Im Zusammenhang mit Industrie 4.0 hört man unweigerlich auch von der Smart Factory und ihrer Vernetzung. Doch was wird eigentlich genau vernetzt und welche Herausforderungen bestehen dabei?
Die intelligente Fabrik oder auch Smart Factory nimmt eine zentrale Rolle innerhalb der Industrie 4.0 ein. Ohne das vernetzen und automatisieren von Maschinen und Abläufen würde es keine Industrielle Revolution geben. Doch was sind eigentlich die Gründe dafür und was bietet eine solche Vernetzung für Vorteile gegenüber der herkömmlichen Produktion?
Ein Hauptargument ist es, die Möglichkeit kostengünstig direkt nach Kundenwunsch zu produzieren. Der Wunsch nach Individualität kommt bei Kunden immer mehr auf und lässt sich im heutigen Produktionsalltag nur sehr schwer umsetzen. Um das zu ermöglichen, müssen alle Produktionsanlagen miteinander kommunizieren können. Zusätzlich teilt jedes Produkt den Maschinen mit, welche Schritte vollzogen werden müssen. Dadurch entsteht eine flexible Produktionsanlage. Nur eine solche Produktionsanlage ermöglicht die ideale Umsetzung der Kundenwünsche.
Doch wie werden die einzelnen Maschinen überhaupt miteinander verknüpft und welche Technologien und Standards kommen dabei zum Einsatz? Früher wurde in der Industrie viel mit seriellen Schnittstellen gearbeitet. Auch heute findet man vielerorts noch serielle Schnittstellen. Das liegt unter anderem daran, dass solche Anlagen teuer in der Anschaffung sind und deshalb lange im Einsatz bleiben. Auch bei den neu installierten Anlagen machen Knoten mit seriellen Schnittstellen immer noch ca. 35% aus. Diese Zahl ist aber stark rückläufig und die seriellen Schnittstellen werden durch Ethernet ersetzt. Der Anteil an neu installierten Ethernet Knoten im Jahr 2019, in industriellen Anlagen, liegt bei ungefähr 59%.
Da normales Ethernet, wie wir es von zuhause kennen, in Produktionsanlagen nicht ausreicht, wurden diverse Standards entwickelt, welche auf Ethernet basieren. Einige Beispiele dafür sind Profinet, Ethernet/IP, EtherCAT und ModbusTCP. Diese Standards sind heute in der Industrie schon weit verbreitet und haben sich in vielen Anlagen zum Standard entwickelt. Aber auch diese Standards sind nicht frei von Fehlern und deshalb gibt es einige Probleme. So ist es nicht möglich zwei dieser Standards im gleichen Netz zu verwenden. Um dieses Problem zu beheben hat das IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) kürzlich eine Reihe von IEEE-802-Ethernet-Substandards angekündigt, mit denen sich Echtzeitkommunikation unterstützen lässt.
„Wieso Kabel wenn es doch 5G gibt?“
Doch wieso soll die Industrie alles verkabeln, wo doch Technologien wie 5G in aller Munde sind. Das hat einige einfache Gründe, an denen allerdings gearbeitet wird. Vergleicht man drahtlose Kommunikation mit kabelgebundener, so ist die kabelgebundene zuverlässiger, ausfallsicherer, abhörsicherer und verzögerungsfreier. Der letzte Punkt lässt sich sehr gut und einfach verdeutlichen. Ein Roboter bewegt sich bis zu 3m/s, wenn nun ein Stopsiginal nur den Bruchteil einer Sekunde zu spät ankommt hat der Roboter sich schon wieder ein ganzes Stück bewegt. Das kann dazu führen, dass ein Produkt zerstört wird oder sogar jemand zu Schaden kommt. Da die Drahtlose Kommunikation aber auch diverse Vorteile bietet, wird auch in diesem Bereich fleissig geforscht und weiterentwickelt. Carrier Sense Multiple Access (CSMA) ist ein gutes Beispiel für eine Technologie, die entwickelt wurde, um genau solche Probleme zu lösen und die drahtlose Vernetzung in der Industrie voran zu treiben.
Die Vernetzung in der Industrie bietet vielen Chancen, aber auch mindestens so viele Herausforderungen und sie wird uns definitiv noch die nächsten Jahre begleiten. Abschliessend bleibt zu sagen, dass es nicht reicht seine Fabrik zu vernetzen und alles ist erledigt. Um eine wirklich fortschrittliche Produktion zu gewährleisten, müssen auch die einzelnen IT-Systeme wie das Product Lifecycle Management oder das Customer Relationship Management umgestellt werden. Nur so können alle Vorteile aus der Vernetzung gewonnen werden. Ausserdem ist auch die Anbindung an Zulieferer und Kunden essenziell, um die Vorteile der Vernetzung komplett auszunutzen.
Weiterführende Informationen zu Vernetzung in Smart Factorys
