Pilz PSS 4000: Sicher und Smart - Auf dem Weg zur vernetzten Produktion

Susanne Kunschert, geschäftsführende Gesellschafterin der Pilz GmbH & Co. KG und Mitglied der deutschen Forschungsunion.

Mit der Weiterentwicklung der Automatisierungslandschaft zu Industrie 4.0 kommen nun neue sicherheitstechnische Herausforderungen auf Unternehmen zu: Bei den angestrebten Produktionssystemen handelt es sich um hochgradig vernetzte Strukturen mit einer Vielzahl von beteiligten Menschen, IT-Systemen, Automatisierungskomponenten und Maschinen. Zwischen den teilweise autonom agierenden technischen Systemkomponenten findet ein reger und oft zeitkritischer Daten- und Informationsaustausch statt, zugleich sind wesentlich mehr Akteure entlang der Wertschöpfungskette beteiligt.

Modularisierung und Verteilung von Steuerungsintelligenz sind zwei wichtige Anforderungen an Automatisierungssysteme, die den Anforderungen der Industrie 4.0 gerecht werden.

Sicherheit als erfolgskritischer Faktor

Dabei treffen in Bezug auf die Sicherheit zwei Welten aufeinander: Die Welt der Automatisierung verschmilzt mit der IT-Welt. Die jeweiligen Sichtweisen auf das Thema Sicherheit unterscheiden sich deutlich: Die international verwendeten Begriffe „Safety“ für Maschinensicherheit und „Security“ für IT- und Datensicherheit helfen zunächst bei der grundlegenden Differenzierung. Die Herausforderung liegt aber darin, die Anforderungen beider Welten zu passenden und praktikablen Lösungen zu standardisieren. Die neuen Schutzziele umfassen z. B. den Schutz von Produktionsdaten, Produkt- und Plagiatsschutz, Schutz des Know-hows, Zugangsschutz, Integritätsschutz und Fernwartung.

Eine Grundlage für die 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 – vom Anwender akzeptierte – Lösungen.

Automatisierung nach dem mechatronischen Ansatz

Weitere Herausforderungen im Zukunftsprojekt Industrie 4.0 entstehen mit Blick auf die Modularisierung, die Vernetzung und die Verteilung von Steuerungsfunktionen in und immer kleiner werdende Teilfunktionen.

Um flexibel und schnell auf veränderte Anforderungen in der Produktion eingehen zu können, wird ein modularer Aufbau von Maschinen und Anlagen immer wichtiger. Damit lassen sich zudem Engineering-Prozesse vereinfachen sowie die Wiederverwendbarkeit der einzelnen Einheiten steigern. Allerdings werden dafür Automatisierungssysteme benötigt, die in der Lage sind, die in den mechatronischen Einheiten verteilte Intelligenz zentral und anwenderfreundlich zu steuern. Anlagen lassen sich dann in übersichtliche, selbstständig arbeitende Einheiten zerlegen.

Mit zentralistisch ausgelegten SPS-Steuerungen, wie sie heute im Einsatz sind, können die Vorteile einer Modularisierung nicht komplett ausgeschöpft werden: Änderungen in einzelnen Anlagenteilen verursachen einen überproportional hohen Aufwand auf der Steuerungsebene, da dann alle Programmstrukturen und die Kommunikationsbeziehungen der Module untereinander an zentralen Stellen der Steuerung verändert werden müssen.

Für die Automatisierung der Zukunft sind daher Lösungen gefragt, die zum einen in der Lage sind, Steuerungsintelligenz zu verteilen und zum anderen gleichzeitig gewährleisten, dass die notwendige Vernetzung mehrerer Steuerungen für den Anwender einfach zu handhaben bleibt. Mit dem Automatisierungssystem PSS 4000 und dem Echtzeit-Ethernet SafetyNET p verfolgt Pilz konsequent den modularen und verteilbaren Ansatz, der es erlaubt, bereits heute die Vorteile einer dezentralen Steuerungsstruktur zu nutzen.

Verteilte Intelligenz

Künftig werden intelligente Sensoren und Aktoren in verteilten Systemen immer mehr die Funktionen von Steuerungen übernehmen. Eine verbesserte Interaktion von Maschinenmodulen untereinander und von Mensch und Maschine ist das Ziel. Motion Controller, die synchron und sicher über Echtzeit-Ethernet gekoppelt sind, tragen bereits lokale Steuerungs- und Auswertefunktionen. Auch mit intelligenten Kamerasystemen zur dreidimensionalen sicheren Raumüberwachung und kamerabasierten Schutz- und Messsystemen markiert Pilz den Weg in diese Richtung.