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    Bd. 62 Nr. 5 (2020)

    Die mit weiterhin zunehmender Geschwindigkeit voranschreitende digitale Transformation ermöglicht es der diskreten und kontinuierlichen Fertigung, immer neue Optimierungspotenziale zu erschließen. Dennoch werden Produktionsanlagen, egal wie hoch automatisiert sie auch sind, nie aus sich heraus autonom funktionieren, wie Dr. Andreas Helget im Editorial dieser Ausgabe richtig feststellt.

    Ohne Künstliche Intelligenz und neuartiger Software werden Algorithmen als Anlagenfahrer allerdings für immer eine Vision bleiben. KI kann allerdings in einigen ausgewählten Use Cases bereits heute ein großer Effizienz- und Produktivitätshebel sein und zeigt gemeinsam mit dem enormen Fortschritt im Bereich des autonomen Fahrens sowie der Robotik eindrucksvoll, dass sich selbst steuernde Produktionen längst keine Science Fiction mehr sind.

    Bis sich Maschinen, Anlagen und Roboter allerdings selbst von der steuernden Hand des „Puppenspielers“ Mensch „befreien“, wird es sicherlich noch etwas dauern. Und selbst dann werden weiterhin wir es sein, die diese autonomen Systeme erzeugen und entscheiden, wie sie sich verhalten. Eine Rebellion der Maschinen, wie sie im Kino oft stattfindet, wird ausbleiben.

    Das atp magazin 5/2020 bringt Sie auf den aktuellen technologischen Stand autonomer Systeme und wirft einen Blick in die Produktion der Zukunft, in der sie gemeinsam mit dem Menschen die Smart Factory prägen werden.

    Die Interview-Highlights:

    "Die Automatisierungsbranche ist unverzichtbar" (Dr. Jan Mrosik, ZVEI-FV Automation und Siemens AG)
    Die Corona-Pandemie stellt die produzierende Industrie aber auch ganze Wertschöpfungs- und Lieferketten weltweit vor enorme Herausforderungen. Warum die Automatisierungsbranche gerade jetzt zeigt, wie wichtig sie für die gesamte Gesellschaft ist und wieso konsequente Digitalisierung jetzt mehr denn je
    Vorteile bringt, erklärt Dr. Jan Mrosik, der neue Vorsitzende des ZVEI-Fachverbands Automation und COO Digital Industries bei Siemens, im atp-Interview.

    Covid-19, Digitalisierung und die Zukunft der Arbeit (Prof. Dr. Martin Ruskowski, Andreas Huhmann, Klaus Stark, SmartFactory-KL)
    Besonders während der aktuellen Corona-Pandemie zeigt sich einmal mehr: Die Digitalisierung wird für Unternehmen zum Rettungsanker. Doch wird durch das Virus die Veränderung unseres Arbeitsalltages beschleunigt? Fest steht: MobilesArbeiten funktioniert nur dann, wenn auch die Produktion digital kommunizieren kann, wie die Vorstände der SmartFactoryKL, Prof. Dr.-Ing. Martin Ruskowski, Klaus
    Stark und Andreas Huhmann, im atp-Interview deutlich machen.

    Die peer-reviewten Hauptbeiträge:

    Effiziente Entwicklung von Produktionssystemen
    Durch seine vielfältige und offene Architektur kann AutomationML in nahezu allen Domänen – egal ob im  Anlagen- und Maschinenbau oder auch in der Produktentwicklung eingesetzt werden. In diesem Beitrag widmen sich die Autoren dem Datenaustausch innerhalb einer lange vernachlässigten Werkzeuglandschaft: den mechanischen CAD-Systemen. Auch hier werden Hierarchien in Form von Baugruppen und Einzelbauteilen modelliert, die in AutomationML abgebildet und somit von einem CAD-Werkzeug ins andere übertragen werden können. Als Implementierungsbeispiel wählen die Autoren mit PTC Creo ein sehr prominent vertretenes MCAD-System, sodass der Vergleich mit der industriellen Praxis gegeben ist.

    Automatische Konfiguration autonomer Robotersysteme
    Die Autoren bringen zwei aktuelle Mega-Themen in einem Forschungsprojekt zusammen: Robotik und Künstliche Intelligenz. Dabei wird das sogenannte Reinforcement Learning, das vor allem im Bereich der autonomen Robotik vielversprechende Resultate liefert, auf dessen Anwendbarkeit in der  Handhabungstechnik hin überprüft. Neben den Chancen der zunehmenden Automatisierbarkeit von Lernprozessen werden auch die bestehenden Grenzen des Trial-and-Error-Prinzips sowie der Notwendigkeit einer Formalisierung der Aufgabestellung offen diskutiert.

    Realisierung der NAMUR-Diode mittels Virtualisierung
    Die NAMUR Open Architecture gilt als wesentlicher Treiber für M+O-Anwendungen in der Prozessindustrie.
    Mithilfe der NAMUR- oder NOA-Diode wird versinnbildlicht, dass der zusätzlich eingeführte Kanal rückwirkungsfrei sein muss und keine äußere Einwirkung auf den Prozess zulassen darf. In diesem Beitrag
    schlagen die Autoren eine aus der Netzwerktechnik bekannte Hypervisor-Technologie für die Realisierung
    der Diode vor. Dazu wird der PikeOS-Hypervisor für die Implementierung eingesetzt. Der PikeOS-Hypervisor
    integriert auch die aktuell weitläufig eingesetzte Docker-Technologie. Als Umsetzungsbeispiel dient
    die Kommunikation zwischen einem am Lehrstuhl für Prozessleittechnik der RWTH Aachen entwickelten Leitsystem mit einer Cloud-Plattform.

    Assistierte Risikobeurteilung für wandlungsfähige Montagesysteme
    Plug-and-Produce-Szenarien sind der Traum einer jeden flexiblen Produktion. Leider machen die Notwendigkeiten einer Produktion bezüglich der Sicherheit von Mensch, Maschine und Umwelt, aber auch die hochkomplexen Kombinationsmöglichkeiten, oftmals einen Strich durch die Rechnung. Am Beispiel des Konzeptes „AutoSafety“ stellen die Autoren eine Lösung für ein softwarebasiertes Risikomanagementsystem vor, dass zur Laufzeit sicherheitskritische Daten auswertet und automatisch Risikobeurteilungen generiert. Ein weiterer Baustein in Richtung Plug-and-Produce.

    Blockchain in Automatisierung und Industrie 4.0
    Die Blockchain gilt als Schlüssel für sichere Transaktionen, in denen nachträgliche Änderungen erkannt
    und zurückverfolgt werden können. Diese Eigenschaft macht sie auch für das Engineering von  Produktionssystemen interessant. Die Autoren erläutern die Anwendung der Blockchain-Technologie u. a. am Beispiel der Auftragsgesteuerten Produktion. So können alle am Produktionsprozess beteiligten Maschinen in einem lückenlosen Register gespeichert sowie die durchlaufenen Fertigungsschritte lückenlos und fälschungssicher nachgewiesen werden.

  • atp magazin 4/2020 atp magazin 4/2020
    Bd. 62 Nr. 4 (2020)

    Wie kaum eine Branche stellt die Konversion von Operational Technology (OT) und Information Technology (IT) die produzierende Industrie vor enorme Herausforderungen. Gepaart mit der zunehmenden Verschmelzung der Safety und Security, die erst durch die Digitalisierung so richtig Fahrt aufgenommen hat, stehen besonders die Prozess- und Verfahrenstechnik sowie die diskrete Fertigung vor auf den ersten Blick unüberwindbaren Hürden.

    OT und IT. Shop Floor und Top Floor. Safety und Security. Die Zweiteilung der modernen Produktionswelt lässt sich, wie Dr. Alexander Horch es im Editorial beschreibt, ideal mit Yin und Yang, den beiden einander entgegengesetzten und dennoch aufeinander bezogenen dualen Kräften, beschreiben. Yin und Yang treffen den Kern des Problems, denn sie stellen sowohl Safety und Security als auch OT und IT nicht als unvereinbare Gegensätze, sondern als sich bedingende Strömungen dar. Nur in perfekter Balance ergibt sich ein in sich geschlossener Kreis, in dem beide Kräfte nicht mehr voneinander zu trennen sind.

    In der industriellen Praxis hingegen ist davon allem Anschein nach wenig zu erkennen. OT und IT stehen sich vielerorts als konkurrierende Fronten gegenüber und auch in der Safety und Security sind Grabenkämpfe an der Tagesordnung.

    Das atp magazin 4/2020 setzt genau an dieser Stelle an und zeigt, wie die Symbiose von Safety und Security, aber auch OT und IT, gelingen kann und wie der Weg der produzierenden Industrie zum Gleichgewicht zwischen Yin und Yang aussieht.

    Das Interview-Highlight:

    "Wir müssen doppelt so schnell werden" (Prof. Dr.-Ing. Joachim Birk, Dr. Thomas Hauff, BASF)
    Mit dem Module Type Package (MTP) und der NAMUR Open Architecture (NOA) drängen zwei Technologien in die Prozess- und Verfahrenstechnik, die für die Branche tiefgreifende Veränderungen versprechen. Wie sich die Anwender von Automatisierungstechnik jetzt vorbereiten müssen, erklären Dr.-Ing. Thomas Hauff,
    Principal Expert Automation Systems bei der BASF, und Prof. Dr.-Ing. Joachim Birk, Vice President, Executive Expert of Automation Technology bei BASF, im atp- Interview, das aufgrund der Corona-Pandemie nur telefonisch stattfinden konnte.

    Die peer-reviewten Hauptbeiträge:

    Bestandsanlagen in der smarten Produktion
    Ohne Einbindung von Bestandsanlagen wird Industrie 4.0 in Deutschland nicht fliegen. An einem konkreten Beispiel, einer Tauchlackierung, beschreiben die Autoren praxisnah die nötigen Schritte: Einbringung zusätzlicher Sensorik, Messwerterfassung über HMI, Vernetzung und Nutzung des Bedienerwissens. Zu guter Letzt werden die erzielten Erfolge für die Anlage beschrieben.

    OPC UA Server Aggregation
    Um mit allen Modulen einer Anlage in OPC UA kommunizieren zu können, empfiehlt sich der Einsatz eines Aggregating Servers. Hier können die Daten aller Module, egal ob über
    OPC UA oder OPC DA angeschlossen, gesammelt werden. Verschiedene Namensräume können zusammengeführt werden und eine dezentrale Datenverarbeitung kann erfolgen.

    DIN SPEC 92000 als Enabler für Plug-and-Produce
    Plug-and-Produce von Feldgeräten funktioniert nur, wenn die Anforderungen an eine PLT-Stelle („Rolle“)
    automatisch mit den Möglichkeiten und Parametern des Geräts abgeglichen werden können. Dies erfordert
    eine gemeinsame Sprache für alle Eigenschaften. DIN SPEC 92000 definiert diese Sprache sowie Informationsmodelle und Dienste.

    Safety-Analyse für Securitygeschützte Kommunikation
    Funktionale Sicherheit erfordert fehlersichere Kommunikation und überwacht auf Datenintegrität, Authentizität und Rechtzeitigkeit. Sie bietet aber keinen Schutz vor gezielten Angriffen. Dieser kann durch z. B. durch zusätzliche Verschlüsselung und Prüfsummen erreicht werden. Der Beitrag untersucht, wie sich diese Ergänzungen auf die Sicherheitskenngrößen auswirken und wie diese Effekte minimiert werden können.

  • atp magazin 3/2020 atp magazin 3/2020
    Bd. 62 Nr. 3 (2020)

    Schon seit 2006 treiben verschiedene User Groups, Konsortien, Gremien und Arbeitskreise die Entwicklung der OPC Unified Architecture, kurz OPC UA, maßgeblich voran. Bereits im Februar vor 14 Jahren wurde die erste Version verabschiedet, 2009 schließlich überarbeitete Versionen der Teile 1 bis 5 und 8 sowie die ersten Iterationen der Teile 6 und 7 veröffentlicht. 

    Inzwischen hat der plattformunabhängige Standard für den Datenaustausch seinen Aufstieg zur Weltsprache der Produktion abgeschlossen und sich rund um den Globus etabliert. Insbesondere die Fähigkeit, Maschinendaten nicht nur zu transportieren, sondern auch maschinenlesbar semantisch zu beschreiben, macht OPC UA in modernen Automatisierungsarchitekturen schlicht unabdingbar. 

    Nun gilt es, die Weltsprache der Produktion auch wirklich zu sprechen und in einem breiten Rollout in die Anwendung zu bringen. Dafür ist es jetzt notwendig, die bislang weitestgehend solitären Initiativen und Forschungsprojekte zu bündeln und die Kräfte zu kanalisieren. Noch ist unklar, wie schnell und ob das überhaupt gelingt. Fest steht allerdings, dass die oftmals parallel stattfindenden Entwicklungen verschiedener Player nicht zielführend sind. Brauchen wir also wirklich eine Art United Nations of Automation, in der alle Mitglieder einheitlichen rechtlichen Regelungen zustimmen, aber weiterhin jedes Mitglied autark agiert? 

    Während sich nun die Experten beraten bringt Sie die vorliegende Ausgabe des atp magazins in der Zwischenzeit auf den aktuellen Stand der Technik und stellt Ihnen die Entwicklungen in der Zertifizierung, der Informationsmodellierung sowie in der Safety-&-Security von OPC UA umfassend vor.   

    Die Interview-Highlights:

    Dipl.-Ing. Ulrich Hempen: ”MTP ist die Basis der synaptischen Automation“
    Auf der vergangenen NAMUR-Hauptsitzung stand das Module Type Package (MTP) etwas im Schatten der NAMUR Open Architecture (NOA). Zu Unrecht, wenn es nach Dipl.-Ing. Ulrich Hempen, Leiter Industry und Key Account Management bei WAGO, geht. Warum die Methodik zur modularen Automation mittels MTP fünf Jahre nach der ersten Vorstellung jetzt wieder in den Mittelpunkt gerückt werden muss, erklärt
    er im atp-Interview.

    Hartmut Manske: ”Die Vision der Predictive Quality wird Realität“
    Die Prozess- und Verfahrenstechnik steht vor tiefgreifenden Veränderungen, schließlich stehen mit dem Module Type Package (MTP) und der NAMUR Open Architecture (NOA) zwei Technologien bereit, die die Branche in ihren Grundfesten erschüttern. Warum das Zukunftsbild der Prozessindustrie allerdings ohne 5G,
    autonome Systeme und KI nicht vollständig ist, erklärt Dipl.-Ing. Hartmut Manske, Head of Automation & Robotics bei Merck, im atp-Interview.

    Die begutachteten Hauptbeiträge:

    Informationsmodellierung mit OPC Unified Architecture
    OPC UA gilt als der Kommunikationsstandard, wenn es um Industrie 4.0 bzw. den Transport von Sensordaten aus dem Feld in übergeordnete Ebenen, wie bspw. die Cloud, geht. Aktuell diskutierte Technologien wie NOA oder MTP bauen auf OPC UA auf. Doch neben dem eigentlichen Transport von Daten bietet OPC UA einen weiteren Vorteil, der eine wesentliche Abgrenzung zu Standards wie z. B. MQTT erlaubt: die Strukturierung von Daten und damit die Bildung und Übertragung von Informationen. Der Beitrag beschreibt sinnvolle Beispiele für die Informationsmodellierung mit OPC UA und stellt gleichzeitig Werkzeuge vor, mit denen dies bereits heute effizient gelingen kann.


    Zertifizierung bei OPC-Technologien
    Gerade bei einem derart weitläufig eingesetzten Kommunikations- und Modellierungsinstrument wie OPC UA ist die Sicherstellung von einheitlichen und herstellerunabhängigen Qualitätsstandards unabdingbar. Zur Sicherstellung der Interoperabilität der Produkte betreibt die OPC Foundation ein eigenständiges Zertifizierungsprogramm. Durch Tests in den Bereichen Compliance, Interoperabilität, Robustness, Efficiency und Usability wird eine hohe Qualität der zertifizierten Produkte in akkreditierten Test Labs sichergestellt. Der Beitrag beschreibt die Hintergründe, Kriterien sowie den Prozess zur Zertifizierung, den alle eingereichten OPC-UA-Produkte durchlaufen. Im Besonderen werden die herstellerspezifischen Companion Specifications und deren zum Teil fehlerhafte OPC-UA-Implementierungen aufgegriffen.

    Funktional sichere Kommunikation mit OPC UA Part 15: Safety
    Die Modularisierung schreitet mit dem MTP in großen Schritten voran. Dabei werden bislang vor allem der
    Normalbetrieb bzw. die Orchestrierung der Module betrachtet. Die ebenfalls notwendigen Safety-Applikationen geraten nun in den Fokus der Entwicklung. Der Beitrag beschreibt die Möglichkeit der Nutzung von OPC UA als Safety-Protokoll für die funktional sichere Kommunikation über Modulgrenzen hinweg. Dabei
    erläutern die Autoren die Architektur in Kombination mit den notwendigen Schnittstellen. Zuletzt werden
    die möglichen Kommunikationsfehler beschrieben und die Restfehlerwahrscheinlichkeit rechnerisch erläutert.

    OPC UA: Kommunikation und Security
    In der Automatisierung geht es nicht mehr nur darum, mit Kommunikationstechnologie einen sicheren Anlagenbetrieb zu gewährleisten, sondern auch darum, den Kommunikationskanal selbst zu schützen. In Bezug auf OPC UA muss dabei beides, sowohl die verbindungslose (Publisher-Subscriber) als auch die verbindungsorientierte (Client-Server) Kommunikation betrachtet werden. Der Beitrag zeigt, weshalb die bei Security oftmals schnell eingebrachten TLS-Lösungen und X.509-Zertifikate allein nicht ausreichend sind. Darüber hinaus werden Betriebsszenarien erläutert, bei denen die IT-Sicherheit mit einfachen
    Maßnahmen gewährleistet werden kann. Zu guter Letzt wird die unternehmensübergreifende OPC-UA-Kommunikation diskutiert, bei der sich nach wie vor Hürden ergeben.

    OPC UA von der Cloud bis ins Feld
    OPC UA findet zunehmend seinen Einzug von der
    Cloud bis ins Feld. Devices sind nicht mehr nur Informationsgeber oder -nehmer der damit verbundenen
    Steuerung, sondern eigenständig kommunizierende Netzwerkteilnehmer. Egal ob Edge-, Cloud- oder Hybridarchitektur, OPC UA sorgt dabei für die notwendige Flexibilität. Die Autoren beschreiben, weshalb
    OPC UA in der industriellen Realität noch nicht so weit ist, in allen Ebenen eingesetzt zu werden und nennen
    die technischen Hürden. Dabei werden neueste Erkenntnisse aus dem Projekt fast semantics erläutert,
    in dem OPC UA Server in kleinster Bauform und mit minimalem Energiebedarf realisiert werden.

     

  • atp magazin 1-2/2020 atp magazin 1-2/2020
    Bd. 62 Nr. 1-2 (2020)

    Die vergangene NAMUR-Hauptsitzung hat deutlich gezeigt, was hinter vorgehaltener Hand schon seit einiger Zeit prognostiziert worden ist: Die Automatisierungspyramide bleibt zwar noch unangetastet, aber die Prozessindustrie ist auf dem besten Weg, sie zu aktualisieren. Das Mittel dafür, so viel wurde im November in Bad Neuenahr klar, ist hochvernetzte und gekapselte Dezentrale Intelligenz im Feld.

    Mit der NAMUR Open Architecture (NOA), dem Module Type Package (MTP) und der Verwaltungsschale stehen die Protagonisten für den Umbau der Automatisierungspyramide auch schon für den Praxiseinsatz bereit. Kaum eine Vortragsfolie auf der NAMUR-Hauptsitzung kam ohne ein Dreieck (NOA), Kreis (NOA) oder den RAMI-4.0-Würfel aus.

    Doch welche Kombination dieser Technologien ist die richtige, um den Jackpot der digitalen Transformation
    zu gewinnen? Noch streiten sich die Experten, wie Dreieck, Kreis und Würfel kombiniert und orchestriert werden müssen, um die Prozess- und Verfahrenstechnik in die digitale Welt zu überführen. Der Jackpot 4.0 wurde noch nicht geknackt.

    Das atp magazin 1-2/2020 bietet Ihnen zwar keine Musterlösung, dafür aber hochqualitatives Grundwissen und einen umfassenden Überblick. Die Walzen drehen sich noch, so viel steht fest. Wie hoch ist Ihr Einsatz?

    Die Interview-Highlights:

    "Wir kommen von der Pyramide zum Netzwerk" (Roland Bent, Phoenix Contact)
    Die Verschmelzung von OT und IT war das beherrschende Thema der NAMUR-Hauptsitzung 2019 und stand auch im Sponsorvortrag von Phoenix Contact im Fokus. Mit der Enhanced Connectivity präsentierte das Unternehmen aus Ostwestfalen-Lippe eine Ausgestaltung der NOA-Architektur, die genau dieses Versprechen einlösen soll. Im atp-Interview offenbart Roland Bent, Chief Technology Officer von Phoenix Contact, was hinter dem Konzept steckt und welche Auswirkungen es auf die Automatisierungspyramide hat.

    "Wir stehen immer noch vor dem Henne-Ei-Problem" (Dr. Andreas Schüller, Yncoris GmbH)
    Auf der NAMUR-Hauptsitzung 2019 las Dr.-Ing. Andreas Schüller, Fachplaner Automatisierungstechnik bei Yncoris, der versammelten Elite der Prozessindustrie in seinem Plenarvortrag „Digitalisierung in der Prozessindustrie – Warum bekommen wir sie nicht zum Fliegen?“ die Leviten. Was jetzt zu tun ist, damit die digitale Transformation der Verfahrenstechnik dennoch abhebt, offenbart Dr. Schüller im Gespräch mit Dr. Thomas Tauchnitz, Chefredakteur Industry des atp magazins.

    "Die Sensorik muss in die Planung integriert werden" (Verena Graf, NCTE AG)
    Sensoren sind die Sinnesorgane von Industrieanlagen und erzeugen die Datenbasis, ohne die moderne Analysemethoden, ob in der Cloud oder vor Ort auf dem Shopfloor, weitestgehend nutzlos wären. Dennoch wird den Augen, Ohren und Händen der Anlagen noch nicht genug Bedeutung beigemessen, wie Verena Graf, Vorstand des Sensorikspezialisten NCTE AG, im Interview deutlich macht.

    Die peer-reviewten Hauptbeiträge:

    Verwaltungsschalen als Wegbereiter für das Pumpen-Monitoring
    Wer wie die BASF hunderte oder tausende von Pumpen überwachen will, braucht deren Daten. Da hilft es, alle mit einer durchgängigen Struktur für Daten und Funktionen zu beschreiben. Für das Monitoring von Pumpen hat ein VDMA-Arbeitskreis ein Teilmodell der Verwaltungsschale definiert. Die Funktion wurde auf der NAMUR-Hauptsitzung an acht Pumpen demonstriert.

    Impulse zur Nutzung smarter Sensoren und Aktoren
    Klar, Sensoren sind „nur“ Feldgeräte. Aber da sie immer intelligenter werden, können sie mehr: über einen zweiten NOA-Datenkanal mit der Monitoring- und Optimierungs-Domäne sprechen, ihren Kalibrierungszustand überwachen, lokale Regelungen durchführen. Dieser Artikel führt Sie über die heutigen Grenzen hinaus.

    Autonome Anlagen und Remote Operation
    Remote Operation ist mehr als nur Messwarten zusammenlegen – und sie funktioniert nur bei hoch automatisierten, zumindest teilweise autonomen Anlagen. Voraussetzung ist auch, den zweiten NOA-Datenkanal zu nutzen, um mehr Anlagendaten zu haben als das PLS. Zunächst stellt der Beitrag verschiedene Modelle zur Klassifikation zusammen. Anschließend werden Betreibererfahrungen wiedergegeben.

    NAMUR-MTP für Plug-&-Operate in produktionsnaher Logistik
    Das MTP (Module Type Package) wurde für modulare Prozessanlagen entwickelt. Logistik hatte damals niemand im Blick. Doch der Logistik-Arbeitskreis der NAMUR berichtet in seinem Beitrag an Praxisbeispielen, dass das MTPKonzept hier perfekt passt und ein Zusammenstecken der Logistikketten ermöglicht. Außerdem weist er auf notwendige Ergänzungen hin.

    Skalierbare Smart-Kameras für die Inline-Inspektion
    Was tun, wenn die Optik einer Kamera noch gut ist, die „Intelligenz“ der Kameraelektronik aber nicht mehr reicht? Der Beitrag schlägt vor, die Kamera dann mit der Cloud zu verbinden zur einer „cloudbasierten Smart-Kamera“. Eine solche hybride Systemarchitektur könnte auch für andere Geräte sinnvoll sein.

  • atp magazin 11-12/2019 atp magazin 11-12/2019
    Bd. 61 Nr. 11-12 (2019)

    Die Industrie nimmt Abschied vom physischen Typenschild und gedruckten Handbüchern. Zumindest wenn es nach dem Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V. (ZVEI) geht, der mit dem Projekt „Digitales Typenschild“ nicht nur ein Zeichen für mehr Klimaschutz setzen möchte, sondern gleichzeitig auch die Basis für die erfolgreiche Digitalisierung Europas legen möchte.

    In Zukunft sollen alle Informationen über ein Gerät digital hinterlegt werden, auf die über einen QR-Code auf dem Gerät, der das physische Typenschild ersetzt, zugegriffen werden kann. Die Vorteile liegen auf der Hand: zum einen sparen sich die Komponenten-Hersteller die Druckkosten für die Handbücher, zum anderen können die Informationen in der digitalen Datenbank ständig aktuell gehalten werden.

    Der Enabler für das digitale Typenschild ist die Verwaltungsschale, die vom ZVEI bereits vor drei Jahren vorgestellt worden ist und als digitale Repräsentation eines Assets verstanden wird. Sie ist das universelle Element, das ganz in der Tradition des Referenzarchitekturmodells Industrie 4.0 (RAMI 4.0) der Plattform Industrie 4.0 steht.

    Wie genau die Umsetzung des digitalen Typenschilds mit der Verwaltungsschale realisiert wird und wie sich diese Entwicklung in das Leitbild 2030 der Plattform Industrie 4.0 einreiht, erfahren Sie in unserer exklusiven SPS-Ausgabe des atp magazins.

    Die Interview-Highlights:

    "Das digitale Typenschild ist der Eisbrecher"

    Gedruckte Handbücher und aufgeklebte Typenschilder sind auch in Zeiten von Industrie 4.0 immer noch Alltag. Mit dem Projekt „Digitales Typenschild“ will der ZVEI nicht nur die Weichen für mehr Klimaschutz stellen, sondern nebenbei die Basis für die Digitalisierung Europas legen. Wie genau die aussehen wird, verraten Prof. Dr.-Ing. Alexander Fay, Helmut-Schmidt-Universität Hamburg, Gunther Koschnick, ZVEI-Geschäftsführer Automation, und Prof. Dr.-Ing. Dieter Wegener, Sprecher des ZVEI-Führungskreises Industrie 4.0, im atp-Interview.

    „Die Basis für die Virtuelle Inbetriebnahme ist gelegt“
    Mit der Virtuellen Inbetriebnahme können Automatisierungsprojekte sehr viel schneller umgesetzt werden, als es mit herkömmlichen Methoden möglich ist. Wie Sie die Technologie gewinnbringend einsetzen, erklären Dr. Christian Daniel, Business Manager Simulation Technology, und Christian Scheifele, Leiter F&E Simulationstechnik, von der ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH, im atp-Interview.

    „Am Edge Computing führt kein Weg vorbei“
    Mit IO-Link existiert seit inzwischen fast zehn Jahren ein technisch ausgereifter Standard, der die enorme Datenflut der Feldebene für datenbasierte Services verfügbar macht und die Geräteintegration vereinfacht. Um das volle Potenzial der Technologie aber endlich heben zu können, ist Edge Computing absolut notwendig, wie Dr. Myriam Jahn, CEO der Q-loud GmbH, im atp-Interview erklärt.

    Die begutachteten Hauptbeiträge:

    Integriertes Anlagenengineering zur Erhöhung der Energieeffizienz
    Im Rahmen des kooperativen Forschungsprojektes „IAE4“ untersucht die HS Hannover gemeinsam mit Wago, ABB und der HSU Hamburg, wie sich der Engineering-Aufwand von technischen Energiemanagementsystemen reduzieren lässt. Hierzu wurde ein Software-Werkzeug entwickelt, das die benötigten Steuerungsprogramme automatisch aus Engineering-Daten und Gerätebeschreibungsdateien generiert. Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse des Projektes vor. Die Basis hierfür bilden u. a. das PROFIenergy-Energieprofil und dessen Kommandos.

    Ein neues Verfahren zur Modellierung linearer Systeme
    Gerade in Zeiten von Digitalisierung, Industrie 4.0, Cloud und Edge-Devices, spielen klassische Domänen, wie beispielsweise die Regelungstechnik, eine weniger prominente Rolle in der öffentlichen Wahrnehmung. Doch wie bei der Automatisierungstechnik häufig vorkommend, handelt es sich um eine „hidden Technology“, deren stetige Weiterentwicklung die Basis für viele höherwertige Funktionen bildet. Der Beitrag behandelt die Modellierung nicht-linearer Systeme und legt dabei die notwenigen Grundlagen aus dem Bachelor-Studium. Hierzu gehören u. a. das Lösen linearer DGLs mit konstanten Koeffizienten, die Laplace-Transformation oder die Methode der kleinsten Quadrate. Darauf aufbauend beschreibt der Autor eine neue Methode zur simulationsgestützen Modellierung für den Einsatz in der Lehre anhand eines RC-Netzwerks.

    Das vereinheitlichte digitale Typenschild
    Von der kleinsten Sicherung bis zur kompletten Produktionsanlage sind papierbasierte Dokumentationen,
    Zertifikate, Label, Sicherheitsanweisungen oder Kontakt- und Serviceformulare nach wie vor notwendig.
    Das vom ZVEI initiierte Projekt „Digitales Typenschild“ hat sich zur Aufgabe gesetzt, die Papierberge durch
    eine digitale Repräsentanz zu ersetzen. Mithilfe der Verwaltungsschale sollen alle notwendigen Informationen modelliert und zur Verfügung gestellt werden. Das Vorhaben wird im Beitrag systematisch in Bezug auf seine Machbarkeit, Herausforderungen und Anwendbarkeit in der Praxis hin untersucht.

    Hochflexible Produktion mit agentenbasierter Steuerung
    Die Forderung nach individuell auf die Kundenbedürfnisse abgestimmten Lösungen zwingt Hersteller zur Flexibilisierung. Dies betrifft sowohl die Produktentwicklung, die sich mit einer stetig wachsenden Variantenvielfalt konfrontiert sieht, als auch die Produktionstechnik. Um dies realisieren zu können, muss die Produktion neu gedacht werden. Die Autoren beschreiben hierzu eine bei der Sick AG geplante und umgesetzte Produktionsanlage, die vollständig modularisiert ist und mit einem Agentensystem verwaltet wird.

     Harte Echtzeit für weiche Materialien
    Weiche oder biegeschlaffe Materialien und Objekte stellen nach wie vor eine Herausforderung für die robotergestützte Handhabung dar. Die Berechnung der notwendigen Greifkraft, Greifposition und Roboterbahn stellt hohe Anforderungen an die Mathematik. Die Autoren stellen hierzu ein Framework vor, das die echtzeitfähige Simulation des Roboters, inklusive der Handhabung von sogenannten linear deformierbaren Objekten, erlaubt.

  • atp magazin
    Bd. 61 Nr. 10 (2019)

    Erst mit der NAMUR Open Architecture (NOA) wird der enorme Datenschatz der intelligenten Feldgeräte für die Prozessindustrie zugänglich. Durch den in der Technologie eingebetteten Second Data Channel können die Informationen rückwirkungsfrei und unabhängig vom Anlagennetz ausgelesen und Industrie-4.0-konforme Services und Konzepte endlich realisiert werden.

    Die Prozessindustrie ist im Aufbruch begriffen und löst sich immer mehr von der seit vielen Jahrzehnten bestehenden Automatisierungspyramide. Die starre Hierarchie auf dem Shopfloor wird zu einer offenen Architektur, in der alle Assets miteinander kommunizieren und Daten austauschen können. Die Basis dafür bilden immer intelligentere Feldgeräte, die dank dezentral verteilter Intelligenz zu Konkurrenten bestehender Leitsystemtechnik werden, sowie neue Connectivity-Lösungen, die Informationen herstellerübergreifend und semantisch einheitlich zur Verfügung stellen.

    Die NAMUR-Hauptsitzung 2019 und die Ausgabe 10/2019 des atp magazins setzen genau hier an und zeigen unter dem Motto „Enhanced Connectivity for Smart Production“, wie weit diese Entwicklung bereits vorangeschritten ist und welche Hürden die Branche noch nehmen muss.

    Die Interview-Highlights:

    Dr. Attila Bilgic und Dr. Thomas Steckenreiter: "Es gibt keine Tabus mehr"

    Die Verschmelzung von Aktorik und Sensorik ist das erklärte Ziel von FOCUS-ON, dem neuen Joint Venture von KROHNE und SAMSON, das mit dem intelligenten Prozessknoten sein erstes Produkt vorgestellt hat. Warum es dabei um viel mehr als nur die Verbindung zweier Feldgerättypen geht, erklären Dr. Attila Bilgic, CTO der KROHNE Gruppe, und Dr. Thomas Steckenreiter, CTO der SAMSON AG, im exklusiven atp-Interview.

    Dr. habil. Michael Maiwald: Wir dürfen uns nicht zu sicher werden"

    Die Erwartungen der Prozessindustrie an die NAMUR Open Architecture sind groß, schließlich soll das Konzept der Garant für die digitale Transformation der Branche sein. Im atp-Interview warnt Dr. Michael Maiwald, Fachbereichsleiter „Prozessanalytik“ an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), allerdings davor, in NOA das Allheilmittel zu sehen.

    Dr. Martin Augustin und Konstantin Selnack: "Der Erfolg von NOA hängt am Datenmodell"

    Weil sie den rückwirkungsfreien zweiten Datenkanal im Gepäck hat, ist die NAMUR Open Architecture der große Hoffnungsträger der Prozessindustrie. Im atp-Interview geben Dr. Martin Augustin, Platforms & Digitalization Process Instrumentation bei Siemens, und Konstantin Selnack, Product Management Connectivity bei Siemens, Auskunft, wie es um die Marktreife von NOA steht und welche Hürden noch genommen werden müssen, um NOA endgültig zum Durchbruch zu verhelfen.

    Die begutachteten Hauptbeiträge

    Neue Automatisierungsarchitektur für die Prozessindustrie
    Prozessleitsysteme sollen offen und interoperabel sein, weitgehend auf Standards aufsetzen und die IT-Sicherheit gewährleisten. Das Open Process Automation™ Forum will diesen Anspruch umsetzen. Der erste Beitrag stellt die Kernelemente der geplanten Architektur dar, berichtet über den aktuellen Stand und weitere Schritte und setzt diese Initiative in Beziehung mit den NAMUR-ZVEI-Projekten NOA und MTP.

    Neues NAMUR-Arbeitsblatt 035 legt Fokus auf gesamten Lifecycle
    Nach mehr als 20 Jahren hat die NAMUR das Arbeitsblatt „PLT-Planung und -Abwicklung in der Prozessindustrie“ grundlegend überarbeitet. Neue Aspekte wie moderne CAE-Systeme wurden aufgenommen, Chancen zur Parallelisierung von Tätigkeiten werden aufgezeigt und mögliche Abwicklungskonzepte mit Kontraktoren diskutiert. Eine konsequente Nutzung des NA 35 würde viele finanzielle und terminliche Misserfolge in Projekten verhindern!

    First Module Type Package implementation in an industrial environment
    Das seit 2014 entwickelte Konzept der modularen Automatisierung mit Module Type Packages (MTPs) ermöglicht die systemneutrale Übertragung von HMI-Systemen und Diagnose-Informationen. Entsprechende VDI/VDE-NAMUR-Richtlinien wurden veröffentlicht. Der Beitrag berichtet von einer ersten industriellen Anwendung zur Integration einer Package Unit. Sehr konkret werden die technische Implementierung und die Projekterfahrung beschrieben und Erweiterungswünsche genannt.

    Software-Komponenten für intelligente Prozessknoten
    Viele Ingenieure wissen, dass moderne Feldgeräte „Embedded Systems“ enthalten. Dieser Beitrag stellt anhand eines neuen Prozessknotens verständlich dar, aus welchen Softwarekomponenten ein Embedded System aufgebaut ist, z. B. aus Betriebssystem, Containern, Orchestrierung und Build Tools. Auch die Bausteine zur Kommunikation werden genannt. Die Autoren empfehlen den durchgängigen Einsatz von Open Source Software.

    Mit nicht-invasiven Prüfungen Anlagenstillstände vermeiden
    Die Wiederholungsprüfung von PLT-Sicherheitseinrichtungen ist aufwendig und erfordert Stillstände. Der Beitrag stellt ein Konzept vor, mit dem die Zuverlässigkeit von Sicherheitseinrichtungen mit Hilfe von Petri-Netzen ermittelt werden kann. Dies ermöglicht eine „nicht-invasive“ Prüfung der Einrichtungen und stellt Wissen bereit, mit dem Fehler weiter reduziert und damit die Anlagenverfügbarkeit gesteigert werden kann.

  • atp magazin
    Bd. 61 Nr. 9 (2019)

    Die digitale Transformation der produzierenden Industrie geht mit tiefgreifenden Veränderungen einher. Neue Technologien und Konzepte wie die NAMUR Open Architecture, das Module Type Package, aber auch der Advanced Physical Layer oder OPC UA greifen tief in die DNA der Prozessund Verfahrensindustrie ein und bilden ein neues Fundament für die Smart Plants der Zukunft.

    Der Beginn dieses „Digital Engineering“ der Prozessindustrie ist auf dem Shopfloor schon heute zu spüren. Bereits einfache Feldgeräte sind dank implementierter Intelligenz in der Lage zu kommunizieren und Aufgaben autonom zu bewältigen. Das weltumspannende Internet of Things (IoT) schließt damit auch die maßgeblichen Datenaggregatoren für Industrie-4.0-konforme Services ein.

    Im atp magazin 9/2019 erfahren Sie, wie weit die Entwicklungen der smarten Sensoren und Aktoren bereits fortgeschritten ist und wie Sie die Devices durchgängig mit dem IoT vernetzen.

    Die Interview-Highlights:

    Michael Pelz: "Wir dürfen nicht vergessen, wer die Anlagen im Feld pflegt"

    Die NAMUR treibt mit dem Module Type Package und der NAMUR Open Architecture die wohl wichtigsten Technologien für die Digitalisierung der Prozessindustrie voran, steckt aber gleichzeitig ebenfalls mitten in der Transformation. Im atp- Interview verrät der stellvertretende NAMUR-Vorsitzende Michael Pelz, dass auch für die Interessengemeinschaft ein Umdenken notwendig ist, um für die Zukunft gut aufgestellt zu sein.

    Dr. Jan-Henning Fabian und Dr. Marco Ulrich: "Immer einen Schritt voraus"

    Die immer kürzeren Innovationszyklen der digitalen Transformation lassen beständig neue Technologien entstehen, die versprechen, der entscheidende Game Changer zu sein. Um dieser Innovationsflut Herr zu werden, kommt dem ABB Forschungszentrum Deutschland in Ladenburg eine entscheidende Rolle zu, wie Dr. Jan-Henning Fabian, Leiter des deutschen Forschungszentrums, und Dr. Marco Ulrich, Abteilungsleiter Software Technologies, im atp-Interview deutlich machen.

    Die Hauptbeiträge zu den Themen: Engineering, Fähigkeitsmodell, Rekonfiguration, AutomationML, Remote Automation, Semantik, Autonomes Fahren, KI

    Der erste Beitrag zeigt am Beispiel der Systeme Eclipse 4diac und ACPLT/RTE, wie die Interaktion zwischen unterschiedlichen Systemen funktionieren kann. Die auf den grafischen Sprachen der IEC 61131 und IEC 61499 sowie der NE 160 aufsetzende Basis bildet ein Metamodell (Prozedur-, Zustands- und Ausführungsmodell) zur Beschreibung von Softwareapplikationen, das die domänenspezifische Implementierung abstrahiert.

    Der zweite Beitrag beschreibt die Konzeption und prototypische Implementierung von sogenannten Fähigkeitsmodellen. Diese, für die jeweilige Produktionsressource entwickelten Modelle, lassen eine Prüfung der Herstellbarkeit zu und ermöglichen die Generierung von dazu passenden Konfigurationen. Der auf AutomationML basierende Prototyp wird im Beitrag anhand eines automatisierten Nietsystems bei Airbus vorgestellt.

    Die Notwendigkeit IT-Security bei der Entwicklung und dem Betrieb von Automatisierungslösungen (Operational Technology, OT) einzubeziehen, ist nicht zuletzt seit den öffentlich gewordenen Angriffen wie Stuxnet bekannt. Doch nicht nur Steuerungssysteme, sondern zunehmend auch Sensoren und IoT-Devices kommunizieren direkt mit der Cloud. Hierfür werden Verschlüsselungen und Anmeldungen notwendig, für die unterschiedliche Techniken existieren. Der Beitrag diskutiert die hierfür bestehende Technologien TLS (Transport Layer Security) und PKI (Public Key Infrastructure) und führt diese in dem Ansatz der Symbiotic Security zusammen.

    Der vierte Beitrag beschreibt einen didaktischen Ansatz, um Maschinelles Lernen für autonome Fahrsysteme mit künstlichen neuronalen Netzen zu realisieren. Nach der Anlernphase wird ebenfalls die Optimierung der sogenannten Hyperparameter des Netzes vorgestellt. Die Autoren benennen dabei sowohl die Chancen, aber auch die Herausforderungen in Bezug auf den Einsatz in der Automatisierungstechnik.

    Sprachassistenten wie Alexa, Google, Siri oder Cortana erleichtern Millionen von Menschen das alltägliche Leben. Was sich so einfach anfühlt, ist in Bezug auf die Bedeutung von Fragen oder Aussagen jedoch keinesfalls trivial. Im Beitrag überführen die Autoren bestehende Lösungen des sogenannten Semantic Webs auf industrielle Engineering- Systeme. Mithilfe von SPARQL werden Objekte eines CAE-Planungssystems abgefragt und in den Kontext unterschiedlicher Modellierungs- und Implementierungsvarianten gesetzt. Nach einer Implementierung diskutieren die Autoren Möglichkeiten, die durch die Anbindung weiterer Engineering-Tools an das Semantic Web entstehen.

    Die atp-Redaktion wünscht Ihnen viel Spaß bei der Lektüre!

  • atp magazin
    Bd. 61 Nr. 8 (2019)

    Alle 39 Sekunden wird weltweit ein Unternehmen Opfer eines digitalen Angriffs. Doch nicht nur die Zeit zwischen den Cyberattacken nimmt dramatisch ab, auch die Angriffstaktiken verändern sich. Nahezu täglich werden unbekannte Sicherheitslücken entdeckt oder neue Schadsoftware programmiert. Sich wirksam vor Cyberkriminalität zu schützen ist heute eine Mammutaufgabe. Trotz der allgegenwärtigen Gefahr ist der Irrglaube, kein Opfer digitaler Angriffe zu werden, in der Industrie auch heute noch weit verbreitet. Fakt ist: Jeder kann jederzeit angegriffen werden. Allerdings haben Sie die Kontrolle darüber, ob Ihr Unternehmen überhaupt ins Visier von Cyberkriminellen gerät.

    Cybersecurity und Blockchain

    In dieser Ausgabe möchten wir Sie wachrütteln und dazu animieren, Ihre Cybersecurity-Strategie
    gründlich zu hinterfragen. Interviews mit hochkarätigen Sicherheitsexperten, aber auch Deutschlands führendem ethischen Hacker, liefern gemeinsam mit hochwertigen Use-Cases interessante Anreize. Außerdem stellen wir Technologien wie etwa Blockchain und ihr Potenzial für die Security auf den Prüfstand.

    Die Interview-Highlights:

    Dr. Alexander Horch: "Der Mensch ist das Wohl und Wehe der Security"

    Stuxnet, Petya oder Wannacry haben längst bewiesen, dass nicht nur die Industrie von der digitalen Transformation profitiert. Die Zahl der digitalen Angriffe steigt von Tag zu Tag an und es entstehen immer neue Viren und Trojaner, die die Sicherheit des gesamten Produktionsstandorts und seiner Umgebung in Frage stellen. Im atp-Interview erklärt Dr. Alexander Horch, Leiter des Bereichs Forschung, Entwicklung
    und Produktmanagement bei HIMA Paul Hildebrandt GmbH, warum für die Security nicht etwa moderne Technologien wie KI die Lösung sind, sondern der vermeintliche Risikofaktor Mensch.

    Jean Pereira: "Wir brauchen mehr Hacker"

    Jean Pereira hackte mit 14 Jahren die Server der US-Army. Heute ist er ein „White Hat“, ein ethischer Hacker, der seine Fähigkeiten einsetzt, um die Industrie vor Cyberangriffen zu schützen. Im atp-Interview verrät der Geschäftsführer der Secbiz IT-Security GmbH, warum er den Security-Bemühungen der Unternehmen
    skeptisch gegenübersteht und weshalb wir unbedingt mehr Hacker brauchen.

    Die Hauptbeiträge zu den Themen: AutomationML, IT-Sicherheit, Security-Engineering, Modellbasierte Entwicklung, Maschinelles Lernen, Cyber-physische Produktionssysteme

    Der erste Beitrag zeigt anhand eines realen Beispiels aus der norwegischen Öl- und Gasindustrie, wie „System Control Diagramme“ in AML überführt und für eine verlustfreie Übertragung in Fremdsysteme genutzt werden können. Neben den Vorteilen werden im Beitrag auch die Grenzen und offenen Fragestellungen diskutiert.

    IT-Security beinhaltet nicht ausschließlich technische, sondern auch organisatorische Fragestellungen. Der zweite Beitrag zeigt den aktuell bestehenden Handlungsbedarf. Im Anschluss erläutern die Autoren eine Vorgehensweise für die systematische Analyse und Modellierung der zu schützenden Systeme. Hierdurch werden wesentliche Grundlagen für OT-Security gelegt, die u.a. auf Basis von AutomationML realisiert werden können.

    Modellierung und Simulation sind nicht zuletzt durch die Ansätze rund um den Digitalen Zwilling in aller
    Munde. Längst sind modellbasierte Engineering-Methoden Teil des kompletten Entwicklungsprozesses.
    Im dritten Beitrag beschreiben die Autoren in detaillierter Weise die Optimierung von Gasheizungen anhand von Matlab/Simulink-Modellen in Kombination mit Rapid-Control-Prototyping-Verfahren.

    Im letzten Beitrag wird ein Assistenzsystem zur Ursachenanalyse von Fehlern in verteilten Produktionsanlagen vorgestellt. Dabei sammelt das System Daten und leitet Informationen über das Verhalten der Maschine ab. Jedes Modul wird mit einer eigenen Verwaltungsschale ausgestattet, die die jeweiligen Spezifikationen beinhaltet. Die Entscheidungsregeln werden dabei sukzessive erlernt, wodurch kausale Zusammenhänge in der verteilten Anlage entdeckt und Vorschläge für mögliche Ursachen angeboten werden.

  • atp magazin 06-07/2019 atp magazin
    Bd. 61 Nr. 6-7 (2019)

    Der Fortschritt auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz ist nicht mehr aufzuhalten. Er ermöglicht völlig neue agile Konzepte entlang der Wertschöpfungskette, die unsere Geschäftsmodelle von Grund auf verändern werden. Das hohe Maß an eingesetzen autonomen Systemen und Robotern, die mittels intelligenter Algorithmen Prozesse steuern, stellt aber auch die Frage nach der Moral neu. Ist alles, was technisch möglich ist, auch ethisch legitim? Wie stellen wir uns das gemeinsame Arbeiten und damit auch das Leben mit Robotern oder mit künstlicher Intelligenz ausgestatteten Systemen vor?

    Die gesellschaftliche Debatte darüber wird in jedem Fall zu führen sein, auch weil die Chancen und Potenziale neuer Technologien nicht von der Hand zu weisen sind. Das atp magazin 6-7/2019 möchte auch hier vorangehen und liefert mit der vorliegenden Ausgabe einige spannende Denkanstöße in der Diskussion und die Frage nach der Moral.

    Autonome Systeme

    KI und Machine Learning transformieren Assets in autonome Systeme, mit denen sich die gesamte Wertschöpfungskette optimieren lässt. atp magazin zeigt, welche Effekte das auf die Produktion der Zukunft hat und warum wir über unser Zusammenleben mit Maschinen neu nachdenken müssen.

    Die Interview-Highlights:

    Prof. Dr. Dr. h. c. Michael ten Hompel „Wir brauchen einen kategorischen Imperativ für KI“

    Weil in der Fabrikautomation bereits ein hoher Automatisierungsgrad erreicht ist, wird nun versucht, die Produktivität über die Optimierung der gesamten Wertschöpfungskette weiter zu steigern. Gleichzeitig transformieren Künstliche Intelligenz und Machine Learning alle Assets in autonome Systeme, die selbstständig Produktionsaufgaben übernehmen. Im atp-Interview erklärt Prof. Dr. Dr. h. c. Michael ten Hompel, geschäftsführender Institutsleiter am Fraunhofer- Institut für Materialfluss und Logistik IML, warum wir deshalb völlig neu über unser Zusammenleben mit Maschinen nachdenken müssen.

    Prof. Dr. Stefan Heinemann: „Der Mensch muss Treiber der digitalen Wertschöpfung bleiben“

    Künstliche Intelligenz und autonome Systeme verändern heute die Produktion in vollautomatisierten Fertigungsprozessen immens und übernehmen durch die fortschreitende Entwicklung von KI immer mehr Aufgaben. Welchen Platz der Mensch in einer zunehmend autonomen und digitalen Arbeitswelt einnimmt und warum wir deshalb jetzt mit Nachdruck für einen ethischen Werte-Kanon eintreten müssen, erklärt der Wirtschaftsethiker und Theologe Prof. Dr. Stefan Heinemann von der FOM Hochschule/Universitätsmedizin Essen im atp-Interview.

    5G in der Automatisierung

    Der neue Mobilfunkstandard 5G treibt gemeinsam mit autonomen Systemen die Entwicklung der Automatisierung weiter voran. Warum 5G ein Evolutionssprung ist und was die produzierende Industrie jetzt tun muss, um das Potenzial des neuen Kommunikationsstandards zu heben.

    Die Hauptbeiträge zu den Themen: Autonome Systeme, KI, Digital Twin, Simulation, Technikakzeptanz, Funktionale Sicherheit, Cyber-physische Produktionssysteme

    Für Automobile gibt es fünf Stufen zur Klassifizierung, inwiefern das Fahrzeug automatisiert bzw. sogar autonom fährt. Der erste Beitrag schlägt eine entsprechende Taxonomie für automatisierte Industrieanlagen vor. Darüber hinaus nennt er technische Anforderungen für diese Stufen während des gesamten Lebenszyklus der Anlage. Außerdem gibt es Anwendungshinweise für die Klassifikation.

    Der Digitale Zwilling einer Anlage ist deren digitale Nachbildung. Eine wichtige Anwendung des Digital Twin ist die Anlagensimulation. Der zweite Beitrag zeigt an einem industriellen Beispiel, wie die Simulation während des Lebenszyklus – Planung, Inbetriebnahme, Betrieb, Regelung und Optimierung – genutzt werden kann. Der Digitale Zwilling basiert auf dem Anlagen- sowie Leitsystem-Engineering.

    Die Digitalisierung bringt Veränderung – nicht nur technisch, sondern für alle beteiligten Menschen. Der
    dritte Beitrag schlägt einen anwenderzentrierten Veränderungsprozess vor. So steht beispielsweise der Mitarbeiter im Fokus, der die Zusammenarbeit mit einem Roboter in Workshops versteht und beim Lernen die Ängste davor verliert. Die Einführung muss danach kontinuierlich begleitet werden, um nachhaltige
    Erfolge zu erzielen.

    Funktionale Sicherheit (engl. safety) wird über spezielle Kommunikationsprotokolle gewährleistet.
    Wegen der zunehmenden Bedrohung durch Cyber-Angriffe stellt sich aber die Frage der IT-Sicherheit
    (engl. security). Erlauben Safety-Protokolle beispielsweise eine Verschlüsselung? An einem Beispiel
    wird im vierten Beitrag gezeigt, dass ein einziges fehlerhaftes Bit bei Verschlüsselung große Auswirkung haben kann. Es bleibt viel zu tun, damit Safety- und Security-Maßnahmen sich nicht beeinträchtigen!

    Für die flexible Chargenproduktion werden verfahrenstechnische Module kombiniert. Intelligente Module, sogenannte cyberphysische Prozessanlagen, bieten zusätzliche Dienste. Wenn beispielsweise Condition Monitoring benötigt wird – welche Dienste braucht man dafür und in welcher Struktur? Der fünfte Beitrag
    schlägt dazu ein Verfahren zur teilautomatisierten Synthese der Dienste-Topologie vor.

     

  • atp magazin 5/2019 atp magazin
    Bd. 61 Nr. 5 (2019)

    Für die vollautomatisierte Produktion ist der Digital Twin, das digitale Abbild physischer Assets, heute schon unverzichtbar. Kaum ein Produktionsmittel profitiert dabei mehr vom Digitalen Zwilling als die Robotik. Wie Sie den Digital Twin gewinnbringend nutzen können, warum Roboter dennoch nicht die alles verändernde Revolution sind und weshalb die Mensch-Roboter-Kollaboration für die Smart Factory trotzdem essenziell wichtig ist, erfahren Sie im aktuellen atp magazin 5/2019.

    Die Interview-Highlights:

    Prof. Dr.-Ing. Sami Haddadin: "Wir werden den Roboter gesellschaftsfähig machen"

    Künstliche Intelligenz ist in der Industrie derzeit das alles beherrschende Thema. Viele Produktionsexperten halten sie jedoch für stark überwertet und noch lange nicht einsetzbar im Hinblick auf eine echte Kollaboration zwischen Mensch und Maschine. Unbeeindruckt davon macht sich in München ein junges Team unter Deutschlands führendem Roboterforscher Sami Haddadin daran, genau dieses Ziel Wirklichkeit
    werden zu lassen: Der Roboter soll im beruflichen als auch privaten Alltag schon bald zur allseits verfügbaren Alltagsgegenstand werden. atp warf einen Blick in die Zukunftswerkstatt der Robotik.

    Die Hauptbeiträge: Fahrerlose Transportsysteme, Robotik, Anomalien, Predictive Maintenance, Autonomie, Digital Twin, Mensch-Roboter- Interaktion, Mixed Reality

    Der erste Beitrag erläutert den Aufbau einer modularen, offenen Engineering-Umgebung für autonome Fahrzeugflotten auf Basis des bekannten Robot Operating Systems (ROS). Darüber hinaus wird die Pfadplanung als Kombination aus lokalen und globalen Ansätzen vorgestellt. Dabei werden u. a. RFID, magnetisch induktive, laser- und kamerabasierte Positionserkennungsdaten fusioniert.

    Im zweiten Beitrag werden mehrdimensionale Datenströme auf Prozess-Anomalien untersucht. Ziel ist die echtzeitfähige Unterscheidung zwischen „Ausreißern“ und tatsächlichen Abweichungen vom Normalzustand. Die methodische Basis liefern dabei die Verfahren iLOF und SPIRIT. Beide mathematischen Ansätze werden analysiert und auf deren Anwendbarkeit in Produktionsprozessen hin untersucht.

    Der Digitale Zwilling von autonomen Systemen und dessen echtzeitfähige Simulation spielt in der Produktion
    eine wesentliche Rolle. Methodisch wird zwischen einem Digitalen Zwilling für das Produkt und die Produktionseinrichtung unterschieden. Der dritte Beitrag greift reale Robotik-Anwendungen auf und stellt jeweils die Anforderungen und Lösungen hinsichtlich der Autonomie dar. Als Abschluss wird ein Dreiklang von Planung, Simulation und Ausführung erläutert.

    Auch Mixed-, Augmented- und Virtual-Reality-Technologien spielen in der Mensch-Maschine-Interaktion eine immer wesentlichere Rolle. Dabei wird der sowohl örtlich als auch zeitlich nicht immer verfügbaren Peripherie Rechnung getragen. Der vierte Beitrag zeigt neue Formen der Interaktion zwischen Mensch und Maschine am Beispiel einer Roboter-Montagezelle.

     

  • atp magazin
    Bd. 61 Nr. 4 (2019)

    Das Internet of Things transformiert immer mehr Städte zu Smart Cities, in denen intelligente Energienetze, sogenannte Smart Grids, eine optimale und nachhaltige Energieversorgung sichern. Wie weit wir dabei schon gekommen sind und wo die Herausforderungen bei der Automatisierung unserer Stromnetze liegen, beleuchtet die Ausgabe 4/2019 des atp magazins.

    Das Interview-Highlight:

    Torsten Hager und Marc Helfter: "Gebäude werden Teil einer dezentralen Intelligenz"

    Das Internet of Things transformiert immer mehr Städte zu Smart Cities, in denen intelligente Energienetze, sogenannte Smart Grids, eine optimale und nachhaltige Energieversorgung sichern. Im großen atp-Interview stellen Torsten Hager, Energiespeicher-Experte bei der Hager Group, und Marc Helfter, Disruptive Innovation Director der Hager Group, dar, warum wir in Deutschland der Smart-Grid-Entwicklung hinterherhinken und was wir gegen unsere „blinden“ Stromnetze tun müssen.

    Die Hauptbeiträge: WirelessHART, EMV, PROFIBUS, PROFINET, Kommunikationstechnik, Alarmmeldungen, Energiemanagement, Regelgüte-Bewertung

    Im ersten Hauptbeitrag werden die Chancen der Wireless-Technologie anhand von Praxisbeispielen dargestellt und kritisch diskutiert. Ziel ist es, erfolgsversprechende Szenarien herauszuarbeiten, um den zukünftigen Einsatz zu beschleunigen.

    Der Beitrag beschreibt zunächst einige Grundlagen der EMV. Basierend auf diesen Grundlagen werden dann sechs Handlungsempfehlungen abgeleitet, die bei der Planung eines Automatisierungssystems für den Einsatz in der Fertigungsindustrie zu beachten sind. Abschließend wird ein Ausblick auf die weiterführenden Arbeiten für Anlagen der Prozessindustrie gegeben.

    Normalerweise werden Alarme durch Bildschirmanzeigen und akustische Signale gegeben. Der dritte Beitrag schlägt stattdessen vor, Alarme durch Vibration zu kommunizieren. Durch Codierung in kurzen und langen Signalen können auch Alarmkategorie und -ort mitgeteilt werden. Unter Laborbedingungen wurden Erkennungsraten bis zu 90 Prozent erreicht.

    Die Energiewende erfordert intelligente und modulare Verfahren zur Optimierung von Erzeugung und Verbrauch. Sogenannte „Home Energy Management Systems“, wie im vierten Beitrag beschrieben, können die lokalen Erzeuger und Verbraucher koordinieren, aber auch mit dem Netz interagieren. Durch die intelligente Steuerung lassen sich drei bis fünf Prozent der Kosten sparen, beispielsweise indem Batterieladung und Abgabe ans Netz parallel und nicht hintereinander durchgeführt werden.

    Wie gut ist eine Regelung? Auf diese Frage gibt es viele Antworten. Der fünfte Hauptbeitrag hat einen pragmatischen Ansatz: Er vergleicht die Regelgüte mit der Regelgüte von definierten Referenzreglern. Das führt zu belastbaren Aussagen, wie viel besser oder schlechter ein Regler im Vergleich zur bewährten Referenz ist.

  • atp magazin
    Bd. 61 Nr. 3 (2019)

    In der Ausgabe 3/2019 befasst sich das atp magazin auf über 50 Seiten intensiv mit dem schon heute dramatischen Fachkräfteengpass in der produzierenden Industrie und insbesondere in der Automatisierung. Erfahren Sie, wie fortgeschritten die Entwicklung schon heute ist und was die führenden Hersteller der Automatisierungsbranche unternehmen, um die Zukunft des Wirtschaftsstandorts Deutschland zu sichern.

    Die Interview-Highlights:

    Dr. Gunther Kegel: "Unser Wohlstand steht auf dem Spiel"
    Der demographische Wandel schlägt jetzt mit Wucht auf den Arbeitsmarkt durch: Die ersten Jahrgänge der Babyboomer-Generation gehen in Rente und gleichzeitig rücken immer weniger Ingenieure und Fachkräfte nach. Und die sind umworbener denn je. Auch in Asien sind deutsche Ingenieure zunehmend heißbegehrt. Im atp-Interview fordert Dr. Gunther Kegel, VDE-Präsident und CEO von Pepperl+Fuchs, den nun einsetzenden Kampf um die begehrten Talente ernst zu nehmen und gegenzusteuern. Andernfalls drohe mit dem Ausverkauf der Talente auch der Ausverkauf des Standorts.

    Prof. Dr. Gunther Olesch: "Es kommt ein großer Sturm auf uns zu"

    • Wie reagiert die Automatisierungsbranche auf den sich zuspitzenden Kampf um Ingenieure und Fachkräfte?
    • Wie kann sich ein Familienunternehmen als attraktiver Arbeitgeber gegen die Übermacht der Konzerne behaupten?
    • Wie schafft man es als Elektronik- und Automatisierungsspezialist „sexy“ zu sein für „Digital Natives“?

    Im Gespräch mit der atp-Redaktion legt Prof. Dr. Gunther Olesch, Chief Human Resources Officer von Phoenix Contact, seine Strategie offen, mit der er Phoenix Contact zu einem der besten Arbeitgeber Deutschlands machte.

    Die Hauptbeiträge: Antriebe, Fehlerprävention, Architekturen, Lehre der Automatisierungstechnik, Big Data und Industrie 4.0

    Im ersten Hauptbeitrag dreht sich alles um den neuartigen Ansatz des sogenannten Master-Switches. Am Anwendungsbeispiel eines verspannten Zahnstange-Ritzel-Antriebe kann gezeigt werden, dass sowohl die Dynamik, als auch die Regelgüte erheblich verbessert werden können.

    Der zweite Hauptbeitrag stellt einen Ansatz zur Identifikation von möglichen Fehlern vor, der zwei Aspekte berücksichtigt. Zum einen wird aus bereits in der Vergangenheit aufgetretenen Fehlern gelernt, zum anderen werden Unregelmäßigkeiten detektiert und mit bestehenden Daten verglichen. Dabei kommt unter anderem eine aus der Luftfahrt bekannte Black-Box zum Einsatz.

    Im dritten wird ein innovatives System zur Bilddatenverarbeitung von dreidimensionalen Strukturen unter unterschiedlichen Rahmenbedingungen beschrieben. Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) sorgen für ausreichende Schnelligkeit der Erkennung, auch bei sich ändernden äußeren Lichtverhältnissen.

    Die Autoren des vierten Beitrags eine ideale Kombination aus universitärer Lehre und industrieller Dozententätigkeit. Im Beitrag werden die besonderen Aspekte und Vorteile von externen Industriedozenten systematisch herausgearbeitet und auf den Punkt gebracht.

    Zum Abschluss stellt der fünfte Hauptbeitrag eine offene Big-Data-Plattform auf Basis aktueller Technologien, Umsetzungen und Konzepten wie der OPC Unified Architecture (OPC UA), der Industrie-4.0-Verwaltungsschale, Apache Kafka und verteilten Datenanalyseframeworks wie Apache Spark vor.

  • atp magazin
    Bd. 61 Nr. 1-2 (2019)

    Das atp magazin 1-2/2019 fokussiert sich intensiv auf die Nachlese der NAMUR-Hauptsitzung 2018. Erfahren Sie, welche neuen Entwicklungen bei NOA und MTP auf dem Plan stehen und wie Prozessindustrie als Ganzes die eigene Digitalisierung vorantreibt. Außerdem lesen Sie, wie  Künstliche Intelligenz auch für die Verfahrenstechnik ein Turbolader sein kann.

    Die Interview-Highlights:

    Endress+Hauser: "Für uns gilt: Qualität undSicherheit vor Zeit vor Geld"
    Das Internet of Things in der Prozess- und Verfahrensindustrie realisieren zu wollen, kommt der Quadratur des Kreises gleich, weil das Sicherheitsbedürfnis der Branche einfach zu hoch ist? Im atp-Interview zeigen Matthias Altendorf, CEO der Endress+Hauser-Gruppe, sowie seine beiden Vorstandskollegen Nikolaus Krüger und Dr. Andreas Mayr auf, wie ein sicherer Weg aussehen kann und warum die Verschmelzung von OT und IT das Fundament hierfür ist.

    Dr. Felix Hanisch: "Wir sind die Gestalter der digitalen Transformation"
    Nicht nur die produzierenden Unternehmen der Prozessindustrie werden durch die digitale Transformation vor immer neue Herausforderungen gestellt. Auch die NAMUR muss sich anpassen. Dr. Felix Hanisch, der neue Vorstandsvorsitzende der NAMUR, stellt vor, wie sich die Interessengemeinschaft reformieren muss, um auch künftig Innovationsmotor der Prozessautomatisierung zu sein.

    Prof. Dr. Dr. h.c. Detlef Zühlke: "Wir sind in der KI-Forschung weltweit führend"
    Wenn es um die datenbasierte Optimierung von Anlagen geht, ist für viele Experten KI in Zukunft der wichtigste Produktivitätsturbo für die produzierende Industrie. Prof. Dr. Dr. h.c. Detlef Zühlke, ehemaliger Leiter des Forschungsbereichs Innovative Fabriksysteme am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), erklärt, wie sich der Mittelstand die neue Technologie bestmöglich zunutze machen kann. Für ihn ist klar: die deutsche KI-Forschung wird weltweit beneidet.

    Die Hauptbeiträge: NOA, MTP, Digital Twin, Modulare Prozessautomation und Datenanalyse

    Im ersten Beitrag werden vier konkrete Anwendungsfälle für die NOA-Bausteine vorgestellt: eine Pumpendiagnose, die automatische Aktualisierung der Dokumentation nach einem Sensortausch, die Online-Überwachung eines Prozessanalysegerätes sowie ein Dimensionierungs-Check für Feldgeräte. Der zweite Artikel stellt den Fortschritt bei der Spezifikation und Standardisierung des MTP dar und zeigt Ergebnisse aus Pilotprojekten, die den Nutzen des MTP und die damit einhergehende praxistaugliche Realisierung von Plug & Produce-Konzepten nachweisen.

    Im Hauptbeitrag drei wird der Nutzen von Informationsmodellen zur Sicherstellung der Konsistenz von Anlage und digitalem Abbild skizziert. In der zweiten Ausgabe der IEC 61511 sowie der überarbeiteten VDI/VDE 2180 werden Maßnahmen zur Umsetzung von risikoreduzierenden Funktionen im Leitsystem beschrieben. Im vierten Beitrag wird eine mögliche Implementierung dieser Maßnahmen im betrieblichen Leitsystem erörtert. Der letzte Artkel beschreibt die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Datenanalyse im Produktionsumfeld und einen industriellen Datenanalyseprozess am Beispiel des SIDAP-Projekt.

     

  • atp magazin 11-12/2018 atp magazin
    Bd. 60 Nr. 11-12 (2018)

    Das atp magazin 11-12/2018 steht ganz im Zeichen des digitalen Zwillings und seinen Auswirkungen auf eine digitalisierte Produktion. Der erste Beitrag stellt eine Plattform zur Echtzeit-Co-Simulation für die virtuelle Inbetriebnahme vor. Der Artikel erläutert die bestehenden Herausforderungen der Co-Simulation und zeigt eine Lösung aus dem Maschinen- und Anlagenbau. Im zweiten Hauptbeitrag befasst sich mit dem Raspberry Pi. Der Artikel beschreibt ein Konzept, in dessen Fokus der dezentrale Einsatz von Simulationsmodellen auf Einplatinenrechnern als integraler Bestandteil steht. Hauptbeitrag Nummer drei wird das aus der Produktentwicklung bekannte Baukasten-Prinzip mit der aus der Informatik stammenden Objektorientierung verheiratet, um daraus ein neue cyberphysisches Gesamtmodell zu generieren. Der vierte Hauptbeitrag stellt einen Katalog von zehn Schritten vor, mithilfe dessen die IT-Sicherheit von Produktionsanlagen signifikant verbessert werden kann. Dabei werden aktuelle Normen, Standards und Richtlinien beachtet und auf die Belange der industriellen Praxis transferiert. Der letzte Hauptbeitrag beschreibt die Relevanz von Gerätemodellen für die Virtuelle Inbetriebnahme und erläutert Umsetzungsmöglichkeiten in der Antriebstechnik. Für das große Interview der SPS-Ausgabe konnte Hans Beckhoff gewonnen werden, der sich mit der atp-Redaktion über die Zukunft der Steuerungstechnik in der Fertigungsindustrie austauschte.

  • atp magazin 10/2018 atp magazin
    Bd. 60 Nr. 10 (2018)

    Im atp magazin 10/2018 dreht sich passend zur NAMUR Hauptsitzung 2018 alles um die Digitalisierung der Sensorik. Die begutachteten Hauptbeiträge bilden dafür eine umfassende Basis. Der erste Beitrag zeigt einen Weg auf, wie Experten ihr Wissen selbst und ohne Programmierkenntnisse in ein Expertensystem eingeben können. Als Beispiel dient ein System zur Überprüfung von MTP-Beschreibungen für die modulare Automatisierung. Der zweite Hauptbeitrag stellt die vielen Schritte dar, mit denen ein Laborgerät zum Feldgerät entwickelt werden kann. Hauptbeitrag drei befasst sich umfassend mit smarten Sensoren und ihrem Beitrag zur autonomen Fabrik. Der letzte begutachtete Artikel dreht sich alles um digitale Zwillinge, die auch nach der Engineering-Phase während des Betriebs einen Benefit bieten. Im Mantelteil dieser Ausgabe zu digitalen Feldgeräten tauchen Sie tief in die Feldebene ab und erfahren, wie weit die Vernetzung der Sensorik bereits vorangeschritten ist und warum wir dadurch eine neue Welt betreten.

  • atp magazin 9/2018 atp magazin
    Bd. 60 Nr. 09 (2018)

    Die begutachteten Hauptbeiträge des atp magazins 9/2018 drehen sich um die Themen Machine Learning und Industrielle Kommunikation. Im ersten Hauptbeitrag erfahren Sie, wie Augmented Reality in CPPS eingebunden werden. Der Beitrag stellt die dabei entstehenden Vorteile und Herausforderungen gegenüber und führt eine dazu passende Kommunikationsstruktur auf Basis von MQTT ein. Der zweite Hauptbeitrag befasst sich intensiv mit der Smart Factory "AutFab" der Hochschule Darmstadt. Der Beitrag beschreibt das dazu passende Lernkonzept einer automatisierungstechnischen Forschungsanlage. Hauptbeitrag Nummer drei stellt eine Methode zur Regelung des Behälterfüllstands auf Basis von Störgrößen und Totzeiten vor. Das Konzept verspricht eine Verbesserung für die Belastung des Stellventils. In Hauptbeitrag vier geht es um die dynamische Erweiterung von eCl@ss. Im Beitrag wird gezeigt, wie durch den Anwendungs- und  Feldgeräteentwickler dynamisch neue Merkmale in eCl@ss angelegt werden können. Im Mantelteil der Ausgabe finden Sie aufbauend auf den Hauptbeiträgen Anwenderberichte und Use-Cases zum Thema Offene Architekturen vs. Sicherheit sowie zur Robotik in der digitalisierten Fertigung. Zwei große Interviews geben weiteren Aufschluss über die Rolle von vernetzten Systemen in der Fertigung.

  • atp magazin 08/2018 atp magazin
    Bd. 60 Nr. 08 (2018)

    Das atp magazin 8/2018 befasst sich intensiv mit der Smart Factory. Das exklusiv zur IEEE Conference on Automation Science and Engineering (CASE) an der TU München erscheinende Heft beleuchtet dabei in internationalen und englischsprachigen Hauptbeiträgen unterschiedliche Aspekte der digitalisierten Fabrik der Zukunft. Im ersten Hauptbeitrag wird erläutert, wie modulares Engineering die Implementierung in den klassischen Steuerungssprachen der IEC 61131-3 an Grenzen stoßen lässt. Im zweiten Hauptbeitrag schildern die Autoren im Rahmen eines vom BMWi geförderten Projekts, wie nicht-lineare modellprädiktive Algorithmen für die effiziente Regelung am Beispiel von Windkraftturbinen eingesetzt werden. Der dritte Hauptbeitrag beschreibt die Anwendung der Algorithmen „K-means“ und „DBSCAN“ und untersucht deren jeweilige Leistungsfähigkeit. Hauptbeitrag vier befasst sich mit den Ergebnissen eines Forschungsprojekts mit der Zielstellung, den Design-Prozess eines Kraftwerks durch den Einsatz virtueller Technologien zu unterstützen. Abschließend stellt der fünfte Hauptbeitrag eine Methode vor, wie die Auftragsverteilung zur Laufzeit auf Basis von wissensbasierten Methoden unter Anwendung von Ontologien geschehen kann. Im Mantelteil der Ausgabe finden Sie ergänzend zum Schwerpunkt Smart Factory, u. a. Use Cases und Anwenderberichte zur Geschäftsmodellinnovation sowie emotionale und persönliche Nachrufe auf Prof. Dr. rer. nat. Martin Polke, der im Juni 2018 verstorben ist. Ein Hauptbeitrag aus seiner Feder von 1985 zeigt die enorme technische Weitsicht von Prof. Polke.

  • atp magazin 06-07/2018 atp magazin
    Bd. 60 Nr. 06-07 (2018)

    In der ersten Ausgabe des neuen atp magazins steht in den Hauptbeiträgen das Thema "Informationsmodelle im Fokus. Im ersten Hauptbeitrag dreht sich alles um die zusätzliche Wertschöpfung mit einem digitalen Modell. Das durchgängige digitale Modell verändert die Kollaboration bestehender Rollen und bringt neue Rollen zur Erstellung, Pflege und Auswertung des Modells im Wertschöpfungsnetz ins Spiel Diese Veränderungen werden im vorliegenden Beitrag unter dem Gesichtspunkt "Business Viewpoint" beschrieben. Im zweiten Hauptbeitrag stehen neue Geschäftsmodelle für Industrie 4.0 im Fokus. Der GMA-Fachausschuss 7.23 erarbeitet derzeit eine Richtlinie zu diesem Thema. Die Autoren stellen die zehn Blätter dieser Richtlinie vor. Im dritten Hauptbeitrag steht die Blockchain-Technologie im Mittelpunkt. Der Beitrag erklärt die Blockchain und präsentiert mehrere Use Cases im Kontext von Industrie 4.0. Der vierte Hauptbeitrag konzentriert sich auf neue Konzepte zur duchgängigen, ganzheitlichen, standardisierten und effizienten Simulation über den Anlagenlebenszyklus automatisierter Montageanlagen im Automobilbau. Der letzte Hauptbeitrag behandelt das Building Information Modeling im Kontext von Industrie 4.0. Die Autoren schlagen vor, Informationsmodelle im Zusammenhang mit der Verwaltungsschale aus der Industrie-4.0-Welt zu kombinieren, um Synergien zu nutzen.

    Darüber hinaus erfahren Sie im Mantelteil des atp magazins alles zum Thema Ghost in the Machine/Machine Learning sowie zur Additiven Fertigung und ihren Einfluss auf die Automatisierungstechnik der Zukunft.

  • Ausgabe 4-5 2018 atp edition - Automatisierungstechnische Praxis
    Bd. 60 Nr. 04-05 (2018)

    In der Doppelausgabe 4-5 der atp edition stehen vor allem Informationsmodelle im Fokus. Der erste Hauptbeitrag befasst sich mit den verschiedenen Entwurfsentscheidungen während der Modellierung von Verwaltungsschalen, mit einem Schwerpunkt auf Modularität. Die Entscheidungen werden dabei in einem Entscheidungsbaum zusammengefasst, der für die Analyse von fünf Entwürfen für Verwaltungsschalen herangezogen wird. Der zweite Hauptbeitrag beschäftigt sich mit der Evolution und Revisionsverwaltung verteilter Modelle. Es wird gezeigt, wie die einzelnen Phasen dieses Lebenszyklus unterstützt werden müssen, um mit den auftretenden Änderungen und der resultierenden Komplexität umgehen zu können. Im dritten Hauptbeitrag steht das Information Modelling im Mittelpunkt. Der Beitrag diskutiert verschiedene Aspekte der Modellierung mit einem Schwerpunkt auf der Fähigkeit, ein Automatisierungssystem über ihren gesamten Life Cycle hinweg zu managen. Der letzte Hauptbeitrag der Ausgabe setzt sich mit der Umsetzung von Kraftvektoren durch Schiffsantriebe auseinander. In einem realen Anwendungsfall soll innerhalb von Traningssimulationen für nautischen Schiffsoffiziere eine Joystick-Steuerung für unterschiedliche Antriebskonstellationen der nachgebildeten Schiffsmodelle entwickelt werden. Dafür muss ein vorgegebener Kraftvektor durch die Antriebe erzeugt werden. Über die Kraftvektoren als Regelgröße können die Antriebsdrehzahl und der Stellwinkel bestimmt und dem Schiffssimulator übergeben werden.

  • atp edition - Automatisierungstechnische Praxis
    Bd. 60 Nr. 03 (2018)

    In der Ausgabe 3 des 60. Jahrgangs der atp edition dreht sich alles um das Testen von cyber-physischen Systemen. Im ersten Hauptbeitrag werden in einem Auszug aus dem Statusreport des VDI/VDE-Fachausschusses 7.25 einige systematische Testprozesse beschrieben, um die Komplexität intelligenter Systeme beherrschbar zu machen. Der zweite Hauptbeitrag thematisiert die Sicherstellung von Interoperabilität und stellt Interoperabilitätsregeln als Basis für Test- und Verifikationsverfahren vor. Ein weiterer Hauptbeitrag fokussiert sich auf das agile Testen von cyber-physischen Produktionssystemen. Der Beitrag stellt einen Ansatz für Hardware-in-the-Loop-Tests (HiL-Tests) von SPS-Software vor, bei dem die Testfälle und Akzeptanzkriterien mit Hilfe von leicht erweiterten SPS-Sprachen spezifiziert werden. Der letzte Hauptbeitrag der Ausgabe präsentiert eine neuartige Form der digitalen Signalverarbeitung. Anhand einer oberschwingungsbehafteten Stromeinprägung in eine Synchronmaschine werden die Vorteile dieser neuartigen DSV aufgezeigt.

  • atp edition - Automatisierungstechnische Praxis
    Bd. 60 Nr. 01-02 (2018)

    Die erste Ausgabe atp edition 2018 befasst sich gewohnt intensiv mit der vergangenen Namur Hauptsitzung in Bad Neuenahr. Im Fokus der Beiträge steht diesmal die Namur Open Architecture. Erstmals wurden 2017 von der RWTH Aachen, der Otto-von-Guericke-Universität, der TH Ingolstadt sowie der TU Dresden Demonstratoren vorgestellt, die eine praktische Umsetzung von NOA zeigen. In den jeweiligen Beiträgen der Universitäten werden die unterschiedlichen Ansätze diskutiert. Es geht um die Realisierung von Plug-and-Produce-Prozessen (RWTH Aachen), Voraussetzungen für neue digitale Dienste (OvGU Magdeburg), Feldgerätedaten mit NOA in Cloud-Applikationen (TH Ingolstadt) sowie die NOA Verification of Request (TU Dresden). Darüber hinaus befasst sich der letzte Hauptbeitrag des Hefts mit der Prozessanalysentechnik. Abgerundet wird die Ausgabe durch den exklusiven Vorabdruck eines Auszugs des Kapitels 3 der 2. Ausgabe von "IO-Link - Die Brückentechnologie für Industrie 4.0".

  • atp edition - Automatisierungstechnische Praxis
    Bd. 59 Nr. 12 (2017)

    In der letzten atp edition des Jahres 2017 befasst sich der erste Hauptbeitrag "Industrie 4.0 service architecture" mit der bei Industrie 4.0 angestrebten Selbstorganisation der Produktion, die im Wesentlichen durch ein im Kern normiertes Dienstesystem ermöglicht wird. Im zweiten Fachbeitrag "Anforderungen an die IT-Sicherheit von Feldgeräten" geht es um Schutzlösungen für hoch vernetzte Produktionsanlagen. Der Beitrag widmet sich der Frage, welchen Beitrag Feldgeräte im Kontext von hoch vernetzten Produktionsanlagen für die künftige IT-Sicherheit leisten. Der dritte Hauptbeitrag "Digitale Transformation in der Prozessindustrie" diskutiert digitale Transformationsprozesse in der Prozessindustrie. Nach einer Begriffserklärung von Industrie 4.0 und cyber-physischen Systemen (CPS) werden die daraus erwachsenden Herausforderungen an die Schnittstellen, Architekturen und Engineeringprozesse der Prozessautomation diskutiert und erste Lösungsansätze vorgestellt. An Beispielen wird abschließend das Potenzialder Digitalisierung erläutert, Entwicklungsprozesse zu beschleunigen und Ressourceneffizienz zu steigern.

  • atp edition - Automatisierungstechnische Praxis
    Bd. 59 Nr. 10 (2017)

    Im Fokus steht in Ausgabe 10 der atp edition erstmals die Rubrik "Norm und Nutzen". Im ersten Beitrag geht es um AutmationML, das als Enabler in Modellierung und Simulation zum Einsatz kommen könnte. Der Fachbeitrag "Durchgängiges PLT-Engineering" widmet sich der Planung einer prozesstechnischen Anlage und zeigt, wie unterschiedliche Datenmodelle optimal kombiniert werden. Der Fachbeitrag "Gerätemodell in Prozesssimulation integrieren" beschreibt ein Konzept zur Erstellung und Einbindung der Simulationsgeräte von Feldgeräten sowie die prototypische Implementierung des zyklischen und azyklischen Kommunikationsverhaltens. In "Zustandsbasierte Führung modularer Prozessanlagen" wird sich mit der Kapselung von verfahrenstechnischen Funktionen in Services aus automatisierungstechnischer Sicht beschäftigt. Abschließend wird im Beitrag "Potenziale für modellbasierte Energiebedarfsprognosen" ein Überblick über den Stand von Forschung und Technik gegeben sowie Potenziale für künftige Forschungsarbeiten aufgezeigt.

  • atp edition - Automatisierungstechnische Praxis
    Bd. 59 Nr. 11 (2017)

    In der Ausgabe 11 der atp edition betrachtet der erste Fachbeitrag „Zentraler Leitwartenbetrieb" die notwendigen Voraussetzungen für einen zentralen Leitwartenbetrieb und die dabei zu berücksichtigenden Randbedingungen und Anforderungen an die Automatisierung. Anhand eines Projekts bei den Berliner Wasserbetrieben wird ein möglicher Weg zu einer zentralen Leitwarte beschrieben. In „Robuste modellprädiktive Regelung" wird eine modellprädiktive Regelung für den Lageregelkreis von Vorschub­antrieben in Werkzeugmaschinen vorgestellt. Ein Hauptaugenmerk liegt dabei auf einer ausreichenden Robustheit hinsichtlich Modellfehlern, wobei ebenfalls die Dynamik des Positioniervorgangs erhöht werden soll. Auf der Basis von UML-Diagramen wird im Beitrag „Semantik für kooperative Robotik“ ein durchgängiger Prozess beschrieben, der bis zur automatischen Codegenerierung für die Maschinensteuerungen von Industrierobotern für Anwendungen im Bereich der Mensch-Roboter-Kollaboration weiterentwickelt werden kann. Der Beitrag „Klassifikation des Arbeitsfortschritts“ beschreibt einen neuen Ansatz, um mittels Verfahren des maschinellen Lernens die Objekterkennung sowie die Transitionen eines, den Arbeitsprozess repräsentierenden Zustandsautomaten eines solchen Systems einzulernen. Hierfür werden nach einer Vorverarbeitung Daten aus einer Tiefenkamera in drei Stufen durch Support Vector Machines (SVM) klassifiziert und das Ergebnis mit dem Zustandsautomaten verknüpft.

  • atp edition - Automatisierungstechnische Praxis
    Bd. 59 Nr. 09 (2017)

    Agentensysteme sind ein vielfach diskutiertes Paradigma für die Automation wandelbarer industrielle Produktionssysteme. Durch Verhandlung von Kontext und Implementierung von angemessenen Strategien zur Laufzeit entstehen elastische Automatisierungssysteme, die ohne zusätzliche Investitionskosten für Engineering und Softwareanpassung an gewisse geänderte Anforderungen angepasst werden können oder sich selbst anpassen. Die Septemberausgabe diskutiert Vor- und Nachteile von agentenbasierten Automatisierungssystemen, stellt den Stand der Standardisierung vor und bereitet die wissenschaftlichen Grundlagen auf. Artikel zu Anwendungsfällen, Architekturen und Mustern, Demonstratoren und Pilotprojekten geben ein umfassendes Bild über die Reife aktueller Technologien und den mit der Einführung von Agentensystemen verbundenen Aufwand und Nutzen.

  • atp edition - Automatisierungstechnische Praxis
    Bd. 59 Nr. 07-08 (2017)

    Ausgewählte Beiträge zum GMA-Kongress Automation 2017

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