Ende November fand die jährliche Automatisierungsmesse SPS statt. Dieses Jahr zum ersten Mal ausschließlich digital. Auf der Messe wurden verschiedenste Konzepte vorgestellt, die uns einen Einblick geben, was wir in der Zukunft in der Maschinenbaubranche erwarten können. Hier sind fünf spannende Mega-Trends, die in den nächsten Jahren auch den Bereich der funktionalen Sicherheit durch marktreife Angebote prägen werden:
Industrial Internet of things (IIOT)
Das Thema Digitalisierung ist seit einigen Jahren in aller Munde, und die Corona Pandemie hat diese Entwicklung um einiges beschleunigt. Die Industrie hat schon lange erkannt, dass auch die Zukunft des Maschinenbaus digital ist. Das spannendste Digitalisierungskonzept im Maschinenbau ist das Industrial Internet of Things (IIOT). Der Branchenverband VDMA beschreibt IIOT als wichtigsten Wachstumsmotor der Branche. Ein wichtiger Bestandteil ist hier die Vernetzung verschiedenster Maschinenkomponenten und Plattformen. Durch die große Bandbreite an Herstellern in Deutschland gibt es aktuell zu viele verschiedene eigene digitale Schnittstellen und Plattformen. Der nächste Schritt ist eine digitale Lösung zu finden. Ein gemeinsames Ökosystem muss geschaffen werden, dass die Vernetzung von Maschinen verschiedenster Anbieter ermöglicht. Betreiber haben so mehr Flexibilität in der Auswahl ihrer Maschine. Außerdem werden durch die Anbindung an die Cloud, Daten aus allen Bereichen der Maschine und Anlage gesammelt. Diese enthalten viele wertvolle Informationen über den Zustand der Maschine und ihre Performance.
Predictive Maintenance
Einer der vielen Wege um diese Daten richtig einzusetzen ist Predictive Maintenance. Durch genaue Informationen über Betriebsdauer und Verschleiß der einzelnen Teile können Betreiber schon im Voraus sehen, wann die nächste Wartung der Maschine ansteht. Auch im Bereich Sicherheitstechnik wird neben Predictive Maintenance ein weiterer entscheidender Vorteil erbracht: die qualifizierte Diagnose. Bisher ist es die Regel, dass Sicherheitsmodule beim Erkennen eines Sicherheitsproblems einfach den Stromkreis unterbrechen und die Maschine damit abschalten. Moderne Sicherheitsmodule haben die Möglichkeit, dem Betreiber mitzuteilen, welches Problem das Abschalten ermöglicht hat. Dies geschieht über ein getaktetes Ausgangssignal, dass der Software und damit dem Betreiber mitteilt was zum Abschalten der Maschine geführt hat. Dadurch lässt sich das Problem um einiges schneller beheben.
Künstliche Intelligenz
Ein weiteres Feld in dem wir großen Wachstum in der Zukunft erwarten können, ist die künstliche Intelligenz. Spätestens seit der Debatte um das autonome Fahren ist die künstliche Intelligenz in aller Munde. Wie bereits im ersten Abschnitt erwähnt, werden durch die Anbindung an das IOT große Datensätze innerhalb der Maschine gesammelt. In Verbindung mit KI können Maschinen in Zukunft diese Datensätze auslesen und ihre eigenen Schlüsse daraus ziehen. Die Maschine produziert also nicht mehr nur, sondern interpretiert und passt ihre Performance an. Dieses Phänomen ist auch als ‘machine learning’ bekannt. Während die Möglichkeiten des Machine Learnings endlos erscheinen, gibt es doch eine große Herausforderung vor der Umsetzung: die Sicherheit. Bisher setzen nämlich alle Standards und Sicherheitskonzepte auf ein vollständiges Verständnis des Systems und der Umgebung. Bei Maschinen die mit KI arbeiten, ist dies nicht mehr gegeben, da die Maschine selber Ihre Schlüsse zieht und nicht durch den Betreiber angepasst wird. Die Risikoeinschätzung wird dadurch um einiges schwieriger. Die große Herausforderung hierbei liegt bei den Entwicklern von Sicherheitstechnik. Es muss ein Sicherheitsmodul entwickelt werden, dass in der Lage ist die KI-Elemente der Maschine hinreichend abzusichern, ohne ihre Performance einzuschränken. Wir dürfen gespannt sein, was die Zukunft in diesem Bereich bringt.
Digitaler Zwilling
Der digitale Zwilling wird oft als Herzstück der Industrie 4.0 bezeichnet. Man versteht unter diesem Konzept ein digitales live Abbild einer ganzen Anlage. Man kann live und digital verfolgen, wie Ihre Maschine entwickelt wird, was im inneren der Maschinen passiert und wo Verbesserungen möglich sind. Der digitale Zwilling schafft es alle Daten Ihrer Anlage zu bündeln und einfach visuell aufzubereiten. Das Potenzial der Technologie wird dadurch endlos. Zum einen können Maschinenbauer den digitalen Zwilling nutzen, um neue Maschinen erst digital zu bauen. So kann man von vornherein Fehler in der Konstruktion ausräumen und spart sich etwaige Bauverzögerungen. Auch für den Vertrieb kann der digitale Zwilling ideal genutzt werden. Sie können Ihrem Kunden direkt zeigen, wie die Maschine funktioniert, was Ihre Eigenschaften sind und wie sie am besten eingesetzt werden kann. Außerdem ist der digitale Zwilling für Schulung und Inbetriebnahme ideal. Statt den Benutzer aufwändig direkt an der Maschine zu schulen, können Sie alle wichtigen Schritte ganz einfach mithilfe Ihres digitalen Zwillings erklären. Auch für den Benutzer selber hat der digitale Zwilling zahlreiche Vorteile. Die Produktion kann genauestens überwacht werden und Schwachstellen zur Nachjustierung werden direkt erkannt. Service wird um einiges einfacher, da man direkt die Leistungsdaten der Maschine zur Hand hat. Auch die Fernwartung wird durch den digitalen Zwilling zum Kinderspiel.
Einfache Benutzung
Die Installation von Maschinenkomponenten steht oft im Verruf übermäßig kompliziert zu sein. Anwender bemängeln oft, dass einzelne Komponenten aufwändig programmiert werden müssen und ihnen dadurch wertvolle Produktionszeit verloren geht. Das muss allerdings nicht sein. Der Trend hin zur einfachen Konfigurierung und Parametrierung lässt sich immer mehr beobachten. Viele neue Komponenten sind bereits so entwickelt worden, dass sie sich mit wenig Mühe und Zeitanspruch an die jeweilige Maschine anpassen können. Mithilfe von Software lässt sich ein Sicherheitsgerät zum Beispiel kinderleicht an die Maschine anpassen und parametrieren. Auch verwenden immer mehr Geräte offene Systeme, die den Anschluss um einiges erleichtern und auch Kosten sparen, da man nicht mehr an einen spezifischen Hersteller gebunden ist. Man darf davon Ausgehen, dass sich dieser Trend auch im kommenden Jahr fortsetzt, und Maschinenbenutzern auf der ganzen Welt das Leben erleichtert.
Dies sind nur einige der Innovationen die wir in nächster Zeit von der Maschinenbauindustrie erwarten können. Es bleibt spannend abzuwarten, in welche Richtung die Industrie sich entwickelt. Wir von DINA freuen uns auf jeden Fall Teil dieser Reise des Maschinenbaus ins digitale Zeitalter zu sein. Wir wünschen all unseren Lesern ein frohes Weihnachtsfest und freuen uns mit Ihnen ins Jahr 2021 gehen zu dürfen.
Frederic Nestler
