo zählt, bestätigt wird. IO-Link-Kommunikation erfordert jedoch den Einsatz zusätzlicher Edge-Gateways, um eine Sensor-to-Cloud-Kommunikation zu ermöglichen. Die Einführung von Single Pair Ethernet stellt einen bedeutenden Fortschritt dar. Mit dieser Technologie ist es nun möglich, Messwerte von intelligenten Jumo-Sensoren direkt über ein vernetztes Ethernet-System mit Internetzugang an das Rechenzentrum der Jumo Cloud zu übermitteln. Diese Entwicklung betrachten wir als einen weiteren Meilenstein in der Kommunikationstechnologie, der die direkte Sensor-to-Cloud-Kommunikation wesentlich vereinfacht und effizienter gestaltet.
SPE bietet erhebliche Vorteile für die industrielle Automatisierung
KEM Konstruktion|Automation: Nach Überzeugung von Jumo bietet SPE für die Prozessindustrie auch erhebliche Vorteile für die industrielle Automatisierung. Um welche Vorteile handelt es sich dabei?
Bild: Jumo
Charisiadis: Wir sind überzeugt, dass Single Pair Ethernet erhebliche Vorteile für die industrielle Automatisierung und die Prozessindustrie (hier sprechen wir von APL) bietet. Diese Überzeugung basiert auf der Entscheidung von Jumo, unsere intelligenten Sensoren mit der 10BASE-T1L-Schnittstelle gemäß IEEE 802.3cg auszustatten, um die klaren Vorteile dieses Standards an die Kunden weiterzugeben. Zu diesen Vorteilen zählen:
- Erstens eine deutliche Reduzierung des Verkabelungsaufwands, da für die Datenübertragung nur ein einzelnes Adernpaar benötigt wird.
- Zweitens ermöglicht die „Power over Dataline“ (PoDL) Technologie die Energieversorgung des Sensors über dasselbe Adernpaar, was die Installation vereinfacht und separate Stromkabel überflüssig macht.
- Drittens bietet SPE einen hohen Datendurchsatz von 10 Mbit/s, was nicht nur eine schnelle Kommunikation ermöglicht, sondern auch schnelle Software-Updates im Hinblick auf Cyber-Security-Maßnahmen unterstützt.
- Viertens können Sensoren, wie beispielsweise der Jumo hydroTrans zur Messung von Temperatur, Feuchte und CO2, über lange Distanzen von bis zu 1.000 m installiert werden. Dies ist als Beispiel für Anwendungen wie die Klimaregelung und das Monitoring in großen Gewächshäusern ideal.
Darüber hinaus sind wir Mitglied der „Single Pair Ethernet System Alliance“. Die Allianz, die mittlerweile aus über 70 Mitgliedern besteht, sieht in SPE entscheidende Vorteile für die Welt der Automatisierung, die branchenübergreifend den Kunden zugutekommen. Diese Technologie stellt somit einen wichtigen Fortschritt in der Automatisierungsbranche dar.
Bedeutung smarter, intelligenter Sensoren steigt
KEM Konstruktion|Automation: In unserem letzten Gespräch haben wir über smarte, intelligente Sensoren und deren steigende Bedeutung gesprochen. Hält diese Entwicklung an und wie reagiert Jumo produkt- und lösungstechnisch darauf? Welche Rolle spielt in diesem Zusammenhang der Einsatz von K)?
Charisiadis: Ja, die Entwicklung hin zu smarten, intelligenten Sensoren setzt sich definitiv fort und wir reagieren darauf, indem wir unser Produkt- und Lösungsangebot stetig erweitern. Derzeit stehen bei unseren Industriekunden vor allem IO-Link und zunehmend auch SPE-basierte Sensorlösungen im Fokus. Wir sind dabei, ein durchgängiges Portfolio in diesem Bereich zu entwickeln. Dabei ist es uns besonders wichtig, nicht nur die eigentlichen Messgrößen zu erfassen, sondern auch die Signalverarbeitung und die Metadaten zu berücksichtigen, die einen erheblichen Mehrwert für unsere Kunden darstellen.
Die Inbetriebnahme unserer Produkte gestalten wir so intuitiv wie möglich. Das bedeutet, dass sie über alle benötigten Sensoren in einer Anwendung einheitlich und unkompliziert erfolgen soll – sozusagen ein Plug & Play Konzept. Was den Einsatz von Künstlicher Intelligenz angeht, so sehen wir hier definitiv Potenzial für die Zukunft. Allerdings wird KI hauptsächlich in der Cloud eingesetzt werden, da sie hohe Rechenleistungen erfordert, und weniger direkt in den Sensoren. Dank der leistungsstarken SPE-Schnittstelle können unsere Geräte viele zusätzliche nützliche Informationen wie Umgebungstemperaturbedingungen oder Stresssituationen übermitteln. Diese Daten können in Zukunft von Algorithmen auf KI-Basis für Anomalieerkennung oder Predictive Maintenance ausgewertet werden. Wir sind darauf bedacht, mit diesen technologischen Entwicklungen Schritt zu halten und unseren Kunden innovative und zukunftsorientierte Lösungen anzubieten.
Cloud-Lösung ermöglicht umfassende Sicht auf Produktionsprozess
KEM Konstruktion|Automation: „Daten besitzen wir – wir können sie nur nicht zusammenführen“, ist ein häufig zu hörender Satz in der Fertigung. Wie kann Jumo als Sensorspezialist auf dem Weg zum System- und Lösungsanbieter hier helfen? Welche Rolle spielt dabei Ihre 2021 vorgestellte Cloud-Lösung?
Bild: Jumo
Trott: In der Fertigung ist es in der Tat ein häufiges Problem, dass Daten zwar vorhanden sind, aber die Zusammenführung und Analyse dieser Daten eine Herausforderung darstellt. Als Sensorspezialist hat Jumo auch dieses Problem adressiert, insbesondere mit unserer 2021 vorgestellten Cloud-Lösung. Die Jumo Cloud ermöglicht die zentrale Erfassung und Zusammenführung von dezentral erfassten Sensorwerten auf einer einzigen Plattform. Dies ermöglicht eine umfassende Sicht auf die gesamten Produktionsprozesse. Ein besonders spannendes Feature, das wir dieses Jahr einführen werden, ist die Möglichkeit für unsere Kunden, bereits gesammelte Daten, beispielsweise in Form von CSV-Dateien, in die Cloud zu transferieren und die dort verfügbaren Analysewerkzeuge zu nutzen. Dies erweitert die Möglichkeiten der Datennutzung erheblich, da nicht nur aktuelle, sondern auch historische Daten integriert und analysiert werden können. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Anomalieerkennung, das sogenannte „Golden Batch“. Dieses Feature ermöglicht es, Produktionsmaschinen an verschiedenen Standorten hinsichtlich ihrer Qualität zu erfassen und miteinander zu vergleichen. Durch diese Vergleiche können Unregelmäßigkeiten und Optimierungsmöglichkeiten identifiziert werden, was zu einer deutlichen Steigerung der Effizienz und Qualität in der Produktion führt.
Technische Trends in der Automatisierung
KEM Konstruktion|Automation: Jumo ist Anbieter industrieller Sensor- und Automatisierungstechnik. Der Bereich Automation umfasst Ihrer Definition zufolge alle Produkte zu den Bereichen Regeln, Aufzeichnen, Überwachen und Automatisieren. Welche technischen Trends sehen Sie in diesen Segmenten?
Charisiadis: Bei Jumo beobachten wir mehrere technische Trends in unseren Kernbereichen wie Regeln, Aufzeichnen, Überwachen und Automatisieren, die alle eng mit den Konzepten von Industrie 4.0 und der fortschreitenden Digitalisierung verbunden sind. Generell liegt der Fokus auf der Vernetzung und Integration unserer Produkte in Gesamtsysteme, was ein zentraler Aspekt von Industrie 4.0 ist. Wir legen großen Wert darauf, intuitive Benutzeroberflächen und eine verbesserte Bedienbarkeit unserer Produkte zu bieten, um unseren Kunden eine einfache und effiziente Handhabung zu ermöglichen. Zudem ist Cybersecurity angesichts der zunehmenden Vernetzung unserer Systeme ein wesentlicher Faktor.
- Im Bereich der Regeltechnik zeichnet sich der Trend der adaptiven Regelung im Kontext von Künstlicher Intelligenz ab. Hierbei passen sich die Regelparameter selbstständig an Veränderungen in der Regelstrecke an, und die KI unterstützt dabei die kontinuierliche Verbesserung dieses Prozesses. Eine Differenzierung zwischen Kompaktreglern und Prozessreglern ist zu beobachten, wobei sich bei Prozessreglern die Funktionen zunehmend in die SPS verlagern – eine Entwicklung, die für uns eine große Chance darstellt, da wir diese Integration in unsere Steuerungen beherrschen.
- Beim Thema Aufzeichnen ist die steigende Aufzeichnungspflicht in vielen Industriebereichen ein wichtiger Trend. Wir profitieren von dieser Entwicklung, indem wir Aufzeichnungsfunktionen in unsere Steuerungen integrieren. Die Auswertung der aufgezeichneten Daten in unseren variTron-Systemen erfolgt schon jetzt browserbasierend, was einen echten Mehrwert für unsere Kunden darstellt.
- Auch beim Überwachen liegt der Fokus darauf, die Anlagenverfügbarkeit zu maximieren. Dabei sind wir seit Jahren Experte in der sicheren Überwachung von Grenzwerten.
- Der Bereich der Automatisierungstechnik wird besonders von der Diskussion um die virtuelle SPS geprägt. Wir verfolgen diese Entwicklung genau und stehen in engem Austausch mit unserem Partner Codesys. Während wir in echtzeitkritischen Anwendungen derzeit noch keine dominante Rolle für eine virtuelle SPS sehen, ist die Idee dennoch spannend und entwickelt sich weiter. Wichtig dabei ist, dass lokale I/Os und die Vor-Ort-Visualisierung weiterhin unverzichtbar sind.
Insgesamt sind wir darauf bedacht, diese Trends aktiv mitzugestalten und in unsere Produkte zu integrieren, um unseren Kunden fortschrittliche und zukunftssichere Lösungen zu bieten.
KEM Konstruktion|Automation: Können Sie zukünftig die Zahl der Hardware-Varianten senken, indem ein immer größerer Teil der Funktionen eines Sensors per Software realisiert wird – sehen Sie eine Entwicklung hin zum Software-defined Sensor?
Trott: Ja, die Entwicklung hin zu einem sogenannten „Software-defined Sensor“ ist durchaus ein Trend, den wir beobachten und aktiv verfolgen. Die Herausforderung in der Designauslegung von Sensoren liegt zwar weiterhin in der physikalischen Erfassung der Messgröße, doch die zunehmende Rechenleistung und die Einsatzmöglichkeiten ausgeklügelter Software-Algorithmen eröffnen neue Wege, um zusätzliche Informationen aus dem Sensor abzuleiten und damit Mehrwerte für unsere Kunden zu schaffen. Wir sehen eine zunehmende Verschmelzung von Sensorik und Software. Der Softwareanteil innerhalb der Sensorik nimmt stetig zu.
Bereits heute erfolgt die Konfiguration unserer digitalen Sensoren über Software, was den Anwendern erlaubt, Anpassungen einfach und flexibel vorzunehmen. Dieser Trend zur Software-basierten Konfiguration und Funktionalität könnte potenziell zu einer Reduktion von Hardwarevarianten führen. Obwohl es zum aktuellen Zeitpunkt schwierig ist, konkret zu sagen, inwieweit Hardware dadurch eingespart werden kann, ist die Reduktion von Hardwarevarianten definitiv eines unserer Ziele. Wir sind stets darauf bedacht, die Effizienz unserer Produkte zu steigern und gleichzeitig den Bedarf an physischer Hardware zu minimieren, ohne dabei Kompromisse bei der Leistung oder Qualität einzugehen.
Grüner Wasserstoffe für klimaneutrale Zukunft
KEM Konstruktion|Automation: Wasserstoff, speziell grüner Wasserstoff gilt als Hoffnungsträger auf dem Weg in eine klimaneutrale Zukunft – welche Chancen sieht Jumo rund um die Wasserstoff-Technologie und wie können Sie hier unterstützen?
Charisiadis: Wasserstoff, eine zukunftsträchtige und dynamische Entwicklung, an der wir aktiv teilhaben möchten. Wasserstoff gilt als einer der Hoffnungsträger auf dem Weg zu einer klimaneutralen Zukunft, und wir sind uns bewusst, dass der Umgang mit Wasserstofftechnologien für viele Unternehmen eine große Herausforderung darstellt. Es geht dabei nicht nur um die Suche nach neuen Lieferanten und technischen Lösungen, sondern auch um den sicheren Umgang mit explosiven Gasen, wofür spezielle Produkte und ein tiefgreifendes Know-how erforderlich sind. Genau hier setzt Jumo an: Wir bieten eine breite Palette an Produkten speziell für die Wasserstofftechnologie an. Unsere Mess- und Regeltechnik deckt Bereiche wie Druck, Temperatur, Füllstand, Leitfähigkeit, Durchfluss und Safety ab.
Besonders wichtig ist hierbei, dass unsere Produkte die notwendigen Zulassungen für Explosionsschutz, funktionale Sicherheit oder Schiffzulassungen erfüllen, um den hohen Anforderungen im Umgang mit Wasserstoff gerecht zu werden. Darüber hinaus bieten wir auch unser Know-how als Entwicklungspartner an. Wir unterstützen Projekte entlang der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette – von der Erzeugung bis zur Nutzung. Durch unsere Expertise und Erfahrung in diesem Bereich sind wir in der Lage, unseren Kunden maßgeschneiderte Lösungen anzubieten und sie bei der Bewältigung der Herausforderungen in der Wasserstofftechnologie zu unterstützen. Bei Jumo sehen wir großes Potential in dieser Technologie und sind motiviert, einen Beitrag zur Entwicklung einer klimaneutralen Zukunft zu leisten.
Fit für die digitale Zukunft
KEM Konstruktion|Automation: Sie sind 2020 als Geschäftsführer unter anderem angetreten, um die Jumo-Unternehmensgruppe fit für die digitale Zukunft zu machen. Wo steht Jumo heute vier Jahre später in Sachen Digitalisierung?
Charisiadis: In den letzten vier Jahren hat Jumo in Sachen Digitalisierung beachtliche Fortschritte erzielt. Ein zentraler Bestandteil dieser Entwicklung war die Einführung des neuen ERP-Systems SAP, das weltweit ausgerollt wird und unsere Geschäftsprozesse erheblich standardisiert und digitalisiert. Ein weiteres wichtiges Projekt ist unser neues Werk „Sensilo“, das sich durch eine hohe Automatisierung und Digitalisierung über die gesamte Produktionskette auszeichnet. Die Produktionsfläche beträgt rund 13.000 m², und mit einem Investitionsvolumen von etwa 50 Mio. Euro ist dies die größte Investition in der Geschichte von Jumo. Das Werk wird für die Produktion von Temperatur- und Drucksensoren verwendet, Bereiche, in denen wir zuletzt ein überdurchschnittliches Wachstum verzeichnet haben. Neben diesen beiden großen Themen hat sich auch im Kleinen viel bewegt. Hier kann unter anderem die digitale Parkplatzvergabe per App angesprochen werden. Ein echter Mehrwert für alle Mitarbeiter in Fulda.
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Die Fabrik der Zukunft
Bild: Jumo
Mit 48 Mio. € ist der Neubau des Sensilo-Werks im Technologiepark Fulda West die größte Investition in der Jumo-Geschichte und stellt erfolgreich die Weichen in Richtung Zukunft. Künftig stehen rund 13.000 m² Produktionsfläche für die Fertigung von Temperatur- und Drucksensoren zur Verfügung. Auch in Sachen Innovation, Digitalisierung und Nachhaltigkeit tut sich einiges im neuen Werk. Der Strombedarf der Produktionsanlagen wird größtenteils durch eigenen Strom gedeckt werden. Insgesamt sind alle energetischen Prozesse auf das Ziel ausgerichtet, den CO2-Fußabdruck auf ein Minimum zu reduzieren und die vorhandene Energie vollumfänglich zu nutzen.
