Wie sich ein Krimi durch Automatisierung lösen lässt

Im Getränkemarkt ist das Regal mit dem Lieblingsgetränk leer und auf das neue Bett oder die bestellte Küche wartet man plötzlich länger als erwartet. Warum? Weil hinter den nüchternen Toren der Fabrikhallen, in denen diese Waren produziert werden, gerade ein Krimi abläuft: Lieferketten sind brüchig geworden, dringend benötigtes Material kommt nicht an. Von einem auf den anderen Tag sind Ressourcen, die vorher scheinbar im Überfluss vorhanden waren, knapp und teuer. Die Welt hat sich verändert. Und wenn produzierende Unternehmen eine Zukunft haben wollen, müssen sie sich mit ihr verändern.

„Never change a running system“ hat ausgedient

Vorbei sind die Zeiten, in denen Fertigungsanlagen einfach nur möglichst produktiv sein sollten und der Fokus lediglich auf Optimierung einzelner Produktionsschritte lag. Vorbei auch die Zeiten von starren Fertigungslinien, die nach dem Motto „Never change a running system“ liefen. Jetzt geht es um Resilienz und Anpassungsfähigkeit ganzer Produktionssysteme angesichts ständig neuer Herausforderungen. In unseren Fabriken bei Siemens erleben wir das jeden Tag: Morgens ein Anruf, dass die erwartete Lieferung ausbleibt. Wenn wir die Produktion nicht stillstehen lassen wollen, müssen wir uns sehr schnell und flexibel den neuen Gegebenheiten anpassen. Zum Beispiel andere Lieferanten in unsere Abläufe einbinden, die die fehlenden Komponenten in vergleichbarer Qualität liefern können, oder unser Produkt so umdesignen, dass wir es auch ohne das fehlende Material fertigen können. Deshalb haben wir ein Ziel: Wir wollen mithelfen, dass industrielle Abläufe quasi im Handumdrehen auf die jeweils neuen Bedingungen reagieren können. Damit Unternehmen unter den jeweils aktuellen Bedingungen das richtige Produkt am richtigen Ort und zur richtigen Zeit produzieren können.

Änderungen im Handumdrehen

Das ist nur möglich, wenn sich die Automatisierung verändert – weg von der festen Fertigungslinie hin zu einem integrierten System, in dem Automatisierungsabläufe fast auf Knopfdruck geändert werden können oder sich sogar immer autonomer anpassen. Quasi ein „Smart Manufacturing“. Beispielsweise indem sich neue Funktionalitäten automatisch in die Automatisierungssoftware einspielen, wie man es aus der Welt der Information Technology (IT) kennt – das sogenannte continuous deployment. Auch die wachsenden Datenanalysefähigkeiten aus der IT werden die Operational Technology (OT) immer flexibler und widerstandsfähiger machen. Denn wer Informationssilos aufbricht und Daten über alle Bereiche von industrial operations überblickt, weiß viel genauer, was in der Produktionskette geschieht, und kann entsprechend reagieren.

Um diese Digitalisierung der industriellen Produktion und die Integration von OT und IT zu erleichtern und zu beschleunigen, gibt es jetzt den Siemens Xcelerator – eine offene digitale Business-Plattform. Damit gehen wir den nächsten logischen Schritt: Mit unserem Portfolio und Konzept einer Totally Integrated Automation (TIA) haben wir in den letzten 25 Jahren die OT-Welt integriert und für IT-Fähigkeiten geöffnet. Mit dem Siemens Xcelerator beschleunigen wir diese Integration von OT und IT weiter. So bauen wir gemeinsam mit unseren Kunden an den industrial operations der Zukunft.

So schnell wie Software

Zum Beispiel mit IT-based Engineering. Denn schnelle Anpassungen in den Produktionsabläufen müssen auch schnell zu engineeren sein. Das funktioniert mit dem wachsenden Fachkräftemangel aber nur, wenn sich das Engineeringtool leicht, intuitiv und flexibel nutzen lässt, am liebsten in der Geschwindigkeit moderner Software. Aber die Belegschaft in Unternehmen bringt zunehmend unterschiedliche Kenntnisse mit – von den OT-erfahrenen Elektrikern und Operateuren im Feld bis hin zu Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern frisch aus der Ausbildung, die mit dem IT-Umfeld „groß geworden“ sind. Ideal wäre natürlich, dass beide Gruppen ein Engineeringtool bedienen können, ohne dass eine von beiden aufwändig auf OT oder IT „umgeschult“ werden muss. Deshalb haben wir beispielsweise unser Engineeringtool TIA Portal ergänzt durch eine Entwicklungsumgebung, wie sie Softwareentwickler aus der IT-Welt kennen, z. B. das auf Visual Studio Code basiert und eine native Git-Anbindung und mehr bietet. Hier ist auch continuous deployment möglich, das neue Funktionen automatisch einspielt. Das heißt: Obwohl das TIA Portal ein klassisches Werkzeug der OT-Ebene ist, können IT-gewohnte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter dafür jetzt ebenfalls Applikationen entwickeln, und zwar in der Programmierweise, die sie kennen. Die so erstellten Funktionalitäten lassen sich nahtlos als Bibliotheken in das TIA Portal integrieren, um sie dann beliebig als Module zu nutzen. Und weil das Feature cloudbasiert ist, kann es schnell und leicht zu jeder Zeit und an jedem Ort heruntergeladen und aktualisiert werden, available as a service. Sogar eine komplette Entwicklungsumgebung gibt es als „Software as a Service“; sie heißt dann TIA Cloud.

Funktionen einfach aus der Cloud

Diese virtuelle Verfügbarkeit von Automatisierungsfeatures wird ebenfalls immer wichtiger in der industriellen Produktion der Zukunft. Denn wenn die Welt um uns herum immer wieder unerwartete Anforderungen stellt, kann ein produzierendes Unternehmen nicht darauf warten, bis neue Hardware-Geräte produziert, geliefert und physisch am Einsatzort in Betrieb genommen sind. Deshalb gibt es beispielsweise Industrial-Edge-Geräte jetzt auch als virtuelle Geräte. Wer möchte und über die nötige IT-Infrastruktur verfügt, muss kein Hardware-Device an seine Maschine bringen, sondern kann die Datenverarbeitung und Konnektivität von Edge einfach virtuell on premise oder in der (privaten) Cloud nutzen. Und wer dies nicht möchte oder kann, kann weiter die Hardware-Edge-Geräte nutzen und darauf IT-Applikationen direkt neben oder in der Anlage laufen lassen und managen.

Offen für Neues

IT-based Engineering und Availability as a Service tragen also dazu bei, dass Unternehmen ihre Automatisierung deutlich flexibler und schneller als früher an neue Gegebenheiten anpassen können. Aber letztlich funktionieren kann eine hochflexible Automatisierung nur, wenn alle im Feld installierten Systeme aufeinander reagieren können – auch wenn sie zu vor Jahren installierten Bestandsanlagen gehören oder von unterschiedlichen Herstellern stammen. Die Herausforderung hier sind Offenheit und Interoperabilität. Denn kein Unternehmen kann seine gesamte OT- oder IT-Infrastruktur über Nacht ersetzen, damit die einzelnen Systeme untereinander zusammenspielen. Deshalb arbeiten wir daran, dass unser TIA-Portfolio zunehmend offen und interoperabel wird. Ein Beispiel, wie das funktionieren kann: Im TIA Portal lassen sich jetzt komplexe Kinematiken wie z. B. Roboter sehr leicht in die industriellen Abläufe „einklinken“, egal von welchem Hersteller – ein weiterer Baustein, damit Fertigungsanlagen unkompliziert erweitert, umgestellt oder angepasst werden können. Das ist wichtig für Produktionsleiter, die am liebsten gar nicht in laufende Systeme eingreifen möchten.

Ein weiteres Beispiel, wie Automatisierung sich immer mehr vom monolithischen Gebilde zum offenen Netzwerk entwickelt: Das Management-System von Industrial Edge läuft jetzt auch auf dem verbreiteten Open-Source-System Kubernetes, das ITler gut kennen und gerne nutzen. Jetzt können sie damit auch die Industrial Edge Platform einfach in die bestehende IT-Infrastruktur integrieren. So wird Automatisierung immer IT-ähnlicher und einfacher zu handhaben.

Die Reise geht weiter

Sogar Steuerungen werden bald nicht mehr nur als Software in einem Hardware-Gehäuse erhältlich sein, sondern auch als Software-Applikation, die entweder als Industrial-Edge-Anwendung direkt in der Fabrikhalle läuft oder zukünftig in der Cloud ausgeführt wird. Diese sogenannten Virtual Controller haben viele Vorteile: Um auf alle Eventualitäten vorbereitet zu sein, muss man nicht mehr vorsorglich überdimensionierte Hardware-Steuerungen oder komplette Software-Pakete kaufen, sondern kann über kostenlose Testversionen und abgestufte Leistungsklassen optimal auswählen, was man für seinen akuten Zweck braucht. Das ist vor allem für kleinere und mittlere Unternehmen ein riesiger Vorteil, weil es ihnen große Investitionsanstrengungen erspart. Und wenn eine bestimmte Produktionskomponente mal wieder nicht lieferbar ist, kann man problemlos auf verfügbare Hardware ausweichen, weil industriereife Virtual Controller hardwareunabhängig sein werden.

Und die Welt dreht sich unaufhaltsam weiter: Selbst wenn sich die Lieferketten wieder stabilisieren und gerade keine Pandemie herrscht, wird das Leben neue unvorhergesehene Ereignisse bereithalten. Damit die Industrie dabei immer wieder die richtigen Produkte zur richtigen Zeit am richtigen Ort liefern kann, wandelt sich die Automatisierung Stück für Stück – von einer vollständig integrierten Automatisierung hin zu einer vollständig integrierbaren Automatisierung. So wird die Industrie gemeinsam auch alle Krimis der Zukunft lösen.