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Die Prozessautomatisierung Revolution

Prozessautomatisierung Revolution

ABB Konzernforschung, Ladenburg, Deutschland

Mit Blick auf 30 Jahre hat Informationstechnologie den Alltag tiefgreifend verändert. Das Internet, Computernetzwerke und mobile Geräte haben sich schnell verbreitet. Für viele Teenager ist das Smartphone heute das wichtigste Einzel in ihrem Leben. Dies wurde von beeindruckenden technologischen Fortschritten begleitet. Die Massenproduktion von Milliarden von Geräten pro Jahr bedeutet, dass leistungsstarke Basistechnologie jetzt zu sehr niedrigen Kosten verfügbar ist.

Vergleicht man die Prozessautomatisierung einer 30-alten Anlage mit der einer neu gebauten Anlage, fällt auf, dass sie noch relativ ähnlich ist. Natürlich sind die Kosten für die Automatisierung erheblich gesunken und der Automatisierungsgrad hat sich in diesem Zeitraum deutlich erhöht. Aber insgesamt haben sich die Prinzipien der Automatisierung nicht wirklich verändert.

Die Prozessautomatisierung hat unterschiedliche Schlüsselanforderungen wie Sicherheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit, die zu einer langsameren Anpassung der verfügbaren Netzwerk- und Computertechnologie führen. Wir denken jedoch, dass die Prozessautomatisierung in naher Zukunft den Einsatz modernster Mainstream-Informationstechnologie beschleunigen wird und sich daher radikal verändern wird.

Viele der von der Hardware auferlegten Beschränkungen, wie zum Beispiel begrenzte Verarbeitungsleistung bei eingebetteten Systemen, werden stark gelockert oder sogar verschwinden. Auf der Softwareseite werden Technologien wie Virtualisierung Automatisierungssoftware portabel und einfacher zu implementieren sein. Echtzeit-Softwaresysteme können praktisch unabhängig von irgendwelchen Plattformspezifikationen werden, egal ob es sich um Betriebssysteme oder industrielle Kommunikationssysteme handelt. Dies öffnet die Domäne für eine Vielzahl von Technologien zur Auswahl und erhöht die Flexibilität, aber auch die Komplexität.

Raspberry Pi, ein Single-Board-Computer mit Linux.

Raspberry Pi, ein Single-Board-Computer mit Linux. Bild mit freundlicher Genehmigung von Clive Darra auf Flickr

Bald werden die meisten Aktoren und Sensoren über eine Art von Ethernet kommunizieren. Dies wird die immer noch vorherrschende enge Kopplung von Controllern und Prozesssignalen durchbrechen. Obwohl sich die industriellen Anforderungen an Kabel und Steckverbinder von denen in der Bürowelt unterscheiden, werden die laufenden Bemühungen zu industriellen Standards führen, z. B. für Ethernet über zweiadrige Kabel. Der Ethernet-Kommunikationsstack kann auf vielen verschiedenen physikalischen Medien wie Glasfaser, Kupfer, WLAN, 4G oder Bluetooth betrieben werden und kann daher für bestimmte Anwendungsfälle optimiert werden.

Software-Technologien für Virtualisierung und schnelle dynamische Bereitstellung ermöglichen die Ausführung von Automatisierungsprogrammen auf vielen verschiedenen alternativen Hosts: direkt auf dem Gerät, auf einer neuen Klasse von industriellen Automatisierungsservern oder sogar in der Cloud. Völlig neue Schemata für die Redundanz werden entwickelt. Die Kosten für das Engineering werden drastisch sinken, da der Großteil der Konfiguration per Plug & Play erfolgt.

Die Aufgabe, die richtigen Technologien für eine Anwendung zu wählen, könnte zunächst schwieriger sein, da es wenig Erfahrung in Bezug auf die Kompromisse in der Automatisierungsdomäne gibt. Ein Beispiel ist die Möglichkeit, die Anzahl der Controller in einer Anlage zu reduzieren, da neue und leistungsfähigere Controller-Hardware weniger Controller für die gleiche Arbeit wie zuvor benötigen würde. Für ein solches Szenario, in dem viele Variablen involviert sind, muss jedoch das beste Gleichgewicht zwischen Kosten, Komplexität und Verfügbarkeit gefunden werden. Flexibilität und Skalierbarkeit der Produktion werden immer wichtiger. Modulare Automatisierungskonzepte ermöglichen es, neue Produktionsanlagen schnell aufzubauen und je nach Bedarf zu erweitern oder zu verkleinern. Modulare Automatisierungskonzepte werden die Basisautomatisierung standardisieren und kapseln. Die High-Level-Automation wird bequem auf einer abstrakten Ebene orchestriert.

Lochkarten-Technologie

Lochkarten-Webstuhl im National Museum of Scotland. Bild mit freundlicher Genehmigung von Gnomonic auf Flickr

Leistungsfähigere Hardware- und Kommunikationssubsysteme mit höherer Bandbreite ermöglichen auch vollständig integrierte Diagnosesysteme in Feldgeräten. Die Verfügbarkeit von detaillierteren Diagnosedaten eröffnet neue Möglichkeiten zur Verwaltung von Automatisierungssystemen, z. B. in Bezug auf Redundanz und vorausschauende Wartung. Neue Fähigkeiten wie bessere Diagnose und Resilienz sind für Märkte wie Tiefsee-Bohrungen und andere Operationen in schwierigen Umgebungen unerlässlich.

Eine der Konsequenzen ist, dass sich traditionelle Geschäftsmodelle ändern werden. Viele Hardware-Komponenten sind in der Vergangenheit zu einem Standard geworden, so wie es Echtzeit-Betriebssysteme getan haben. Was wird sich ändern? Value wird mehr als zuvor in Softwarekomponenten erstellt. Wenn nicht in den Execution Engines von Controllern, dann in den Diagnosemöglichkeiten eines Automatisierungssystems. Wenn ein Lieferant durch diagnostische Dienstleistungen eine überlegene Zuverlässigkeit und niedrigere Wartungskosten bieten kann, wird er gegenüber der Konkurrenz überlegen sein.

In einigen Bereichen werden wir jedoch ähnlich wie in der IT-Branche ein Wettrennen nach unten erleben. Die ehemals lukrativen Märkte entwickelten einen extremen Preisdruck für Hardware, Software und Services.

Am Ende wird der Kunde von dieser Entwicklung profitieren. Grundlegende Funktionalität für die Automatisierung einer Produktion wird billiger. Es wird auch eine größere Auswahl an Software und Hardware geben. Dies kommt dem unteren, mittleren und oberen Marktsegment zugute. Darüber hinaus werden wir über höhere Fähigkeiten verfügen, z. B. über eine hochentwickelte Diagnostik, die vor allem dem mittleren und oberen Marktsegment zugutekommt.

Dr. Martin HollenderStephan Sehestedt

Von Martin Hollender und Stephan Sehestedt

Dr. Martin Hollender

http://www.abb.de

Dr. Martin Hollender ([Email protected]) ist Forscherin in der Gruppe Operations Management bei ABB Corporate Research in Deutschland. Er ist Herausgeber des Buches "Collaborative Process Automatio

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