Abläufe und Anlagen werden künftig in einem flexiblen Prozessnetz verknüpft.
Fraunhofer IPK
Industrie 4.0 bedeutet auch, das Computer Integrated Manufacturing weiterzuentwickeln. Forscher wollen jetzt die Maschinensteuerung mit Cloud-Technologien von der Hardware entkoppeln.
Als in den 1970er Jahren von den USA ausgehend die dritte Stufe der industriellen Revolution mit dem Einsatz von Elektronik und IT zur weiteren Automatisierung der Produktion gezündet wurde, war dies eine Herausforderung für die Industrie in Europa. In den 1980 Jahren gelang schließlich auch auf dem alten Kontinent die Verbindung der Maschine mit dem Computer. Beginnend etwa mit dem ersten Europäischen Forschungsrahmenprogramm wurde diese Entwicklung zum Computer Integrated Manufacturing (CIM) auch staatlicherseits systematisch mit Fördermitteln unterstützt. Die Autoren von „Digitale Produktion“ erinnern ab Seite 51 an diese turbulente Phase der industriellen Aufholjagd. Seither gehören automatisierte Steuerungssysteme zum Standard in der Fabrik; sie greifen allerdings in der Regel auf elektronische Hardware zurück, die jeweils – spezifisch entwickelt – fest mit einer Maschine verbunden ist.
Die sich gegenwärtig vollziehende vierte industrielle Revolution (Industrie 4.0) steht nicht nur für die weltweite digitale Vernetzung von Unternehmen, sondern auf der Ebene der Produktion auch für die Weiterentwicklung des CIM. Eine neue Forschungskooperation des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin mit dem Berliner Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) sowie mit sieben weiteren Partnern aus Forschung und Industrie will jetzt einen Schritt weitergehen und die Maschinensteuerung durch den Einsatz von Cloud-Technologie komplett von der Hardware entkoppeln. Ziel von pICASSO ist es, diese Steuerung flexibel über Softwarelösungen zu regeln.
„Im Prinzip werden die herkömmlichen, auf eine bestimmte Maschine spezialisierten Steuerungssysteme virtualisiert, das heißt in einer neuen Softwarestruktur von der eigentlichen Hardware, der Maschine, entkoppelt und in eine firmeneigene Cloud überführt“, erläutert Jörg Krüger, Leiter des Fachgebiets Industrielle Automatisierungstechnik an der TU Berlin sowie des Geschäftsfelds Automatisierungstechnik des Fraunhofer IPK. „Als Folge brauchen die einzelnen Maschinen oder Roboter nur noch eine ganz allgemeine Rechnerstruktur, die für die verschiedensten Steuerungsvarianten einsetzbar sein kann. Die ganz spezielle Intelligenz für die ganz spezielle Maschinen- oder Robotersteuerung kommt über eine Steuerungssoftware. Das einzelne Unternehmen benötigt dann moderne Server mit Mehrkernprozessoren, die eine private, unternehmenseigene Cloud generieren. In dieser Cloud sind die verschiedenen Softwarelösungen für die einzelnen Steuerungsprozesse hinterlegt.“
Firmeneigene Cloud hat Vorteile
Die Steuerung über die firmeneigene Cloud hat laut Krüger gleich mehrere Vorteile: „Sie bietet deutlich mehr Sicherheit als verschiedene dezentrale Steuerungssysteme bei gleichzeitig höherer Flexibilität. Über den Cloud-immanenten Mechanismus „Rapid Elasticity“ können einzelne Rechnerkerne in Sekundenbruchteilen zwischen so verschiedenen Steuerungsprozessen wie dem einer Fräsmaschine oder eines Roboterarms hin- und herschalten – je nach Bedarf. Rechnerleistung muss also nicht mehr vorgehalten werden und kann damit deutlich effizienter ausgenutzt werden.“ Ein weiterer Vorteil der Cloud-basierten Steuerung: Sie könne auch auf älteren, hochwertigen Maschinen nach- oder aufgerüstet werden, bei denen die Mechanik nach wie vor funktioniere.