„Wir stellen das klassische Leitsystem nicht infrage“

Interview mit Christoph Winterhalter, ABB, zur Zukunft der Prozessleittechnik

17.05.2016 Prozessleitsystem in der Cloud? Ein zweites Kommunikationsnetz für nicht prozesskritische Sensorinformationen? In die klassische Prozessleittechnik ist Bewegung gekommen. Die Automatisierungspyramide wird künftig um Cloud-Dienste erweitert werden, ist sich der ehemalige Forschungschef und heutige Hub Business Unit Manager Control Technologies bei ABB, Christoph Winterhalter, sicher.

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CT: Welche aktuellen Entwicklungstrends sehen Sie bei Prozessleitsystemen?
Winterhalter: Generell geht es um die Frage, wie alle an der Produktion beteiligten Aggregate und Teilsysteme integriert werden können und dadurch der gesamte Produktionsprozess inklusive aller Prozesse automatisiert und optimiert werden kann. Beispiele hierfür sind die Integration der elektrischen Systeme, um eine höhere Verfügbarkeit bei verbesserter Energieeffizienz zu erreichen, oder die Integration der qualtiätssicherungsrelevanten Analysetechnik, die sowohl zur Prozesseffizienz als auch zur Vermeidung von Ausschuss dient. Diese Art der Integration macht es möglich, bei der Prozessführung immer mehr Informationen zur Entscheidungsfindung zu nutzen und dadurch die Effizienz und Effektivität des Bedienpersonals kontinuierlich zu erhöhen.
Ein weiterer neuer Trend ist die Entkopplung von physischer Hardware und der Rechenleistung. Man spricht hier auch von der Virtualisierung. Die benötigte Rechenleistung wird also nicht mehr von dezidierter Hardware bereitgestellt, sondern von einer logischen Struktur. Zusätzliche Rechenleistung kann ohne Installation zusätzlicher Hardware bereitgestellt werden – beispielsweise über einen Cloud-Service. Das wird irgendwann so weit gehen, dass auch Ein- und Ausgänge nicht mehr zwingend einem bestimmten Controller zugeordnet sein werden, sondern verschiedene Controller flexibel auf E/A-Signale zugreifen werden. Dies emöglicht eine schnellere Inbetriebnahme sowie eine erhöhte Flexibilität durch einfachere und schnellere Adaption der Konfiguration, wenn Produkte oder Prozesse flexibel geändert oder erweitert werden.

CT: D. h. über kurz oder lang wird es das auf der Namur-Hauptsitzung 2014 beschriebene Prozessleitsystem in der Cloud geben.
Winterhalter: Wir stellen das klassische Leitsystem nicht infrage. Theoretisch ist es zwar denkbar, Funktionen eines Leitsystems komplett als Cloud-Dienstleistung abzubilden, aber man darf nicht vergessen, dass die Anforderungen an Verfügbarkeit, Sicherheit und Qualität es noch auf längere Zeit hin erforderlich machen, prozesskritische Aufgaben in unmittelbarer Nähe der Anlage auszuführen. Man darf auch keineswegs außer Acht lassen, dass unsere Kunden eine riesige installierte Basis an Leitsystemen betreiben. Und sie wollen ebenfalls in den Genuss neuer Dienste kommen, um die Wettbewerbsfähigkeit ihrer Prozesse zu steigern. CloudDienste werden die heutigen Leitsysteme sinnvoll erweitern. Einige Funktionen, die heute innerhalb des Leitsystems ausgeführt werden müssen, können so schrittweise ausgelagert und dadurch rückwirkungsfrei und einfacher hinzugefügt bzw. genutzt werden. Unsere Vision heißt deshalb: ein auf die Prozessregelung reduzierter Automatisierungskern, der von allen nicht prozesskritischen Aufgaben entlastet ist. Und daneben sehr viele Cloud-Dienste, in denen Zusatzinformationen aus dem Prozess verarbeitet werden und die ihre verdichteten Informationen rückwirkungsfrei an das Leitsystem liefern. D. h. das Leitsystem wird Cloud-Funktionen nutzen, und Funktionen des Leitsystems werden in die Cloud ausgelagert werden. Mit einem solchen Ansatz können wir für die breite installierte Basis die gleichen Zusatzfunktionen zur Verfügung stellen wie für Neuanlagen.

CT: Leitsystem-Rechner werden bereits heute häufig virtualisiert, um Hardware-Ausfällen vorzubeugen. Sehen Sie das als Einstieg in solche Cloud-Lösungen?
Winterhalter: Definitiv. Virtualisierung der Hardware ist der erste Schritt und erlaubt sowohl Herstellern wie Anwendern, sich mit bestimmten Elementen von cloudbasierten Lösungen zu beschäftigen und Vertrauen aufzubauen. Die Vorteile liegen klar auf der Hand, und daher haben wir sehr früh begonnen, Virtualisierung durchgängig in unseren Leitsystemen zu nutzen.
Die klassische Automatisierungspyramide wird nach und nach umgeben von Cloud-Diensten. Das fängt auf der Feldebene an: Die meisten heute eingesetzten Feldgeräte können neben den für die Prozessregelung erforderlichen Signalen auch zusätzliche Informationen liefern. Diese Signale zu engineeren und über die klassische Bustechnik in das Leitsystem zu holen, ist relativ aufwendig. Solche Informationen werden künftig über ein eigenes Netzwerk von Cloud-Diensten genutzt werden. Dort werden sie verdichtet und verarbeitet und dann in das Leitsystem eingespeist.

CT: Die Feldgerätediagnose wird auch schon heute zum Teil genutzt. Welchen Zusatznutzen bringt die Cloud?
Winterhalter: Zunächst ist der zusätzliche Investitionsaufwand, um die Informationen zu sammeln zu aggregieren und zu analysieren, geringer, und zudem kann man die gesammelten Daten in einem größeren Kontext auswerten. Korrelationsalgorithmen, die lokal nicht kosteneffizient ausgeführt oder gepflegt werden können, werden auf diese Weise verwendbar gemacht. So lässt sich zum Beispiel der Zustand einer Anlage mit solchen Diensten dezidiert analysieren und mit dem von anderen Anlagen vergleichen. Das eröffnet neue Möglichkeiten zur Optimierung. Und zum anderen wird die Anlage selbst von Aufgaben entlastet, die nicht direkt der Regelung dienen: Der zusätzliche Aufwand, um solche Informationen in das Leitsystem zu bekommen, ist heute viel zu groß. Wenn man diese Informationen über standardisierte Services von außen, beispielsweise aus einem Cloud-Dienst, an das Leitsystem liefern kann, dann wird der Aufwand im Engineering deutlich kleiner. Dazu kommt, dass viel weniger Daten über die klassische Automatisierungsstruktur der Regelkreise übertragen werden müssen – dadurch wird der Prozess robuster. Außerdem wird die Automatisierungsstruktur durch eine solche Trennung auch langlebiger.

CT: Das erfordert eine weitere Schnittstelle zu den Feldgeräten und ein zweites Kommunikationsnetz.
Winterhalter: Richtig. Ganz wichtig ist, dass die Cloud-Dienste Informationen aus dem Prozess rückwirkungsfrei nutzen können. D. h., dass die Informationsfülle nicht die Kommunikation der Regelungstechnik beeinflusst. Das spricht aus meiner Sicht in vielen Fällen dagegen, diese Informationen über das gleiche Busprotokoll abzurufen, wie beispielsweise Messwerte, die der Prozesssteuerung dienen. Deshalb kann auch eine zweite Schnittstelle am Feldgerät oder ein separates Kommunikationsnetz genutzt werden. Das kann drahtlos sein, oder sogar auf demselben Kabel wie der Feldbus dargestellt werden. Heute wird das durch eine übergeordnete Zugriffskontrolle oder physikalisch getrennte Kommunikation gemacht. In der Zukunft kann beispielsweise über TSN auch über eine rein logische Trennung Rückwirkungsfreiheit gewährleistet werden.

CT: Den Betreibern in der Pharmaindustrie und Spezialchemie geht die Einigung auf neue Kommunikationsstandards zu langsam, weil sie ihre Produktion flexibler gestalten wollen – einzelne gehen sogar so weit und leuchten ihre Anlagen bereits mit Wlan aus. Befürchten Sie nicht, von der IT-Industrie rechts überholt zu werden?
Winterhalter: Es stimmt, da kommt Druck auf den Kessel, aber vor allen Dingen auch neue Möglichkeiten – als Automatisierer müssen wir schneller werden. Die Entwicklungen geben uns die Möglichkeit, Herangehensweisen, Auslieferungs- und Servicemodelle auch in unseren Anwendungen zu nutzen und dadurch Mehrwert für unsere Kunden zu schaffen. Da können wir von der IT lernen: Mehrwert ausprobieren, anstatt lange zu diskutieren. Wenn wir uns zu lange Zeit lassen, dann werden Branchenfremde radikal andere Ansätze ausprobieren. Von drei neuen Ansätzen werden dann wahrscheinlich zwei floppen, aber wenn ein Ansatz funktioniert, werden die Veränderungen disruptiv – Automatisierer, die es nicht verstehen diese Möglichkeiten zu nutzen, schauen dann in die Röhre.

CT: Vor 20 Jahren haben Leitsystem-Hersteller noch viel Geld mit Leitrechnern, Konsolen und proprietärer Hardware verdient. Heute ist es die Kombination aus Hardware, Software und Dienstleistungen. Wie wird Ihr Geschäftsmodell in 10 bis 20 Jahren aussehen?
Winterhalter: Es wird eine Kombination aus Hardware und Diensten sein. Heute nutzen wir Software vielfach noch so, dass sie uns Türen für das Hardware-Geschäft öffnet. Hier wird es über die Zeit eine Verschiebung geben. Der Anteil von Software und Diensten wird kontinuierlich wachsen. Das ist jedoch ein Prozess, den wir aktiv mit unseren Kunden gehen. Wir müssen diese auf dem Weg zur Industrie 4.0 begleiten und ihnen helfen, die dafür benötigten Daten bereitzustellen.

Zur Person
Christoph Winterhalter
Christoph Winterhalter hat an der Universität Karlsruhe Informatik studiert und ist seit 1995 bei ABB beschäftigt. Dort war Winterhalter bislang in verschiedenen Forschungs- und Entwicklungsfunktionen sowie im Produktmanagement in Norwegen und Deutschland tätig. Von 2010 bis 2013 leitete Winterhalter das ABB-Forschungszentrum in Ladenburg, bevor er im November 2013 Leiter der Produktgruppe „Machinery Controls and Automation“ wurde. Seit Januar 2016 zeichnet Winterhalter für das europäische DCS- und PLC-Geschäft von ABB verantwortlich. Winterhalter ist Vorstand im GMA und wird zum 1. Juli 2016 neuer Vorsitzender des Vorstandes von DIN.

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Heftausgabe: Mai 2016

Über den Autor

Die Fragen stellte Armin Scheuermann, Redaktion
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