Die Analog Devices GmbH (ADI) hat sich in seiner Industrie-4.0-Roadmap darauf festgelegt, die Hersteller industrieller Ausrüstungen dabei zu unterstützen, den Übergang auf Industrie 4.0 zu beschleunigen. Die Lösungen des Unternehmens bieten Connectivity sowie Effizienz für die Infrastruktur in bereits heute bestehenden Fabriken. Welche Strategie das Unternehmen verfolgt, erläutert Brendan O’Dowd, General Manager für Industrial Automation bei Analog Devices in Limerick.
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KEM Konstruktion: Herr O’Dowd, Industrie-4.0 ist ja schon seit einiger Zeit in aller Munde. Welche Aufgaben hat sich Analog Devices für dieses Themenfeld gestellt?
Brendan O’Dowd: Unsere Kunden wollen schnell auf Industrie 4.0 übergehen, müssen dabei aber auch sicherstellen, dass ihre Investitionen Teil eines tragfähigen, langfristigen Plans sind. Dabei ist es extrem schwierig, den richtigen Weg zu finden. Wir sind auf Lösungsbereiche fokussiert, die unseren Kunden sofort die Möglichkeit geben, die existierende Infrastruktur auf dem Weg zu Industrie 4.0 zu nutzen. Jede der Lösungen, die wir heute anbieten, ist ein wichtiger Baustein in diesen Strategien, die deterministisches Ethernet, Sicherheit und auch zustandsorientierte Wartung einschließen.
KEM Konstruktion: Welche Chancen bieten sich für die Industrie?
O’Dowd: Die Industrie kann es sich schlichtweg nicht leisten, am Spielfeldrand zu warten und Gefahr zu laufen, dass ihr die Vorteile, die den First Movern winken, entgehen. Gleichzeitig jedoch birgt es heute Risiken, umfangreiche Investitionen zu tätigen, die möglicherweise schnell obsolet werden und sich niemals bezahlt machen. Bei der Transformation zur Industrie 4.0 ist es außerdem nicht damit getan, einfach Anlagen zu spezifizieren und zu installieren oder gar eine neue Fabrik zu bauen, das Konzept Industrie 4.0 hat tiefgreifenden Einfluss auf die Arbeitsweise von Produktionsunternehmen. Insbesondere die Forderung nach vermehrtem Know-how in Bereichen wie etwa Software, Security und IT verlangt von den Herstellern schwierige Abwägungen und Entscheidungen.
KEM Konstruktion: Was ist das entscheidende Element bei der Implementierung einer digitalen bzw. 4.0-Fabrik?
O’Dowd: Das entscheidende Schlüsselelement der Industrie 4.0 ist ein integriertes Kommunikationsnetzwerk, das die Konnektivität über die gesamte Fabrik hinweg unterstützt. Die Essenz von Industrie 4.0 sind Daten und die Intelligenz, die sich aus Daten gewinnen lässt, mit der man allerdings erst arbeiten kann, sobald man sie zwischen und aus den Maschinen, der operativen Technik (OT) und den Rechnersystemen (der IT) auf der Unternehmensebene transferieren kann. Wir erwarten, dass ein deterministisches Ethernet-Netzwerk das Rückgrat der Konnektivität in den Fabriken bilden wird. Es ist heutzutage eine ganze Reihe von Industrial-Ethernet-Netzwerken in Gebrauch, aber für die Industrie wäre es überaus vorteilhaft, sich auf TSN-Ethernet (Time-Sensitive Networking) zu standardisieren. Wenn sie sicherstellen wollen, dass ihre Netzwerk-Investitionen Teil eines langfristig angelegten Plans sind, sollten Hersteller TSN-taugliche Lösungen implementieren – verbunden mit einer Roadmap für weitere Verbesserungen.
KEM Konstruktion: Wie stellt sich die Industrie-4.0-Transformation in der Industrieautomation dar?
O’Dowd: Investitionen in die Industrie 4.0 haben letztendlich den Zweck, von einem arbeitsintensiven Footprint auf eine ausgefeiltere, automatisierte Infrastruktur umzustellen. Einige durchgängige Merkmale dieses neuen Konzepts der industriellen Automatisierung beginnen sich bereits abzuzeichnen: Ständig wiederkehrende Arbeiten werden inzwischen von kollaborativen Robotern übernommen. Die einstmals starre und zentralisierte Steuerungsarchitektur macht einer dezentralisierten und flexiblen Fabrikumgebung Platz, in der Roboter Seite an Seite mit vielen anderen Systemen arbeiten – darunter auch SPSen und eine enorme Vielzahl an Sensoren und Aktoren. Diese Maschinen oder Geräte werden entweder als Eingänge oder Ausgänge betrachtet. Software-configurable I/O als eine Innovation von Analog Devices erlaubt dabei die universelle Auswahl und Konfiguration zahlreicher Arten von Eingangs- und Ausgangseinheiten, wodurch es den Kunden möglich ist, ihr Automatisierungs-Equipment einfach zu installieren und zu rekonfigurieren.
KEM Konstruktion: Welche Rolle spielt die vorausschauende Instandhaltung?
O’Dowd: Vorausschauende Instandhaltung und zustandsbasierte Überwachung tragen dazu bei, die Produktivität und Zuverlässigkeit in der gesamten Fabrik zu verbessern. Betriebsparameter wie Vibrationsmuster können erste Anzeichen für beginnenden Verschleiß aufdecken, sodass Reparaturen durchgeführt werden können, noch bevor es in der betreffenden Maschine zu Störungen oder Ausfällen kommt. Es handelt sich hier um ein erstklassiges Beispiel dafür, wie wichtig präzise Sensormessungen, intelligente Datenauswertungen und breitbandige Netzwerke in Industrie-4.0-Systemen sind. Bei der erfolgreichen Umsetzung der vorausschauenden Instandhaltung geht es außerdem um mehr als nur um die zugrundeliegende Technik. Gefordert ist vielmehr auch fundiertes Fachwissen in der Automatisierung und im Betrieb von Industriemaschinen, denn nur so lassen sich die Algorithmen und die Software entwickeln, mit denen operativ relevante Erkenntnisse aus den Betriebsdaten einer Maschine extrahiert werden können.
KEM Konstruktion: Wie sehen Sie die Weiterentwicklung von Sensoren und Software im Kontext der Industrie 4.0?
O’Dowd: Sensoren generieren die Rohdaten, die anschließend von der Software in aussagefähige Informationen umgewandelt werden. Wie das Beispiel der vorausschauenden Instandhaltung verdeutlicht, ist es gerade die Integration von Sensoren und Software, die in einer digitalisierten, vernetzten Fabrik einen echten Nutzen bietet. In einem System zur Überwachung des Maschinenzustands produzieren die Sensoren einen Strom an Messdaten zu Größen wie Vibration, Temperatur und anderen Parametern. Mithilfe der Signalverarbeitungs-Technik werden diese Daten zu auswertbaren Informationen aufbereitet, indem beispielsweise Rauschen und Verzerrungen entfernt werden und eine Linearisierung vorgenommen wird. Software und Analytik machen aus den Daten anschließend Informationen, indem Daten aus mehreren Quellen korreliert und anormale Muster detektiert werden, sodass bereits vorhandene und potenzielle Fehler identifiziert und geortet werden können. Analog Devices hat umfangreiche Mittel investiert, um sich zusätzlich zu seiner Expertise in der analogen und der digitalen Elektronik fachspezifische Expertise in der Industrie anzueignen. Hierdurch ist das Unternehmen in der Lage, seinen Kunden, die an der Implementierung von Industrie-4.0-Programmen arbeiten, mit wertvollen Erkenntnissen zur Seite zu stehen und ihnen zu zeigen, wie sich die neue Technik so anwenden lässt, dass speziell ihr Betrieb davon profitiert.
KEM Konstruktion: Wie und auf welchem Level können die Technologien von Analog Devices die Industrie 4.0 unterstützen?
O’Dowd: In der Industrie 4.0 geht es um den Aufbau und die Anwendung virtuell-realer Systeme mit dem Ziel, neue Möglichkeiten zu erschließen. Das zugrundeliegende Konzept wurzelt in der Fähigkeit, auf neue Arten Brücken zwischen der physischen und der digitalen Welt zu schlagen. Dies wiederum ist ein Gebiet, auf dem Analog Devices schon seit mehr als 50 Jahren ein Pionier ist. Allerdings gehört Analog Devices nicht zu den typischen Halbleiterunternehmen, denn wir schieben die Grenzen der Halbleitertechnik immer weiter hinaus und investieren in großem Umfang in Software, System-Expertise und Fachwissen innerhalb unserer wichtigsten Märkte. Damit nicht genug, kombinieren wir dieses Wissen mit einem beispiellosen Bestand an Fähigkeiten, was die Analog-Digital-Umsetzung betrifft: es geht um das Erfassen, Messen, Interpretieren, Verbinden, Versorgen und Absichern. Wir gehen die Herausforderungen in der Industrie auf der System-Ebene an.
KEM Konstruktion: Was würden Sie einem Manager raten, der die Digitalisierung von Produktionsstätten beschäftigt?
O’Dowd: Er sollte so weit wie möglich in die Zukunft blicken. Investitionen, die heute getätigt werden, müssen auch in 15 bis 20 Jahren noch relevant sein, und dementsprechend wichtig ist es, dass Systeme oder Techniken langlebig sind. Das bedeutet, sich für eine skalierbare Konnektivitäts-Technik zu entscheiden, die auf standardbasierten Lösungen und nicht auf proprietären Systemen beruht. Es sollten Sensoren zum Einsatz kommen, die robust sind, eine lange Nutzungsdauer haben und gleichzeitig präzise Messwerte liefern. Jeder Schritt hin zu einer vermehrt digitalisierten und vernetzten Fabrik vergrößert auch das Risiko von Cyber-Attacken, weshalb das Thema Security ebenfalls hohe Priorität für alle Manager haben sollte. Zum Optimieren der Security sollten man sich nicht auf die Anforderungen bestimmter Geräte oder Endpunkte konzentrieren, sondern eine systemorientierte Herangehensweise wählen. Die Sicherheit lässt sich im System auf unterschiedliche Weise realisieren – in Edge Devices, Controllern oder Gateways oder auf einer höheren Ebene. Es gilt den Bedrohungsgrad an den einzelnen Punkten zu berücksichtigen, aber auch die Kosten zur Abwehr der Bedrohung. Ziel muss es sein, für effektive Sicherheit zu sorgen und dabei möglichst wenig Abstriche in Sachen Stromverbrauch, Leistungsfähigkeit und Latenz zu machen. Ein in mehrere Ebenen gegliederter Ansatz wird letztendlich dafür sorgen, dass man in Bezug auf die Security insgesamt optimal aufgestellt ist. ge
