Zukunft der industriellen Automatisierung Im Fokus: Software-Defined Automation

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Software-Defined Automation ermöglicht flexible hardwareunabhängige Produktionssteuerung senkt Kosten erhöht Agilität und Sicherheit und bringt OT und IT zusammen, um Industrie 4.0 praktisch zu machen.

Software-Defined Automation verfolgt das Ziel, die Automatisierungslogik konsequent von der zugrunde liegenden Hardware zu entkoppeln und als flexible, portable Software bereitzustellen. Steuerungsfunktionen sind damit nicht länger fest an dedizierte Geräte gebunden, sondern werden als containerisierte Anwendungen betrieben, orchestriert und zentral gemanagt, ähnlich wie moderne, cloudnative IT-Anwendungen. Die erste Projektphase der Open Industry 4.0 Alliance hatte eine klare Mission: den praktischen Nachweis zu erbringen, dass industrielle Automatisierung tatsächlich softwaredefiniert funktionieren kann und nicht nur ein theoretisches Architekturkonzept bleibt.

Produktionsanlagen und Automatisierungssoftware waren jahrzehntelang fest an spezifische Hardware gebunden, was zwar Stabilität bot, jedoch auch hohe Kosten und begrenzte Flexibilität zur Folge hatte.

Vom Demonstrator zum Beweis: Software-Defined Automation in der Praxis

In einem Projekt mit Beckhoff, Boehringer Ingelheim, Conplement, Copa-Data, Flecs, Kubermatic und Salz Automation, Mitgliedsunternehmen der Open Industry 4.0 Alliance, wurde gezeigt, dass sich ein vollständiger IT/OT-Stack aufbauen lässt, der von der Entwicklung über das Staging bis hin zur Produktion konsistent betrieben werden kann. Im Mittelpunkt stand ein Demonstrator mit containerisierten Automatisierungs-Workloads auf Edge-Geräten, deren Betrieb und Steuerung über eine zentrale Cloud-Control-Plane erfolgten. Das Management der Systeme wurde vollständig remote über standardisierte APIs realisiert, also ohne direkten Netzwerkzugang zu den einzelnen Geräten. Auf diese Weise fanden zentrale IT-Konzepte wie Orchestrierung, automatisiertes Lifecycle-Management und horizontale Skalierung Eingang in die industrielle Automatisierung.

Ergänzt wurde dieser Ansatz durch Failover-Szenarien zwischen redundant ausgelegten Geräten sowie durch die Integration von OPC-UA-basierter Remote-I/Os, die klassische Feldbusarchitekturen gezielt ersetzte. Ein weiterer wichtiger Nachweis bestand in der erfolgreichen Migration von Workloads aus einer Staging-Umgebung in die Produktion. Damit konnte nicht nur die technische Funktionsfähigkeit des Konzepts belegt werden, sondern vor allem die Konsistenz und Wiederholbarkeit der gesamten Prozesskette.

Die Bedeutung des Projekts reicht über den technischen Machbarkeitsnachweis hinaus. Es zeigt, dass sich industrielle Automatisierung aus der Abhängigkeit von spezifischer Hardware lösen kann und damit Freiheitsgrade erreicht, die bislang vor allem aus der IT bekannt waren. IT-Teams können bewährte Cloud- und DevOps-Praktiken erstmals in produktiven Automatisierungsumgebungen anwenden, während OT-Spezialisten an Flexibilität und Wartbarkeit gewinnen, ohne Abstriche bei Sicherheit und Stabilität zu machen. Für Produktionsverantwortliche bedeutet SDA demnach dynamisch anpassbare Ressourcen und sinkende Kosten. Möglich wurde dieser Ansatz durch die enge Zusammenarbeit innerhalb der OI4 Alliance.

Software-definierte Fahrzeuge

Model-Based Design macht Automobilentwicklung zukunftsfähig

Das Ergebnis ist daher kein isolierter Prototyp, sondern ein gemeinschaftlich entwickelter Stack, der eindrucksvoll zeigt, dass Software-Defined Automation kein abstraktes Zukunftsbild ist, sondern ein realistisch umsetzbarer Ansatz. Gerade hier wird das zentrale Leitmotiv der Open Industry 4.0 Alliance besonders deutlich: „The Power of Many“ – ein Prinzip, das zugleich die Grundlage für die zweite Projektphase bildet.

Während die IT-Welt sich in Richtung Cloud und Virtualisierung entwickelt hat, blieb die Operational Technology oft statisch. Hier setzt die Software-Defined Automation (SDA) an, gefördert von der Open Industry 4.0 Alliance, um diese Herausforderungen zu bewältigen.

Phase 2: Vom Proof of Concept zur skalierbaren Plattform

Mit Software-Defined Automation „Phase 2“ geht die OI4 Alliance den nächsten logischen Schritt. Nachdem Phase 1 gezeigt hat, dass softwaredefinierte Automatisierung möglich ist, liegt der Fokus nun auf Skalierung und produktivem Einsatz in realen industriellen Umgebungen. Ziel ist der Aufbau eines offenen, herstellerübergreifenden Ökosystems, in dem Automatisierungsanwendungen unabhängig vom Hersteller entwickelt, verteilt, aktualisiert und über viele Geräte hinweg orchestriert werden können.

Technologisch basiert Phase 2 auf dem OpenDevStack als Rückgrat für CI/CD-Prozesse und auf Margo als Compliance- und Standardisierungsebene. Während OpenDevStack eine durchgängige Toolchain für das Bauen, Testen und Ausrollen industrieller Software bereitstellt, sorgt Margo für Interoperabilität und Standardkonformität. Gemeinsam entwickeln Beckhoff, Boehringer Ingelheim, C Conplement, Copa-Data, Endress+Hauser, Flecs, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Kubermatic und Logiccloud einen skalierbaren SDA-Stack, der den Übergang von Pilotprojekten zu einer offenen, produktiven Plattform markiert und bereits auf der SPS 2025 demonstriert wurde.

SDA: Paradigmenwechsel in der industriellen Automatisierung

Die geplanten Ergebnisse unterstreichen den Anspruch des Projekts, Software-Defined Automation konsequent in die industrielle Realität zu überführen. Dazu zählen ein skalierbarer Demonstrator mit Multi-Vendor-Anwendungen, die aus dem OpenDevStack auf Margo-konforme Edge-Geräte ausgerollt werden, ebenso wie eine validierte Referenzarchitektur des OI4 Alliance SDA Stacks und eine produktiv betriebene OpenDevStack-Instanz innerhalb der Open Industry 4.0 Alliance. Ergänzt wird dies durch konkrete Compliance-Tests zentraler Komponenten und Anwendungen, um die Praxistauglichkeit und Belastbarkeit des Ansatzes eindeutig zu belegen.
 In der Gesamtschau wird deutlich, dass SDA einen wesentlichen Paradigmenwechsel in der industriellen Automatisierung einleitet. Hardware verliert ihre Rolle als dominierender Fixpunkt, während Software, Orchestrierung und modernes Lifecycle-Management in den Mittelpunkt rücken. Die Projekte der Open Industry 4.0 Alliance zeigen, wie diese Transformation konkret und praxisnah umgesetzt werden kann: offen, herstellerübergreifend, kollaborativ und realistisch. Software-Defined Automation ist damit kein fernes Zukunftsversprechen mehr, sondern ein gangbarer Weg zu mehr Flexibilität, geringeren Kosten und einer echten Konvergenz von IT und OT, ausgerichtet an den dynamischen Anforderungen moderner Industrieunternehmen.