Digitale Automatisierung „Software is eating the world“ – jetzt auch in der Automatisierung?

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Die Digitalisierung verändert die Welt – und damit auch die Welt der Automatisierung. Viele Unternehmen haben das verstanden, stolpern oder zögern aber noch bei der Umsetzung.

Dass Software die Welt frisst, schrieb Marc Andreesen, der mit Netscape den ersten Internet-Browser entwickelte, 2011 im Wall Street Journal. In vielen Bereichen kann man diese Beschreibung in die Vergangenheitsform setzen – Software hat die Welt längst gefressen, von der Straßenkarte über das Telefonbuch bis zum tastenbedienten Mobiltelefon häufen sich die Beispiele für ganze Branchen, die in der Virtualität aufgegangen sind.

„Die Ersten werden die Letzten sein“ – Matthäus 20,16

Die Automatisierung war einer der ersten Bereiche, in dem Computer überhaupt eingesetzt wurden, schon Ende der 1940er Jahre wurden die ersten Konzepte numerisch gesteuerter Maschinen umgesetzt. Mit CNC-Steuerungen und CAM-Programmen, Roboterprogrammiersystemen und anderen Softwarewerkzeugen, die das Programmieren von Maschinen und Anlagen auf dem PC ermöglichten, entwickelte sich die Automatisierung im Digitalen ständig weiter.

Sensoren, Aktoren, Wechselrichter für Motoren und Steuerungen bilden seit vielen Jahren das Nervensystem quasi jeder Maschine oder Anlage; Roboter als Fertigungshelfer sind auch keine Neuigkeit mehr. Komponentenhersteller liefern seit vielen Jahren Produkte, die sich elektrisch anbinden und steuern lassen oder Daten liefern. Also alles gut in der digitalisierten Automatisierung?

„Man kann nicht nicht kommunizieren.“ – Paul Watzlawick

Was heute in der Digitalisierung passiert, hat eine völlig andere Qualität. Es geht nicht mehr um den Ersatz mechanischer Automatisierung, beispielsweise über Kurvenscheiben oder Nockenwellen, durch einen Steuerungscomputer, sondern um die Vernetzung der gesamten Fertigungsmittel vom Gabelstapler bis zur Verpackungsmaschine – untereinander, mit den Prozessen im Unternehmen und mit dem Internet.

Das erfordert zum einen offene Datenformate. War es früher möglich, mit einer proprietären Steuerung und einem ebenso proprietären Datenübertragungsformat eine Maschine als Insellösung oder in einem geschlossenen Verbund mit gleichartigen Maschinen zu steuern, ist in der neuen Welt der Digitalisierung absolute Offenheit gefragt. Alle Daten sind überall verfügbar – natürlich unter Berücksichtigung von Sicherheitsfragen.

Es kann zum Beispiel durchaus sinnvoll sein, alle Temperatursensoren aller Geräte in einer Halle in einer Grafik darzustellen – das geht nur, wenn alle Geräte, von den Steuerungen über die Roboter bis hin zu den Rauchmeldern, eines der Neutralformate wie MQTT beherrschen und entsprechend ihre Daten freigeben.

„Wer hohe Türme bauen will, muss lange beim Fundament verweilen.“ – Anton Bruckner

Zweite Bedingung für eine erfolgreiche Digitalisierung sind Plattformen. Sie verwalten, konvertieren, verteilen und verarbeiten die Daten, und stellen Workflows bereit, die diese Weiterverwendung und die Visualisierung der Daten ermöglicht.

Dritte Bedingung ist die Verknüpfung der Daten im Raum – also der Zugriff auf die Information, welcher Sensor oder Aktor wo sitzt und wie er mechanisch, elektrisch und logisch in das Gesamtobjekt integriert ist. Dies ist sozusagen eine Umschreibung des digitalen Zwillings, der das 3D-Modell und die Metadaten einer Maschine oder einer ganzen Produktion mit den Daten dieser Objekte zusammenführt.

Beides zusammen wiederum ist die Basis für alle Arten von Simulationen und KI-Anwendungen. Schon heute existieren Bearbeitungszentren, die während der Bearbeitung am virtuellen Zwilling eine Simulation mitlaufen lassen, die einige Millisekunden vor der realen Bearbeitung läuft. Stellt das KI-unterstützte System eine Kollision in der virtuellen Maschine fest, wird die reale Maschine angehalten, bevor der simulierte Crash an der realen Maschine passiert.

"Das Metaverse wird das nächste Kapitel des Internets sein." – Mark Zuckerberg

Ein anderes Beispiel ist das industrielle Metaverse. In dieser virtuellen Umgebung lassen sich digitale Zwillinge dreidimensional bei der Arbeit betrachten. Das ist unter anderem für Trainings sinnvoll, es lassen sich aber auch Szenarien durchspielen – beispielsweise: „Was passiert, wenn wir den Takt um 20 Prozent erhöhen?“ Schnell zeigt sich, wo der Prozess Probleme macht, wo sich Flaschenhälse im Prozess auftun und vieles andere. Dabei greift das industrielle Metaverse bei Bedarf auf reale Daten zurück, um die Simulation in Echtzeit mit der Realität zu vergleichen und zu verifizieren.

Natürlich sind die Datenbestände im wahrsten Sinn des Worts ein gefundenes Fressen für KI- und Big Data-Auswertungen und -Anwendungen. Je mehr maschinenlesbare Daten verknüpft und so miteinander in Beziehung gesetzt werden können, dass die KI diese Beziehungen verstehen kann, desto intelligenter wird die KI und desto besser deren Ergebnisse.

„Kein Mensch darf sagen: Solches trifft mich nie.“ – Menander

Große Datenbestände und KI verbrauchen Bandbreite und vor allem Rechenleistung, Auswertungen über geografisch verteilte Werke machen viel Sinn. Hersteller bieten Fernüberwachung, -diagnose und -wartung an. Damit ist auch die Zeit endgültig vorbei, in denen Maschinen sozusagen datentechnisch autistisch in der Halle standen oder in einem lokalen, geschlossenen Netzwerk verbunden waren. IT/OT-Sicherheit ist eine Grundvoraussetzung für die Digitalisierung, denn jeder Einbruch und jeder Datenverlust kann das gesamte Unternehmen gefährden.

Metaverse, Simulation, AR/VR, IoT, KI, Cloud, IT/OT, Plattformen – in der Digitalisierung trifft eine erstaunliche Anzahl von Buzzword aufeinander, um plötzlich zur Realität zu werden. Software frisst nicht nur die Automatisierung, sondern ist auch der Klebstoff, der Daten, Maschinen, ganze Fertigungs- und Werksverbünde zusammenhält und eine Vielzahl neuer Möglichkeiten bietet.

„Dabeisein ist alles“ – Pierre de Coubertin

Für die Komponentenanbieter heißt dies: „Friss oder stirb“. Eine wirklich digitalisierte Fertigung kann keine „schwarzen Löcher“ in Form von Sensoren oder Aktoren, die nicht in den Datenverbund integriert sind, dulden. Erst eine wirklich vollständige Abbildung einer Maschine oder einer Fertigungsanlage ermöglicht es, den Datenschatz zu heben und den digitalen Zwilling umfassend zu nutzen.

Nachdem der Text mit einem Zitat begann, soll er auch mit einem Zitat enden, das die Digitalisierung sehr gut beschreibt, obwohl es aus dem 19. Jahrhundert stammt: Schon der große Universalgelehrte Alexander von Humboldt hatte nämlich erkannt: „Alles hängt mit allem zusammen.“  (st)

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