Chancen der IT-Technologien auch in der Automatisierung nutzen

Fragen: Armin Barnitzke und Michael Corban, Konradin Mediengruppe

Inhaltsverzeichnis

1. Auswirkungen offener Plattformen auf die Produkt- und Produktionsentwicklung
2. Wird der Automatisierer auf Dauer „ersetzt“?
3. Die Rolle von Open-Source-Lösungen und offenen Standards
4. Wird sich ein „Android der Automation“ entwickeln?
5. Hinweis zu Teil 1

Auswirkungen offener Plattformen auf die Produkt- und Produktionsentwicklung

KEM Konstruktion|Automation: Offene Plattformen revolutionieren die Entwicklung technischer Systeme durch die nahtlose Verbindung von OT und IT. Welche Folgen hat das für das Engineering? Wie können Produkt- und Produktionsentwicklung profitieren?

Thomas Maag (Bosch Rexroth): Daten, Technologien und neue Funktionen sind einfacher und schneller integrierbar und einsatzbereit. Echtzeitdaten aus der Automatisierung gelangen über durchgängige Kommunikationswege in die Cloud und stehen dort zur Weiterverarbeitung bereit. Fachpersonal kann an verschiedenen Aufgabenstellungen, Bausteinen oder Apps parallel arbeiten und so die Umsetzung von neuen Funktionen zusätzlich beschleunigen. All diese Aspekte ermöglichen deutlich agilere Entwicklungen sowie nachträgliche Anpassungen und Erweiterungen.

Christian Gabriel (Keba): Wichtig ist hier Engineering zu definieren – wenn wir über die offene Steuerung reden, ist das ja nur ein Teil des gesamten Entwicklungsprozesses. Was man aber sieht ist, dass immer mehr Unternehmen hier auf Standards setzen und somit die Kompatibilität stark gesteigert wird. Wichtiger ist jedoch, den kompletten Entwicklungsprozess zu betrachten – der immer vernetzter mit den Kundenanforderungen, Sales, Produktmanagement und im nächsten Schritt auch dem Einkauf ist, so dass sich ein Kreislauf ergibt. Hier wird es in den nächsten Jahren einige wichtige Entwicklungen geben, welche die Effizienz in der Zusammenarbeit deutlich steigern. Andererseits gibt es mit den neuen KI-Technologien auch starke lokale Tool-Verbesserungen, die eine Ausbildung als Fachexperte zeitlich stark reduzieren und Routineaufgaben automatisieren. Somit ist nicht das Tool der entscheidende Faktor, sondern wie gut hier KI-Technologien unterstützen können.

Werner Paulin (Lenze): OT- und IT-Programme werden auf unterschiedliche Weise und (noch) von unterschiedlichen Personengruppen entwickelt. Außerdem gibt es Software, die schnellere Update-Zyklen ermöglicht und Software, die unter Umständen erst nach Monaten des Feldtests aktualisiert werden darf. Die Anforderungen und Möglichkeiten sind also sehr unterschiedlich – am Ende müssen aber alle Programme zusammenspielen, um eine Maschine zu automatisieren und digitale Mehrwerte zu schaffen. Die Orchestrierung dieser Workflows wird eine zentrale Aufgabe des Engineerings und der verwendeten Werkzeuge sein.

Benjamin Homuth (Phoenix Contact): Der Ansatz, Automatisierungsapplikationen komplett in IEC 61131 zu programmieren, hat sich gewandelt. Nicht erst durch die Einflüsse der IT sollen die Programmiersprachen zum Einsatz kommen, die für die Applikation am besten geeignet sind – oder gleich ein Mix aus verschiedenen Programmiersprachen. Die Vorliebe für ein bestimmtes Engineering-Tool geht ebenfalls mit der Programmiersprache einher. Phoenix Contact bietet neben PLCnext Engineer und Codesys auch Tools wie Eclipse oder Visual Studio an, die für die Hochsprachenprogrammierung in C# oder C++ entwickelt wurden. Ein Entwickler, der sich in diesen Tools bereits auskennt, kann sie ebenso für die Programmierung einer PLCnext Control verwenden, ohne sich umgewöhnen zu müssen. Zudem eröffnet der PLCnext Store als Marktplatz für Software-Komponenten rund um PLCnext Technology Vorteile über die Nutzung schon vorhandener Software-Komponenten als App. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Zeitersparnis, denn viele bestehende Funktionen müssen nicht von Grund auf neu erstellt werden.

Martin Flöer (Weidmüller): Unabhängig von offener Steuerung oder nicht – das Engineering wird sich verändern. In Zukunft werden Mechanismen benötigt, die IT- und OT-Geräte im Sinne der IT-Sicherheit effizient betreiben. Das heißt Rollouts von neuer Firmware, Apps oder Konfigurationen können von zentraler Stelle verwaltet, ausgerollt und administriert werden.

Wird der Automatisierer auf Dauer „ersetzt“?

KEM Konstruktion|Automation: Wird der Automatisierer auf Dauer von IT-Spezialisten „ersetzt“ und wird parallel mit den offenen Plattformen die Steuerungsprogrammierung entsprechend IEC 61131-3 auf Dauer hinfällig – oder nur entsprechend von der IT-Seite kommend „übersetzt“?

Thomas Maag (Bosch Rexroth): Low Code/No Code und andere IT-Technologien kommen inzwischen als Alternativen zur klassischen SPS-Programmierung zum Einsatz. Derzeit bedienen neue IT-Technologien Teilsysteme und unterstützen die klassische Automatisierung (SPS). In diesem Kontext vereint ctrlX Automation beide Welten, indem es die Integration neuer IT-Technologien ermöglicht. Wir beobachten, dass IT-Spezialisten, die bereits für die Wartung der IT-Infrastruktur zuständig sind, verstärkt in den OT-Bereich expandieren. Dies unterstreicht die Notwendigkeit einer nahtlosen Zusammenarbeit und Integration zwischen IT und OT.

Offene Plattformen beschleunigen Entwicklung von Automatisierungslösungen

Christian Gabriel (Keba): Nein, der Automatisierer wird nicht ersetzt. Eventuell ändert sich seine Programmiersprache, jedoch nicht in Richtung klassischer Programmiersprachen sondern mit Blick auf seine Muttersprache, da KI-Technologien die Übersetzung vornehmen und somit unabhängig von der Programmiersprache machen. Diese Transformation passiert, jedoch gibt es auch konservative Branchen, in denen dieser Wechsel langsamer stattfinden wird. Darum wird uns die IEC-Programmierung sicher noch eine Weile begleiten.

Werner Paulin (Lenze): Ich würde nicht von Ersetzen sprechen. Echte offene Plattformen unterstützen eine breite Palette an Programmiersprachen. Zukünftig kann Maschinencode daher nicht nur in der vertrauten IEC-61131–3-Welt programmiert werden, sondern auch in modernen Sprachen wie Go oder Rust. Für Nicht-Echtzeit-Anforderungen stehen zudem praktisch alle Sprachen zur Verfügung. Für den Maschinenbauer bedeutet das Flexibilität und Freiheit. Er kann jene Sprache verwenden, die zum einen geeignet ist und zum anderen im Unternehmen beherrscht wird.

Benjamin Homuth (Phoenix Contact): Die Frage ist nicht, wer wen ersetzt, sondern wie beide Seiten voneinander lernen können, um das Beste aus den beiden Welten miteinander zu kombinieren. IT-Spezialist und Automatisierer haben auch in Zukunft ihre Daseinsberechtigung. Ich denke, es sollte auf ein „Ergänzen“ des Know-hows hinauslaufen. An der einen oder anderen Stelle wird sicherlich immer etwas „übersetzt“ werden müssen, da wir nicht auf der grünen Wiese starten. Wir sprechen hier über einen längeren Entwicklungsprozess, bei dem erstmal etwas zusammenwachsen muss. Phoenix Contact sagt dazu „Enhance your automation thinking“.

Martin Flöer (Weidmüller): Nein, der Automatisierer wird nicht ersetzt. Die IEC 61131-3 ist nur die Sprache, das Wissen über den Prozess liegt weiterhin beim Automatisierer. Es ändert sich vielleicht die Art und Weise des Engineerings beziehungsweise die Programmierung, grundsätzlich wird sich der Automatisierer aber mehr auf den eigentlichen Prozess konzentrieren können. Stichworte sind hier neben modernen Hochsprachen auch Low Code oder modellbasierte Softwareentwicklung. Deshalb haben wir u-OS sprachunabhängig aufgestellt.

Die Rolle von Open-Source-Lösungen und offenen Standards

KEM Konstruktion|Automation: Welche Rolle spielt Offenheit mit Blick auf Open-Source-Lösungen sowie den Datenaustausch via OPC UA – das OPC steht dabei ja bereits für „Open Platform Communications“?

Thomas Maag (Bosch Rexroth): In puncto Offenheit spielt die Verwendung von Open-Source-Lösungen und Betriebssystemen wie Linux sowie der Datenaustausch via OPC UA eine entscheidende Rolle. Die Integration von Open-Source-Lösungen bietet den Vorteil, die breite Community im IT-Bereich für die kontinuierliche Weiterentwicklung etablierter Software am Markt nutzen zu können. Bei ctrlX Automation werden diese Lösungen zudem um entsprechende Sicherheitserweiterungen ergänzt. Das Linux-Betriebssystem, insbesondere ctrlX OS auf Basis von Ubuntu Core, bringt entscheidende Vorteile in Bezug auf Offenheit und Flexibilität mit sich – was an der spezifischen Erweiterbarkeit von ctrlX OS deutlich wird. Dabei bleibt die standardisierte (Feldbus-)Kommunikation über OPC UA und Ethercat von essenzieller Bedeutung. Dies ermöglicht die Zusammenarbeit mit den Legacy-Systemen und entspricht den Vorgaben im Endkundensegment in der sich weiterentwickelnden OT-IT-Welt, die herstellerübergreifende Kompatibilität erfordert.

Christian Gabriel (Keba): Aktuell spielen diese Lösungen eine große Rolle, da vieles damit ermöglicht wird – siehe die Frage zur Definition einer Plattform (Anm. der Red.: siehe Teil 1 dieser Trendumfrage). Was wir in der Industrie sehen ist, dass viele in Richtung Linux gehen, weil damit Vorteile aus der IT-Welt übernommen werden können und die Community groß ist. Damit wird vor allem die Time-to-Market optimiert. Auch die Standardisierung der Kommunikation ist ein wichtiger Faktor, der hier einiges an Effizienzsteigerung bringen kann. Wichtig ist, dass alles kompatibel ist und die Personen, die an einem Projekt zusammenarbeiten, stets auf den selben aktuellen Datenstand zugreifen können. Gelingt dies, erhält die Automatisierung in Europa einen echten Schub.

Werner Paulin (Lenze): Open-Source-Lösungen werden eine wichtige Rolle in der Automatisierung spielen, weil sie eine unkomplizierte Verbreitung von Wissen ermöglichen und so für einen Innovationsschub aus der Gemeinschaft heraus sorgen. Der Einsatz von Open-Source-Lösungen stellt aber auch einen Paradigmen-Shift dar: nicht die Software stiftet den Wert, sondern ihre Nutzung bzw. die damit verbundene Dienstleistung, etwa für die Wartung. Ganz konkret werden Linux, Container-Technologien und OPC UA TSN eine zentrale Rolle spielen.

Benjamin Homuth (Phoenix Contact): OPC UA ist für Phoenix Contact eine der wichtigsten Schnittstellen im Hinblick auf den offenen, interoperablen Datenaustausch zwischen den Systemen und unverzichtbar für ein herstellerübergreifendes Device- und Update-Management, das in Bezug auf die Security immer essenzieller wird. Linux hat sich als Betriebssystem in diesem Bereich etabliert. Die in der Vergangenheit gehegten Zweifel an der Echtzeitfähigkeit des Systems sind schon seit Jahren widerlegt, nur die Flexibilität von Linux lässt eine Offenheit auf allen Ebenen zu. Der Ansatz bei der Open-Source-Software zeigt, was Crowd Knowledge, also das Wissen Vieler, bewirken kann. Durch die Zusammenarbeit von verschiedenen Entwicklern bei der Software-Erstellung entstehen neue Komponenten, die sich sehr gut in zahlreichen Anwendungen nutzen lassen. Das Crowd Knowledge respektive die Schwarmintelligenz ermöglichen dabei die Lösung komplexer Optimierungsprobleme oder das schnelle Reagieren auf Security Leaks.

Martin Flöer (Weidmüller): Linux ist der Enabler für offene Steuerungsplattformen. Es ist Grundlage, dass Echtzeitanwendungen heute einfach auf unterschiedlichen Zielsystemen eingesetzt werden können. OPC UA ist der Standard, um herstellerübergreifend über Gerätegrenzen zu kommunizieren. Technologien, aber auch Ökosysteme wie Docker oder Node-RED, einfach zugänglich zu machen und auf einer industriefähigen Hardware miteinander in Aktion treten zu lassen: Das ist das Ziel von u-OS.

Wird sich ein „Android der Automation“ entwickeln?

KEM Konstruktion|Automation: Abschließend ein Blick in die Zukunft – kann bzw. wird sich über offene Plattformen eine Art „Android der Automation“ entwickeln, das auf verschiedenen Hardwareplattformen läuft?

Thomas Maag (Bosch Rexroth): Ja, die Entwicklung eines „Androids der Automation“ ist durch ctrlX OS realisierbar. Es bietet den Softwarestack für verschiedene Hardware-Plattformen, die über die klassische Edge-Hardware hinausgehen. Das System umfasst gehärtetes Linux, eine Echtzeiterweiterung, den ctrlX Data Layer, eine flexible App-Architektur und Remote-Fähigkeit. Diese Merkmale ermöglichen eine breite Anwendbarkeit von ctrlX OS in verschiedenen Umgebungen, von der Feldebene bis in die Cloud. Somit schafft es eine interoperable Basis und erweiterbare Architektur, die den Vergleich mit einem „Android der Automation“ nahelegt.

Christian Gabriel (Keba): Davon bin ich überzeugt – der Trend geht ja schon stark in diese Richtung. Jedoch wird das eher ein mittelfristiges Thema sein. Durch die Anzahl der Mitspieler in der Kette ist die Komplexität hoch.

Werner Paulin (Lenze): Mag sein, dass in bestimmten Branchen und Anwendungen eine Art „Android der Automation“ eine sinnvolle Ergänzung zu allgemeinen IT-Standards ist. Allerdings ist Android auch nur ein Linux mit einer speziellen Art der „Container-Technologie“. Es wurde speziell für die Anwendung in mobilen Geräten mit Touchscreen entwickelt. Da wir Konsumenten alle die gleiche Hardware-Ausstattung haben, bietet sich die Standardisierung auf iOS oder Android an. Aufgrund der verschiedenen Anforderungen im Maschinenbau ist eine Kombination aus RT-fähiger Hardware, RT-Linux und Container-Technologie der universellste und offenste Zugang. Die Automatisierung sollte tunlichst nicht wieder versuchen, eigene Standards zu definieren. Damit würde sich die Geschichte aus 1990, also die erneute Abkopplung der Automatisierung von der IT, wiederholen. Es gibt nur mehr eine Welt – und in dieser Welt bedienen sich IT und OT der gleichen Technologien.

Benjamin Homuth (Phoenix Contact): Mit unserem Angebot einer Technologiepartnerschaft, wie Phoenix Contact sie etwa bereits mit dem Robotik-Spezialisten Yaskawa geschlossen hat, stellen wir PLCnext Technology auch anderen Automatisierungsunternehmen zur Verfügung. Der Einsatz auf verschiedenen Hardware-Plattformen unterschiedlicher Hersteller kommt so den Anwendern zugute, indem diese zum Beispiel Apps aus dem PLCnext Store ebenfalls auf der Hardware weiterer Hersteller verwenden können.

Martin Flöer (Weidmüller): Ein Teil der Analogie zu Android passt sicherlich auch für die Industrie. Kommerzielle Marktplätze aber, auf denen Anwender und Bereitsteller von Apps anonym bleiben, sehen wir in der B2B-geprägten Industriewelt nicht.

Hinweis zu Teil 1

Teil 1 unserer Trendumfrage zu offenen Automatisierungs-Plattformen bietet eine Übersicht zu aktuellen Angeboten der Hersteller.

https://kem.industrie.de/zur-rolle-offener-plattformen-fuer-die-automatisierung-bei-der-ot-it-integration/

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