Das Pro­zess­leit­system (PLS): Im Spagat zwischen traditioneller Steuerung & IIoT

Um beiden Anforderungen gerecht zu werden, sollten zukünftige Prozessautomatisierungssysteme eine klare Unterteilung in einem robusten “Evergreen”-Kern und einer erweiterten digitalfähigen Umgebung aufweisen. Während der Kern hauptsächlich auf eine zuverlässige und deterministische Reaktion mit einer hohen Verfügbarkeit ausgelegt ist, übernimmt die erweiterte Umgebung weniger zeitkritische Aufgaben und ermöglicht gleichzeitig eine schnellere Innovation und kontinuierliche Leistungsverbesserungen. Diese erweiterte Automatisierungsumgebung erlaubt eine sichere Konnektivität zu anderen IIoT-Initiativen (Industrial Internet of Things) und fördert eine engere Zusammenarbeit zwischen Menschen, Systemen und Anlagen.

Die automatisierte Orchestrierung und das Management modularer, containerisierter Steuerungs-Engines und -Anwendungen bedeuten eine bedeutende Veränderung für zukünftige Nutzer von Prozessleitsystemen. Während IT-Abteilungen möglicherweise mit solchen Aufgaben vertraut sind, konzentrieren sich Betriebsingenieure hauptsächlich auf die Prozessführung und weniger auf die Verwaltung der Tools, die die Prozesse steuern. Daher besteht ein Bedarf, diese Tätigkeiten zu automatisieren.

Das zukünftige Prozessautomatisierungssystem ist darauf ausgelegt, dass bestehende Nutzer von den Vorteilen neuer Technologien und Lösungen mit minimalen Änderungen ihrer vorhandenen Konfiguration profitieren können. Durch die Beibehaltung ihrer Infrastruktur und die Möglichkeit, selbst zu entscheiden, wann neue Technologien eingeführt werden sollen, können Nutzer ihr geistiges Eigentum und ihre Investitionen in Anwendungen schützen.

Innovative Portabilitätskonzepte und eine Technologieunabhängigkeitsschicht zwischen der PLS-Software und der Hardware erleichtern die reibungslose Übertragung von Anwendungen von einer Plattform auf eine andere und minimieren Probleme im Zusammenhang mit dem Hardware-Lebenszyklus. Dies führt zu einer kostengünstigeren und risikoarmen Methode, bestehende Systeme schrittweise weiterzuentwickeln und sicherzustellen, dass die zukünftige Automatisierung immer auf dem neuesten Stand ist.

Im Zuge der Stärkung des Leitsystemkerns wird nicht-kritische Funktionalität verstärkt auf eine nach außen gerichtete Plattform verlagert, die möglicherweise häufiger aktualisiert werden muss. Die Edge-Software von ABB erfüllt diese Anforderungen und dient als Datendiode, um den Kern des Prozessleitsystems sicher zu schützen. Gleichzeitig bietet sie ein umfassendes Anwendungs-Framework für Überwachung und Optimierung. Wenn Edge-Funktionen entscheidend für die Kernsteuerung sind, können sie als integraler Bestandteil des Kerns implementiert werden.

Das Automatisierungssystem erleichtert die Gesamtprozessorchestrierung der Softwaremodule und ermöglicht eine Veränderung der Aufgaben des Steuerungsingenieurs. Statt sich auf die Programmierung der Steuerlogik zu konzentrieren, kann der Ingenieur nun prozessspezifische Automatisierungsanforderungen konfigurieren. Sollte eine spezielle Prozesseinheit entwickelt werden, für die kein vorgeprüftes Modul verwendet werden kann, helfen automatisierte Engineering-Methoden dabei, die Lücke zwischen Offline-Engineeringtools und der direkten Codeentwicklung im zukünftigen Prozessautomatisierungssystem zu schließen.

Zu den Funktionen der zukünftigen Prozessleitsysteme gehört eine erweiterte, digitalfähige Umgebung, die eine sichere und vereinfachte Interaktion mit anderen wichtigen Elementen in der Edge, vor Ort oder in der Cloud ermöglicht. Dadurch erhalten Nutzer auf Anwendungsebene einen geschützten Zugriff auf OT-Daten, sowie Daten von anderen IIoT-Geräten, Anwendungen und Geschäftsstrukturen, ohne dabei die Kernsteuerungsaufgaben zu beeinträchtigen. Das digitale Ökosystem basiert auf modernsten Edge- und Cloud-Technologien, die die Automatisierungslandschaft verändern. Sie bieten eine flexible und sichere Infrastruktur zur Datenverarbeitung, einschließlich Servern, Datenspeichern, Entwicklungsumgebungen, Business-Intelligence-Diensten, künstlicher Intelligenz (KI) und Datenanalyse. Diese Technologien tragen dazu bei, das Risikomanagement zu verbessern, die Produktivität zu optimieren und Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.

Daten spielen eine entscheidende Rolle bei der Optimierung von Prozessen, Anlagen und Unternehmen. Die Herausforderung besteht darin, Daten aus verschiedenen Quellen zu erfassen, zu integrieren, in den richtigen Kontext zu setzen und fundierte Erkenntnisse zu gewinnen, die den richtigen Personen zur rechtzeitigen Handlung zur Verfügung stehen. Flexible, auf Edge-Computing ausgerichtete Lösungen können dabei helfen, Probleme vorherzusagen und Maßnahmen für einen verbesserten Anlagenbetrieb, präventive Wartungsstrategien und eine optimierte Abstimmung von Produktionsprozessen vorzuschlagen. Durch die Analyse von Daten können Prozessleitsysteme effizientere Betriebsabläufe entwickeln und umsetzen und so die Gesamtleistung steigern und bessere Ergebnisse erzielen.

Die digitale Transformation der heutigen Prozessleitsysteme hat Auswirkungen auf die Rollen und Aufgaben des Anlagenpersonals. Insbesondere das Leitwartenpersonal wird von den Veränderungen am stärksten betroffen sein. In zukünftigen Automatisierungssystemen werden autonome Betriebsabläufe und industrielle KI eine revolutionäre Veränderung der Arbeit mit sich bringen. Dabei geht es weniger darum, den Menschen zu ersetzen, sondern vielmehr darum, die kognitiven Fähigkeiten des Menschen zu erweitern, um sein Potenzial zu stärken und Entscheidungen zu unterstützen. Experten werden von wiederkehrenden Aufgaben entlastet und können sich auf anspruchsvollere Tätigkeiten konzentrieren. Es entsteht eine Zusammenarbeit zwischen Menschen und autonomen Systemen, wobei der Mensch letztendlich die endgültige Entscheidung trifft.

Im Feld werden Sensordatenerfassung und maschinelles Lernen die Sinne des Bedienpersonals erweitern, unterstützt durch Augmented Reality (AR)-Tools. Dadurch wird eine effizientere Wartung und Inbetriebnahme ermöglicht. Für Ingenieure gibt es eine Vielzahl von Innovationen, die die Komplexität im Management integrierter Anlagensysteme beseitigen. Dazu gehören selbstkonfigurierende Netzwerke, kontinuierlich aktualisierte Betriebsabläufe, das Hinzufügen neuer Anlagenmodule nach dem Plug-&-Produce-Prinzip sowie nativ cybersichere Komponenten. Diese Veränderungen werden die Effizienz steigern, die Fehleranfälligkeit reduzieren und den Ingenieuren ermöglichen, sich auf strategische Aufgaben und Innovationen zu konzentrieren.

Die beschriebene Vision eines Prozessautomatisierungssystems stellt für ABB den Leitfaden dar, um in den kommenden Jahrzehnten Innovation in den Prozessleitsystemen kontinuierlich zu vereinfachen und zu beschleunigen. ABB ist davon überzeugt, dass zukünftige Prozessautomatisierungssysteme Unternehmen in einer sich schnell verändernden Welt unterstützen werden, indem sie anpassbare, zuverlässige, integrierte, modulare und sichere Automatisierungslösungen bieten, die eine flexible, einfache und schnelle Projektierung und Inbetriebnahme ermöglichen. Diese Vision fördert die digitale Transformation und Zusammenarbeit zwischen Menschen, Systemen und Anlagen, indem sie eine sichere OT/IT-Integration für autonome Betriebsabläufe und eine nachhaltige Performance ermöglicht. Gleichzeitig steht die Sicherheit von Mensch und Umwelt im Fokus und sorgt für langfristigen wirtschaftlichen Erfolg für Unternehmen, die diesen Weg einschlagen möchten.