Automatisierung Intelligente Automatisierung in der Industrie: Die große Expertenumfrage

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Intelligente Automatisierung in der Industrie bietet zahlreiche Vorteile und liegt im Trend. Bei der smarten Automatisierung kommen oftmals künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) zum Einsatz. Dadurch lassen sich Prozesse noch effizienter gestalten. Welche Herausforderungen es bei der smarten Automatisierung gibt, wo deren Vorteile liegen und welche Auswirkungen neue Vorschriften haben, erläutern uns acht Automatisierungs-Experten.

Der globale Wettbewerb, der digitale Wandel, demografische Entwicklungen und Ressourcenknappheit: All das und mehr erhöht den Druck auf produzierende Unternehmen und verlangt flexible Lösungen. Dabei gerät die smarte Automatisierung immer mehr in den Mittelpunkt.

Die Fragen an die Experten:

• 1. Was sind derzeit die größten Herausforderungen im Bereich intelligente Automatisierung?

• 2. Was gehört für Sie zu einer smarten, intelligenten Automatisierung und welche Vorteile ergeben sich dadurch für Fertigungsunternehmen?

• 3. Welche Auswirkungen haben neue Vorschriften wie die EU-Maschinenverordnung, der EU AI Act oder der Cyber Resilience Act (CRA) auf Automatisierungsanbieter?

Intelligente Automatisierung braucht neue Sicherheitsmaßnahmen

1. Mit virtuellen Zwillingen und Robotik die Wettbewerbs­fähigkeit zu steigern, fordert so gut wie alle Branchen. Dies vor allem, damit die veränderten Arbeitsprozesse nach den großen Firmen auch die kleineren und mittleren Unternehmen erfassen.

2. Es ist sehr wichtig, die Bedürfnisse der Kunden und Anwender genau zu verstehen. Dafür bauen wir bei ACE und in der Stabilus-Gruppe die Lösungs- und Softwarekompetenz weiter aus und schaffen ein umfangreiches Netzwerk mit einer Vielzahl strategisch wichtiger Partner. Denn wenn die Definitionen der angestrebten Automatisierung stimmen, lassen sich am Ende auf der Kunden- und Anwenderseite die Effizienz steigern, die Kosten senken und die Präzision erhöhen.

3. Die Weiterentwicklungen in der Digitalisierung bringen neue Risiken für die Sicherheit von Mensch und Maschinen mit sich. Das haben bisherige Vorschriften nicht ausreichend berücksichtigt. Die neuen Maßnahmen passen uns besser an den aktuellen Stand der Technik an. Sie berücksichtigen die Anforderungen der Digitalisierung, der funktionalen Sicherheit – auch der von selbstlernenden Systemen –, und sie adressieren ausdrücklich die Cybersicherheit. Digitale Formate verringern auch den Verwaltungsaufwand sowie die Kosten für Hersteller und Betreiber, etwa bei Betriebsanleitungen. Und einheitliche, EU-weit verbindliche Regelungen steigern die Rechtssicherheit für alle.

1. Die zunehmende Digitalisierung erfordert neue Lösungen, die die Vernetzung mit anderen Systemen ermöglichen und Offenheit in alle Richtungen bieten. Anwendende müssen frei in der Gestaltung ihrer Automatisierungslösung sein und ihr eigenes Know-how in Steuerung und Software einbringen können. Software wird in diesem Konstrukt zu einem wichtigen Faktor für Produktivität und gleichzeitig zu einem Wettbewerbsvorteil für Anlagenhersteller, -betreiber und weitere Akteure.

2. Die Zukunft liegt in digitalen Ökosystemen, die neue Formen der Vernetzung und Kollaboration sowie einen höheren Auto­matisierungsgrad und einfachere Arbeitsabläufe ermöglichen. Unser Linux-basiertes Betriebssystem ctrlX OS ist der Enabler für diese Ziele. Es steht anderen Unternehmen zur Nutzung offen und ist das modernste, offenste und sicherste Betriebssystem in der Automatisierungstechnik. Mit ihm erhält die gesamte Branche Zugang zu unserem Ökosystem rund um ctrlX Automation und allen digitalen Services. So entstehen völlig neue Möglichkeiten für alle Beteiligten. Ziel von Bosch Rexroth und den Partner­unternehmen ist es, einen neuen Standard für den Markt zu schaffen, um gemeinsam maximale Freiheit in der Automatisierung zu erreichen.

3. Der Cyber Resilience Act (CRA) stellt zum einen Anforderungen an die Cybersecurity von Produkten mit digitalen Elementen, zum anderen an die von den Herstellern festgelegten Verfahren zur Behandlung von Schwachstellen, um die Cyber­sicherheit während der erwarteten Nutzungsdauer der Produkte zu gewährleisten. Hierzu zählen zum Beispiel konkrete Verpflichtungen wie eine zeitnahe Reaktion, das Zur-Verfügung-Stellen fehlerbereinigter Versionen oder die Meldepflicht gegenüber behördlichen Instanzen. Darauf müssen Unternehmen künftig vorbereitet sein.  Bei unserem Betriebssystem ctrlX OS haben wir den Fokus von Anfang an auf Cybersecurity gelegt. Wir haben beispielsweise ­Security-by-Default, die Möglichkeit zur restriktiven Zugriffskontrolle oder den Schutz gespeicherter Daten – das sind nur einige der Kernforderungen des CRA – bereits vor dessen Ausarbeitung 
umgesetzt.

Effiziente Erfassung, Visualisierung und Verarbeitung von Daten

1. Die Herausforderung für Maschinenbauer ist, unterschiedliche Komplexitäten zu managen und den Erfordernissen durch Normen und Richtlinien nachzukommen. Dazu kommen Anforderungen, die aus der Security, der Update-Fähigkeit der Produkte oder der Vernetzung von Maschinen resultieren. Auch der Faktor Zeit ist relevant: Daher sind geführte Inbetriebnahmen, vorhandene Software-Bibliotheken oder die einfache Erstellung von Visualisierungen, die wir bei KEB Automation mit unserer HMI-Software Helio ermöglichen, von großem Wert. Wir setzen auf einen praxisnahen Ansatz, um unsere Kunden bei genau diesen Herausforderungen zu unterstützen.

2. Dazu zählt die Vernetzung von Maschinen und Prozessen innerhalb der Fertigung, aber insbesondere auch, die daraus gewonnenen Kennzahlen zu erfassen und mit wenigen Klicks zu visualisieren. Datenbasiert lässt sich so entscheiden, welche Opti­mierungen durchgeführt werden können. Auch werden Risiken vorbeugend erkannt, um Produktionsstillstände zu vermeiden. Mit unserer intelligenten Automatisierungslösung NOA bieten wir eine offene IIoT- und Edge-Plattform zur Erfassung, Visualisierung und Verarbeitung von Daten.

3. Im Kern sind derartige Vorschriften in unser aller Interesse, da sie für mehr Sicherheit beim Einsatz von künstlicher ­Intelligenz sorgen. Etwa durch individuelle Risikobewertungen für Produkte passen sich Automatisierungsanbieter den neuen Anforderungen an. Cybersicherheitsmaßnahmen werden implementiert und bei Bedarf optimiert. Transparenz spielt ebenfalls eine Rolle: Bei der Meldung von sicherheitsrelevanten Vorfällen und deren ­Behebung. Hier unterstützt ebenfalls unsere Plattform NOA und die Softwarearchitektur der KEB-Geräte.

1. Die größten Herausforderungen decken sich mit denen der Maschinen- und Anlagenbauer, zum Beispiel der Mangel an Fachkräften, die einen gesamtheitlichen Blick auf die Anwendungen haben. Eine wesentliche Herausforderung liegt auch darin, bestehende und bekannte Systeme mit neuen Technologien zu kombinieren. Um das volle Potenzial von Automatisierungslösungen ausschöpfen zu können, ist es oft notwendig, Architekturen neu zu denken. Da dies meist einen erheblichen Aufwand zur Umschulung von Personal mit sich bringt, zögern Firmen oft, diesen Schritt zu gehen.  Weitere Herausforderungen sehen wir im Bereich Software. Viele Maschinenbauer verfügen nicht über die notwendigen Ressourcen, um aus eigener Kraft Software zu entwickeln. Und nicht zuletzt: Viele Unternehmen haben großes Interesse am Thema KI. Sie wollen verstehen, wie künstliche Intelligenz ihre Prozesse unterstützen kann und wie KI die Automatisierung optimiert und beschleunigt.

2. Die smarte Automatisierung kann sehr vielfältig sein – beginnend bei der Nutzung von IT-Technologien zur Automatisierung der Engineering-Kette, Erhöhung der Transparenz durch Dashboards, Nutzung von Daten für jegliche Optimierungsaufgaben sowie dem Einsatz von Robotern. Zentrales Ziel der Automatisierung muss sein, den Output der Anlagen zu erhöhen oder die Kosten in Summe zu reduzieren. Genau diese Automatisierungsmöglichkeiten ergeben sich durch die Digitalisierung, auch wenn dies kurzfristig ein höheres Investment erfordert.

3. Es wird immer Änderungen von Verordnungen geben; diese gehören im Entwicklungsprozess verankert. Unternehmen müssen die notwendigen Skills in der Belegschaft aufbauen. Durch die wachsende Nähe zur IT haben Automatisierungsunternehmen die nötigen Fähigkeiten aber oft schon entwickelt. Die größten Herausforderungen sehen wir bei mittelständischen Unternehmen, welche die nötigen Skills in diesen Bereichen noch nicht besitzen. Hier werden sich die Partnerschaften mit Automatisierungsunternehmen verstärken.

Die Fragen an die Experten:

• 1. Was sind derzeit die größten Herausforderungen im Bereich intelligente Automatisierung?

• 2. Was gehört für Sie zu einer smarten, intelligenten Automatisierung und welche Vorteile ergeben sich dadurch für Fertigungsunternehmen?

• 3. Welche Auswirkungen haben neue Vorschriften wie die EU-Maschinenverordnung, der EU AI Act oder der Cyber Resilience Act (CRA) auf Automatisierungsanbieter?

Intelligente Automatisierung für mehr Nachhaltigkeit?

1. Die größte Herausforderung ist sicher, Nachhaltigkeitsziele mit dem steigenden Kostendruck zu vereinbaren. Nachhaltigkeit erfordert eine umweltbewusste Neugestaltung der Produktionsprozesse sowie ein ganzheitliches Denken hinsichtlich einer Sektorenkopplung und damit das Aufbrechen alter Strukturen und Denkmuster. Gleichzeitig zwingt der Kostendruck Unternehmen dazu, innovative Lösungen zu entwickeln, die nicht nur wirtschaftlich sind, sondern auch eine schnelle Amortisation versprechen. Flexible Prozesse und eine offene Automatisierung, die den neuesten Security-Vorgaben entspricht, erweisen sich als unerlässlich, um auf sich verändernde Rahmenbedingungen reagieren zu können und langfristig erfolgreich zu sein.

2. Eine intelligente, durchgängige Automatisierung ist in der Lage, flexibel auf sich verändernde Rahmenbedingungen reagieren zu können. Ihre Offenheit und Update-fähige Architektur ermöglicht es, jederzeit neue Technologien zu implementieren und dennoch höchsten Sicherheitsanforderungen zu genügen. Nur so können in der Fertigung kleine Losgrößen wirtschaftlich produziert und kundenindividuelle Wünsche berücksichtigt werden. Eine nahtlose Integration von OT und IT sorgt für volle Transparenz über Verbräuche und Prozesse.

3. Diese neuen Vorschriften stellen Automatisierungsanbieter vor große Herausforderungen. Es bedeutet nicht nur, jedes Produkt zu prüfen und Maßnahmen zu ergreifen: Komplette Prozesse müssen angepasst oder neu etabliert, Möglichkeiten zum Umgang mit Schwachstellen und nachträgliche Updates generiert sowie die gesamte Lieferkette betrachtet werden. Darüber hinaus wird die passende Organisationsstruktur benötigt. Für Unternehmen ohne Know-how auf diesem Gebiet kommt der Fachkräftemangel erschwerend hinzu. Auch wenn die Vorschriften nötig sind, um den Verbraucher zu schützen, stellen sie für Anbieter einen großen zeitlichen Aufwand dar und sind mit hohen Kosten verbunden.

1. Eine der größten Herausforderungen in der Automatisierung bleibt die Digitalisierung der Unternehmen. Dabei steht die effektive Nutzung von Daten aus Maschinen und Anlagen an erster Stelle. Dazu müssen diese Daten mit dem jeweiligen Kontext anwendungsspezifisch zur Verfügung gestellt werden. Steigende Anforderungen an die Cybersecurity sind die logische Konsequenz. Ständig wechselnde Marktanforderungen erfordern eine hohe ­Flexibilität der Produktion und damit den Einsatz neuer Technologien. Daraus ergibt sich ein Bedarf an Investitionen sowie an zusätzlichen Fachkräften und Weiterbildung.

2. Smart Manufacturing bietet flexible Lösungen, die interne und externe Faktoren einbeziehen und die Fertigung intelligent optimieren. Dazu gehören beispielsweise Maschinenzustände, Wartungs- und Reparaturpläne sowie Qualitätsmessungen und Fertigungspläne. 
Dies ermöglicht eine höhere Flexibilität in der Produktion, Kostensenkungen durch effizientere Ressourcennutzung, Ertragssteigerungen durch optimierte Prozesse sowie die Erschließung neuer Geschäftsmöglichkeiten. Darüber hinaus fördert es die Nachhaltigkeit durch weniger Abfall und Ausschuss und hilft, verborgene Potenziale im Anlagenbetrieb aufzudecken.

3. Die neuen Vorschriften stellen ein Regelwerk dar, das alle Automatisierungsanbieter einhalten müssen. Einige Aspekte, die bereits heute von den Anwendern gefordert werden, sind nun in diesen Vorschriften allgemein geregelt. Die Fortschreibung der bekannten Maschinenrichtlinie und die Erweiterung um Security mit der EU-Maschinenverordnung sind wichtige Fortschritte für die Maschinensicherheit. Der damit verbundene Mehraufwand für die Automatisierungsanbieter dient der Sicherheit der Anwender.

Ist der Fachkräftemangel die größte Herausforderung?

1. Die Industrie steht vor enormen Herausforderungen: Fachkräftemangel und die immer größer werdenden Ausmaße der Klimakrise beschäftigen Unternehmen weltweit. Ohne mehr Automatisierung und Digitalisierung lassen sich diese Herausforderungen nicht mehr bewältigen. Sie helfen uns dabei, die Produktion anpassungsfähiger zu machen. Dafür müssen wir traditionelle Produktionsmethoden erweitern. Wir brauchen mehr Flexibilität, mehr Interoperabilität und mehr IT-Fähigkeiten in der Automatisierung. Damit können wir nicht nur diese Herausforderungen und eine steigende Komplexität meistern, sondern ein völlig neues Level von modernen, adaptiven Fertigungen ermöglichen.

2. Eine Produktion muss sich flexibel auf die ständigen Veränderungen einstellen können. Wo wir früher vorhersehbare, sich wiederholende Aufgaben und einzelne Prozesse automatisiert haben, müssen wir jetzt die gesamte Produktionskette betrachten. Bisher eher starre Automatisierungslösungen werden auf Basis eines datengetriebenen Ansatzes viel flexibler und anpassungsfähiger. Die Fähigkeiten von IT-Technologien und KI werden hier eine entscheidende Rolle spielen: Sie ermöglichen, dass automatisierte Prozesse auf Unvorhersehbares reagieren, und dass sich Automatisierungslösungen auch von Menschen bedienen lassen, die keine tiefen Spezialkenntnisse mitbringen. Beispielsweise werden sie mit intelligenten Operator Copilots effizient unterstützt.

3. Security für Industrieanlagen ist heute schon die DNA ­unserer Siemens-Automatisierung. Wir verfolgen und analysieren genau, welche Auswirkungen geplante Regulierungen wie die ­EU-Maschinenverordnung, der EU AI Act oder der EU Cyber Resilience Act auf das Portfolio von Siemens haben. Wir sind uns der Bedeutung des Schutzes des digitalen Ökosystems bewusst und konzentrieren uns auf die Umsetzung proaktiver Maßnahmen zum Schutz von Kunden und ihrer Vermögenswerte. Siemens wird sicherstellen, dass Produkte und Prozesse mit der sich entwickelnden regulatorischen Landschaft übereinstimmen.

1. Der Fachkräftemangel geht auch an der Automatisierung nicht vorbei. Deshalb müssen wir darauf achten, Systeme einerseits benutzerfreundlicher zu gestalten, damit sie einfacher anzuwenden sind. Andererseits müssen sich Automatisierungssysteme in Richtung moderner Technologien wie Python, Rust und Go öffnen, um attraktiv für Nachwuchsfachkräfte zu sein. Flexibilität wird zum Stichwort: Neben technologischer Anpassungsfähigkeit müssen Systeme modular und skalierbar werden. Nur so können wir auf zukünftige Entwicklungen reagieren. Ein letzter, aber dafür umso wichtigerer Punkt ist die Cybersecurity. Neue Regulationen wie der Cyber Resilience Act erfordern Investitionen sowie neue Prozesse bei der Entwicklung von Produkten für die Automatisierung.

2. Intelligente Automatisierung zeichnet sich durch Flexibilität und Modularität aus. Das heißt: Anwender können die Programmiersprache ihrer Wahl nutzen, Software und Services von verschiedenen Herstellern kombinieren und durch den Einsatz von Containern verschiedene Technologien verwenden, zum Beispiel KI. Durch die Flexibilität können Unternehmen die beste Lösung für ihre Anforderung zusammenstellen, Prozesse verbessern und die Entwicklung beschleunigen.

3. Diese Vorschriften haben erhebliche Auswirkungen auf Auto­matisierungsanbieter: Das Security-Incident-Management wird entlang der gesamten Lieferkette verpflichtend und erfordert entsprechende Experten in allen Organisationen. Mit der NIS-2-Richtlinie müssen viele Produktionsunternehmen ebenfalls entsprechende Security-Maßnahmen umsetzen, wovon sich wiederum weitere Anforderungen an deren Lieferanten ableiten lassen. Neben der vollständigen Digitalisierung der Assets müssen die Hersteller dafür maschinenlesbare Security Advisories bereitstellen. Dabei werden zukünftig Standardisierungen wie die Asset Administration Shell der IDTA die Interoperabilität verbessern und damit einen wichtigen Lösungsansatz für diese Herausforderungen bieten.