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Digitalisierung ist ein umfassender Prozess, der weit über technologische Veränderungen und neue Automatisierungsansätze hinausgeht. Sie benötigt ein individuelles und generisches Use-Case-Prinzip, das Digital Factory now zur Verfügung stellt. Das Konzept basiert auf skalierbaren Datenmodellen und über 100-jährigen Erfahrungen hinsichtlich intelligenter Konnektivität, Elektrifizierung und Automatisierung. Digital Factory now zielt darauf ab, die Digitalisierung als „Turbolader“ für die All Electric Society effektiv zu nutzen. Dieses Leitbild beschreibt die Vision einer CO2-neutralen, nachhaltig entwickelten Welt, in der der Energiebedarf ausschließlich aus regenerativen Quellen gedeckt wird. Innerhalb der All Electric Society bedeutet Digitalisierung, ganzheitlich und sektorübergreifend zu denken, Mut zur Veränderung zu haben und Neues auszuprobieren. Bewährte Lösungen sind auf den Prüfstand zu stellen, wobei es niemals den einen richtigen Weg gibt. Digitalisierung geht stets mit der Bereitschaft zu Teamwork und Kompromissen einher.
Der US-amerikanische Ökonom Peter F. Drucker prägte unter anderem die These, dass die Verbesserung von Prozessen vor allem dort beginnen sollte, wo es wichtig ist. Im Kontext der Digitalisierung muss somit beim Sensor und der Messstelle angesetzt werden. Die Anwendungsfälle des Konzepts der Digital Factory now gehen hier schrittweise sowie gemäß der Geschwindigkeit und des Budgets des Anwenders vor. Anfangs nicht ersichtliche hohe Lizensierungskosten werden ausgeschlossen. Ein umfassendes Security-Konzept sorgt für mehr Resilienz und Stabilität – von der einzelnen Station bis zur kompletten Fabrik -, beispielsweise durch Netzwerksegmentierung. Minimalinvasive Lösungen, die nicht direkt in die Prozesse eingreifen, haben keine Rezertifizierung der Maschine oder Anlage gemäß der neuen Maschinenverordnung zur Folge, sondern verschaffen dem Anwender kurzfristig die notwendige Transparenz. Diese bildet wiederum die Grundlage für eine Analyse und darauffolgende gezielte Verwendung von künstlicher Intelligenz in den Prozessen, die sich so weiter optimieren.
Zustandsorientierte Bewertung mittels künstlicher Intelligenz
Die Use Cases der Digital Factory now – zum Beispiel „Utility Metering & Reporting“ – stellen Informationen über die verschiedenen Medien entweder direkt an der Netzwerkkante (on the edge) oder in der Cloud bereit. Zu den Medien gehören Wasserstoff, Erdgas, Schweröl, Druckluft und thermische Prozesse zur NOx-Regulierung. Außerdem ermöglichen die Anwendungsfälle den optimalen Einsatz der elektrischen Energie selbst an internationalen Standorten. Daten zu Emissionen und Verbräuchen sind ebenfalls verfügbar. Aus der zustandsorientierten Bewertung mittels Machine Learning – etwa der Software ML Next von Phoenix Contact – ergeben sich zusätzliche Erkenntnisse über die fehlerhafte Nutzung von Ressourcen sowie der endgültige CO2-Fußabdruck.
Immer größer werdende Fabriknetzwerke, strengere gesetzliche Anforderungen sowie die Vernetzung innerhalb und über Sektorengrenzen hinweg erhöhen das Erfordernis eines ganzheitlichen Cyber-Security-Ansatzes gemäß ISA/IEC 62443 sowohl für den Maschinen- und Anlagenbauer als auch für die Produkthersteller. Dies umfasst die Einhaltung von Gesetzen und Verordnungen wie NIS 2 in der Europäischen Union, NIST in den USA oder unterschiedlichen nationalen IT-Sicherheitsgesetzen, die daraus resultieren. Phoenix Contact bietet entsprechende Lösungen an.
Alles, was für eine nachhaltige Zukunft benötigt wird, ist heute schon vorhanden: die Energie der Sonne, die Kraft des Wassers und des Windes sowie die erforderlichen Technologien und das Know-how. Nun muss gemeinsam gehandelt werden, beispielsweise in den Bereichen Gebäude, Fertigung und deren prozesskritischen Infrastrukturen:
- Ein modernes Gebäudekonzept geht über das Bereitstellen von Räumen hinaus; es erlaubt vielmehr die effiziente Verknüpfung verschiedener Energiesektoren. In einem intelligenten Bauwerk werden Solarenergie, Leittechnik, Produktion, Batteriespeicher und Ladesäulen sinnvoll miteinander kombiniert. Phoenix Contact entwickelt hier maßgeschneiderte Lösungen, um Ladesäulen mit PV-Anlagen zu verbinden, die Belüftung und Beleuchtung mit dem Energiemanagement zu koordinieren und die Fertigung mit dem Batteriespeicher zu integrieren, wie das neue Gebäude 60 am Standort Blomberg zeigt. Das dortige System funktioniert bidirektional: Elektrofahrzeuge können zum Beispiel temporäre Energiespeicher werden und das Gebäude dann mit Energie versorgen.
- Die Verknüpfung des Gebäudes mit dem Produktionsbereich ermöglicht es, Angebot und Nachfrage effizient auszubalancieren. Dabei stellt sich die Frage nach dem Energiebedarf für einen Fertigungsauftrag: Sollte der Batteriespeicher bereits jetzt aufgeladen werden, damit zukünftige Bedürfnisse abgedeckt sind? Ist die eigene PV-Anlage die beste Quelle oder sollte Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen werden, wenn die Preise günstig sind? Die Antwort liegt in der Vernetzung und Digitalisierung. Durch diese Maßnahmen lassen sich beispielsweise die gekoppelten Sektoren im Produktionsbereich am Standort Bad Pyrmont nachhaltig und wirtschaftlich betreiben.
- Die Einführung und Umsetzung der Digitalisierung bereitet vielen Anwendern Schwierigkeiten. Fragen wie „Wo fange ich an?“ und „Welche Daten sollen erhoben werden?“ sind häufig. Das Serum Institute of India, einer der größten Impfstoffhersteller der Welt, beauftragte Phoenix Contact mit der Implementierung eines CDAS-Systems, um Daten von über 300 Maschinen und Prozessen zu sammeln und dem SCADA-System zur Verfügung zu stellen. Die Data Collection Boxen (DCB), Secure Edge Boxen (SEB) sowie deren individuelle Varianten erlauben nicht nur die Datenerfassung ohne Beeinträchtigung des laufenden Betriebs, sondern vor allem die sichere Kommunikation in kritischen und empfindlichen Infrastrukturen einer Impfstoffherstellung.
Auf allen Hierarchieebenen neue Denkweisen etablieren
Doch bei der Digitalisierung geht es nicht allein darum, neue technische Anwendungen zu installieren. Vielmehr muss ein agiles und flexibles digitales Mindset auf sämtlichen Hierarchieebenen etabliert werden. Früher wurden psychologische Ansätze oft als Spielerei abgetan. Heute ist klar, dass effizientes Handeln nicht nur rational zu betrachten ist. Sogar ein logischer Prozess mit geschultem Personal kann immer noch Fehler aufweisen. Daher ist es ratsam, die neusten Erkenntnisse aus der Psychologie und verhaltensökonomischen Methoden in die digitale Transformation einzubeziehen. Die Digitalisierung bedingt also ein Umdenken und die Bereitschaft, sich auf neue Denkweisen einzulassen.
