Industrie 4.0: Sicher und smart

Das Industrie-4.0-fähige Automatisierungssystem PSS 4000 erlaubt eine konsequente Verteilung von Steuerungsfunktionen. Aufwände für Engineering, Inbetriebnahme und Wartung werden dank des mechatronischen Ansatzes deutlich reduziert

Auch, wenn mit Industrie 4.0 (I4.0) die vierte industrielle Revolution gemeint ist, so ist es doch eine Evolution. Denn das setzt zum einen die Bereitschaft zum Wandel aller beteiligten Akteure voraus. Zum anderen sind viele der eingesetzten Technologien nicht erst seit heute verfügbar oder in der Produktion im Einsatz. Technologien wie RFID und WLAN stehen bereits seit Längerem bereit. Mit ihnen lassen sich Daten erfassen, auswerten und in eine Echtzeit-Steuerung der Fertigung überführen.

Die Komplexität steigt, das Sicherheitsverständnis ändert sich

Die eigentliche Herausforderung besteht darin, die beiden Welten, Automatisierung und IT, zu praktikablen Lösungen zu verbinden. Wie komplex das sein kann, zeigt das Beispiel Sicherheit: Wenn alles mit allem dezentral kommuniziert, steigt gleichzeitig auch der Bedarf an abgesicherter Kommunikation. Dieser umfasst gleichermaßen die Aspekte der Safety (Maschinensicherheit) wie auch die Anforderungen der Security (Betriebssicherheit).

Der Bereich Safety zeichnet sich bereits durch große Investitionssicherheit und Rechtssicherheit aus. Das liegt auch an der Ordnung durch Normen und Standards: Dinge wie ein Safety Integrity Level (SIL) sind klar definiert und eine Einteilung in Gefährdungsklassen und Risikoabschätzungen möglich.

Mit einem höheren Grad der Vernetzung steigt auch die Vielfalt der unterschiedlichen Kommunikationsbeziehungen innerhalb einer Automatisierungslösung. Heute kommen zunehmend offene Kommunikationssysteme mit einer Vielzahl an Beziehungen zum Einsatz. Das Thema Security, also der Schutz der Maschine und ihrer Daten vor unberechtigter Nutzung, ist momentan noch unzureichend gelöst. Technische Maßnahmen allein reichen jedoch nicht aus – organisatorische Maßnahmen müssen diese begleiten.

Für ganzheitliche Sicherheitskonzepte ist das Zusammenspiel von Safety & Security gefragt mit zunehmend speziell darauf ausgerichtete Systemarchitekturen, die offenen Standards folgen und herstellerübergreifende Betrachtungen mit einbeziehen. Zentrale Themen sind dabei eindeutige und sichere Identitätsnachweise für Produkte, Prozesse und Maschinen, einschließlich des sicheren Informationsaustauschs entlang des gesamten Produktionsprozesses.

Die beste Security-Maßnahme nützt nichts, wenn diese wegen zu hohem Zeitbedarf oder oft auch aus Unverständnis und Unwissenheit nicht praktiziert oder – schlimmer noch – bewusst umgangen wird. Hier gibt es Analogien zur Funktionalen Sicherheit. Für Safety wie für Security gilt: Die Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen darf durch Sicherheitsmaßnahmen nicht beeinträchtigt werden. Für die Umsetzung lassen sich viele Abläufe und Erfahrungen aus der Safety-Welt direkt auf die Security-Welt übertragen.

Modulare Anlagen erfordern verteilte Intelligenz

Zu den treibenden Faktoren für I4.0 zählen u. a. individuelle Kundenanforderungen an Produkte, höhere Variantenvielfalt und schrumpfende Produktlebenszyklen. Das führt zu kleineren Losgrößen und häufigeren Umkonfigurationen der Produktionssysteme. Mit modular konzipierten Anlagen lassen sich diese Anforderungen einfacher und produktiver erfüllen. Dieser mechatronische Ansatz erfordert, dass auch Steuerungsfunktionalitäten in die einzelnen mechatronischen Module hinein „wandern“ können. Eine zentrale Rolle spielen die Steuerungssysteme, die diesen Ansatz mit unterstützen können.

Für eine Automatisierung im Sinne von I4.0 sind daher Lösungen gefragt, die zum einen in der Lage sind, Steuerungsintelligenz zu verteilen und zum anderen gewährleisten, dass die notwendige Vernetzung mehrerer Steuerungen für den Anwender einfach zu handhaben bleibt. Mit dem Industrie-4.0-fähigen Automatisierungssystem PSS 4000 verfolgt Pilz konsequent den modularen und verteilbaren Ansatz. Dieser erlaubt es, die Vorteile einer dezentralen Steuerungsstruktur zu nutzen, ohne die damit üblicherweise verbundene höhere Komplexität in Kauf nehmen zu müssen.

Letztlich ist I4.0 als Vision zu sehen, in der es um die Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit des Industriestandorts geht. Eine Auseinandersetzung mit I4.0 ist also für jedes produzierende Unternehmen wichtig, eine Begrenzung des Themas auf die rein technische Ebene ist zu kurz gedacht. Eine der Grundlagen für eine nachhaltige Marktakzeptanz ist die Schaffung von standardisierten Mechanismen in der Kommunikation zwischen den Maschinen und innerhalb der Maschine. Nur wenn die Anforderungen beider Welten berücksichtigt sind, entstehen praktikable Lösungen.