Zu starr, zu komplex, zu proprietär. Die Automatisierungstechnik hinkt der IT-Welt hinterher und ist modernen Anforderungen kaum mehr gewachsen. Notwendig ist eine neue Generation einfach einsetzbarer und flexibler Automatisierungsplattformen. Die Mittel dafür sind durchgängig offene Software-Architekturen und app-basierte Ökosysteme.
Die Automatisierungstechnik steht vor gravierenden Änderungen. Die starren und komplexen Automatisierungssysteme – wie sie etwa im Maschinenbau, in der Gebäudesteuerung oder Warenlogistik eingesetzt werden – passen nicht mehr in ein zunehmend digitalisiertes und vernetztes Umfeld. Stand früher eine Maschine in der Fabrikumgebung “unverbunden” in ihrem eigenen abgeschotteten Kosmos in der Werkshalle, werden Maschinen und Produktions-IT heute stark miteinander vernetzt. Die IT-Welt und die Welt der Waren und Produkte sind längst aufeinander angewiesen und verzahnen sich immer mehr.
Für solche Anforderungen sind die bestehenden Automatisierungssysteme nur schlecht gerüstet. Das hat seinen einfachen Grund in der eher konservativen Ausrichtung der Automatisierungsbranche. Beim Einsatz moderner IT-Systeme hinkt sie um viele Jahre hinterher. Klassische Steuerungen basieren immer noch auf Software-Architekturen aus den 1970er oder gar 1960er Jahren, gearbeitet wird mit weitgehend monolithischen Strukturen.
Die Probleme beginnen bereits beim Betriebssystem: In der Automatisierungsbranche kommen in der Regel proprietäre Systeme zum Einsatz, für die es kaum Erweiterungsmöglichkeiten gibt und die nur vom Hersteller selbst wartbar sind. So muss beispielsweise jeder Treiber gesondert entwickelt werden. Ähnliches gilt für die genutzten Programmiersprachen und Entwickler-Tools. Die Sprachen, die in der heutigen Automatisierungstechnik verwendet werden – wie eine SPS-Programmierung oder G-Code – sind historisch gewachsen. Das sind heute aber keine Standard-Werkzeuge, die Entwickler und Uni-Absolventen nutzen – und schon gar keine Werkzeuge zur Lösung komplexer Aufgaben, wie sie beispielsweise von Künstlicher Intelligenz (KI) gestellt werden.
Die Rolle von Software
Junge Programmierer möchten oder können die aktuellen Automatisierungsprogrammiersprachen nicht mehr anwenden, da diese oftmals nicht mehr zur Ausbildung gehören und sie sehr unkomfortabel sind. Im Entwickler-Fokus stehen heute Sprachen wie Python, C++, Java oder Go.
Und das sind auch die Sprachen, die ein Automatisierungssystem der Zukunft unterstützen muss, da sich damit die aktuellen Zielstellungen realisieren und Probleme lösen lassen. Die klassische SPS-Programmierung beherrschen junge Software-Entwickler immer seltener.
Das Festhalten an veralteten Sprachen und Tools ist umso tragischer, da Automatisierung inzwischen weitgehend Software-Entwicklung bedeutet. Das Erstellen von Software-Lösungen nimmt heute den größten Anteil in der Automatisierung ein und die gesamte Wertschöpfung verlagert sich hin zur Programmierung. Diese Software-Ausrichtung erfordert andere Kompetenzen und andere Werkzeuge, die das Automatisierungs-Team der Zukunft auch mitbringen muss.
Die Software-Zentrierung in der Automatisierung ist bereits heute Realität: Engineering-Prozesse erfolgen zunehmend komplett digital. CAD-Prozesse werden an Simulationstools angebunden. Schnittstellen spielen eine große Rolle. Datenaustauschformate und ein Kommunikationsbus regeln den Datenaustausch in Echtzeit.
All das sind aktuelle Trends, die ein zukunftsfähiges Automatisierungssystem beherrschen muss. Solche Anforderungen lassen sich am besten mit offenen, modularen und skalierbaren Lösungen wie dem Open-Source-System Linux und dem Kommunikationsstandard REST als Basis realisieren.
App-basierte Ökosysteme
Moderne Automatisierungssysteme sollten aber nicht nur softwaretechnisch up-to-date sein und möglichst nahtlos an die IT-Welt und deren Standards anschließen. Sie müssen sich auch an den Bedürfnissen ihrer Anwender orientieren und generell offener, flexibler, modularer und skalierbarer werden. Auch sollte ein modernes System die Zusammenarbeit mit Anbietern und Partnern ermöglichen, so dass gemeinsam die beste Lösung erarbeitet werden kann. Der Nutzer von heute möchte außerdem nur das einsetzen und bezahlen, was er wirklich benötigt, und jederzeit den Freiraum für Erweiterung haben.
Diese Anforderungen lassen sich am besten mit Microservices- bzw. App-basierten Automatisierungsplattformen realisieren, die wie ein Ökosystem funktionieren. Solche Ökosysteme basieren im Idealfall auf einer leistungs- und kommunikationsfähigen industriellen Steuerungseinheit, dem Echtzeitbetriebssystem Linux, durchgängig offenen Standards, App-Technologie, web-basiertem Engineering und umfassenden IoT-Verbindungen. Der Nutzer kann damit seine individuelle Lösung nach seinen Anforderungen zusammenstellen.
Eine derartige Automatisierungsplattform erlaubt es, modernste Technologien wie KI-, Digital-Twin- oder Simulationslösungen zu nutzen. Das ist wichtig, denn die Verwendung von Technologien wie Digital Twins und Simulationen für die Entwicklung und Inbetriebnahme sowie zur Effizienzsteigerung wird – gerade im Maschinenbau – weiter zunehmen. Auch KI und Machine Learning nehmen in der Produktion eine immer größere Rolle ein – sei es für vorausschauende Wartungsprozesse oder für die autonome Produktion.
ctrlX AUTOMATION – ein offenes System
Eine moderne Automatisierungsplattform, die die beschriebenen Merkmale vereint, hat Bosch Rexroth mit ctrlX AUTOMATION entwickelt. Die Lösung behält die Eigenschaften der klassischen Automatisierungssteuerung wie Robustheit, Resilienz und Sicherheit bei – ist aber gleichzeitig offen und flexibel und erfüllt die hohen Anforderungen der Branche.
Die Plattform basiert auf einer durchgängig offenen Software-Architektur und nutzt flexible App-Technologie. Bei der Auswahl der Programmiersprachen und Werkzeuge haben Software-Entwickler freie Hand. Sie können mit ctrlX AUTOMATION in verschiedensten IT-Programmiersprachen arbeiten und Standardwerkzeuge nutzen.
Die benötigten Apps können Entwickler aus einem Software-Baukasten auswählen. Auch können Apps von Dritten heruntergeladen sowie eigene Anwendungen selbst programmiert werden.
Weitere Informationen zu ctrlX AUTOMATION finden Sie hier.
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