Nachdem speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) jahrzehntelang die Fertigungsindustrie unterstützt haben, stoßen sie bei der Erfüllung moderner Anforderungen an ihre Grenzen. Diese veralteten Plattformen waren nie für die Integration von Analytik, KI und selbst grundlegender Vernetzung über mehrere Standorte hinweg ausgelegt. Die Einschränkung liegt nicht in der Zuverlässigkeit, da herkömmliche SPS für grundlegende Steuerungsfunktionen weiterhin effektiv sind, sondern vielmehr in ihrer Starrheit. Indem sie Hersteller an proprietäre Systeme binden, schaffen sie Hindernisse für Modernisierung und Skalierbarkeit.Stellen Sie sich vor, ein Unternehmen muss die Steuerungssoftware an zehn Produktionsstandorten aktualisieren. Nach dem aktuellen Modell erfordert dies, dass Techniker zu jedem Standort geschickt werden, um die Installationen einzeln durchzuführen, die Produktionslinien anzuhalten und sich darauf zu verlassen, dass jede manuelle Konfiguration fehlerfrei abläuft. Selbst mit erfahrenen Teams können geringfügige Unterschiede in der Konfiguration zu Abweichungen zwischen den Standorten führen, die sich im Laufe der Zeit verstärken. Stellen Sie sich nun vor, die Anzahl der Standorte steigt von zehn auf Hunderte oder Tausende: Manuelle Aktualisierungen werden schnell komplex, fehleranfällig und kaum noch konsistent durchführbar.Die Expansion stellt eine noch größere Herausforderung dar. Der Aufbau einer neuen Anlage oder die Erhöhung der Produktionskapazität erfordert die Berücksichtigung herstellerspezifischer Hardwareanforderungen, die Neuentwicklung der Steuerungslogik für unterschiedliche Plattformen und die Verwaltung eines zunehmend komplexen Netzwerks inkompatibler Systeme. Dadurch erhöht die Expansion den Verwaltungsaufwand, anstatt Skaleneffekte zu nutzen. Die Lösung liegt in einer zentralen Edge-Management-Lösung, die moderne Anwendungsworkloads wie containerisierte Soft-SPS unterstützt. Dieser Ansatz entkoppelt Hardware und Software und ermöglicht die einheitliche Steuerung verteilter Prozesse.Warum die aktuellen Ansätze nicht ausreichenHerkömmliche industrielle Steuerungsarchitekturen weisen einige wesentliche Einschränkungen auf. Erstens binden sie Steuerungsanwendungen direkt an spezifische Hardware, was Aktualisierungen, Migrationen und Erweiterungen unnötig verkompliziert. Wenn eine SPS das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, stehen Unternehmen oft vor der schwierigen Entscheidung zwischen teuren Hardware-Upgrades oder der Wartung zunehmend veralteter Systeme.Die proprietäre Natur dieser Plattformen führt zu zusätzlichen Reibungsverlusten. Verschiedene Anbieter verwenden inkompatible Programmierumgebungen, Kommunikationsprotokolle und Lizenzmodelle. Diese Fragmentierung bedeutet, dass sich die auf einem System gewonnenen Kenntnisse nicht ohne Weiteres auf andere übertragen lassen und die Integration von Geräten unterschiedlicher Hersteller individuelle Entwicklungsarbeiten erfordert. Darüber hinaus erfordert die Verwaltung einzelner SPSen an mehreren Standorten bei jeder Änderung manuelle Eingriffe, was zu Engpässen führt, die Innovationen hemmen und die Betriebskosten erhöhen. Unternehmen sehen sich daher mit Steuerungssystemen konfrontiert, die die in der modernen Fertigung erforderliche Konnektivität und Anpassungsfähigkeit behindern.Industrielle Betriebe profitieren von Steuerungslogik, die auf jeder Plattform ausgeführt werden kann, von Management-Tools, die an verteilten Standorten einsetzbar sind, und von Systemen, die mehrere Anwendungen gleichzeitig unterstützen.Kernprobleme im Ingenieurwesen und mögliche LösungsansätzeAufhebung der Einschränkungen bei der manuellen KonfigurationDie manuelle Konfiguration wirkt sich auf alle Aspekte des verteilten Betriebs aus. Wenn Aktualisierungen der Steuerungslogik erforderlich sind, müssen die Entwicklungsteams zu jedem Standort reisen, die Änderungen einzeln implementieren und die korrekte Funktion überprüfen. Dieser Prozess kann sich über mehrere Wochen erstrecken, selbst bei kleineren Aktualisierungen an mehreren Standorten. Darüber hinaus führen manuelle Verfahren zwangsläufig zu standortspezifischen Unterschieden, die wiederum zu Abweichungen im Betriebsverhalten führen und die Produktqualität und Effizienz beeinträchtigen können. Die Fehlersuche gestaltet sich besonders schwierig, da jeder Standort trotz vermeintlich identischer Steuerungslogik unterschiedlich arbeiten kann.Ein weiterer wichtiger Aspekt sind Rollback-Verfahren. Führt ein Update zu Komplikationen, können weitere Vor-Ort-Besuche erforderlich sein, was zu längeren Ausfallzeiten und höheren Kosten führt. Die Angst vor Störungen hält Unternehmen oft davon ab, sinnvolle Updates zu implementieren und zwingt sie so, weiterhin auf veraltete Steuerungssysteme zurückzugreifen. Containerisierte SoftPLCs ändern diese Dynamik, indem sie die gleichzeitige Bereitstellung von als Container verpackten Steuerungsanwendungen an mehreren Standorten von einem zentralen Ort aus ermöglichen. Derselbe Container, der in der Entwicklungsumgebung funktioniert, arbeitet identisch auch in der Produktionsumgebung, wodurch Konfigurationsabweichungen zwischen den Standorten vermieden werden. Darüber hinaus werden Updates von Hardware-Installationsprojekten zu Software-Bereitstellungen verlagert, wodurch sich die Bereitstellungszeiten von Wochen auf Stunden verkürzen und die Konsistenz im Betrieb verbessert wird.Beurteilung der Grenzen der AnbieterbindungProprietäre Steuerungssysteme bergen langfristige strategische Probleme, die über die unmittelbaren technischen Herausforderungen hinausgehen. Unternehmen können sich in Anbieter-Ökosystemen gefangen sehen, die Hardwareauswahl, Softwarelizenzkosten und Integration diktieren. Diese Abhängigkeit schwächt ihre Verhandlungsposition und zwingt sie, sich an die Zeitvorgaben der Anbieter für Updates und Support zu halten.Die Anbindung proprietärer SPSen an Analyseplattformen, Cloud-Dienste oder KI-Systeme erfordert häufig kostspielige Middleware und individuelle Entwicklungen, wobei jede Integration die Komplexität und potenzielle Fehlerquellen erhöht. Zudem sind die plattformspezifischen Kenntnisse von Ingenieuren nicht ohne Weiteres übertragbar, was zu Personalengpässen führt und die Flexibilität bei der Einführung neuer Technologien einschränkt.Hardwareunabhängige SoftPLCs begegnen diesen Herausforderungen durch den Betrieb auf erstklassigen industriellen Computerplattformen. Da Anwendungen auf Hardware verschiedener Hersteller portierbar sind, unterstützen sie wettbewerbsfähige Beschaffungsprozesse und reduzieren den Bedarf an erzwungenen Upgrades. Offene Entwicklungsumgebungen nutzen vertraute Programmiersprachen und -werkzeuge, was die Suche nach qualifiziertem Personal erleichtert und eine nahtlose Integration in moderne Software-Ökosysteme ermöglicht.OnLogics CL210 Edge-Computer ist in einem Schaltschrank zum Schutz industrieller Netzwerke montiert. Bild mit freundlicher Genehmigung von OnLogic.Herausforderungen bei der Integration bewältigenDie Verknüpfung von Informations- und Betriebstechnologien zählt nach wie vor zu den größten Herausforderungen in modernen Fertigungsumgebungen. So funktionieren beispielsweise Kommunikationsprotokolle wie Modbus, EtherCAT und PROFINET anders als Unternehmensnetzwerke und erfordern an jedem Integrationspunkt Konvertierungsmechanismen. Diese Konvertierungen benötigen spezielle Gateways und kundenspezifische Programmierung, was die Komplexität erhöht und potenzielle Fehlerquellen birgt.Darüber hinaus müssen Produktionssysteme ständig verfügbar sein, was mit IT-Sicherheitspraktiken, die regelmäßige Systemaktualisierungen und Patches vorsehen, in Konflikt geraten kann. Diese Inkompatibilität zwingt Unternehmen zum Betrieb isolierter Produktionsnetzwerke, wodurch der für Analysen notwendige Datenzugriff eingeschränkt wird und potenziell Sicherheitslücken entstehen.Industrieanlagen erzeugen kontinuierlich Echtzeitdaten, die nicht mit gängigen Datenbankstrukturen kompatibel sind. Das Datenvolumen und die Datenfrequenz können herkömmliche IT-Infrastrukturen überfordern, die nicht für die Verarbeitung Tausender Aktualisierungen pro Sekunde ausgelegt sind. Unternehmen greifen daher häufig auf die Entwicklung individueller Datentransformationssysteme zurück, die eine laufende Wartung erfordern und somit die Analysemöglichkeiten einschränken.Edge-Computing-Plattformen lösen die oben genannten Integrationsprobleme durch native Unterstützung sowohl industrieller als auch IT-Protokolle. Diese Systeme kommunizieren direkt mit Fertigungsanlagen über etablierte Industriestandards und bieten gleichzeitig Kompatibilität mit webbasierten APIs, die moderne Fertigungsanwendungen benötigen. Diese doppelte Funktionalität vermeidet viele der problematischen, kundenspezifischen Konvertierungsschichten und stellt IT-Teams die erforderlichen Sicherheitskontrollen und Management-Tools zur Verfügung.Behebung von SkalierungsengpässenIm Allgemeinen führen gängige Skalierungsmethoden zu einem exponentiellen Anstieg der Managementkomplexität. Jeder neue Standort erfordert die individuelle Beschaffung von Hardware, die kundenspezifische Konfiguration und Wartung, die nicht von den Arbeiten an anderen Standorten profitieren. Der Betriebsaufwand steigt schneller als die Produktionskapazität, wodurch die Effizienzgewinne durch die Expansion geschmälert werden.Die Ressourcennutzung stellt eine weitere Herausforderung für die Skalierbarkeit dar. Dedizierte SPSen arbeiten oft mit geringer Auslastung, doch Standardarchitekturen erlauben keine gemeinsame Nutzung von Rechenressourcen durch verschiedene Steuerungsfunktionen. Dies kann zu einer Überdimensionierung der Hardware und einer ineffizienten Nutzung der verfügbaren Rechenleistung führen. Die Verwaltung von Steuerungssystemen über mehrere Zeitzonen oder Regionen hinweg erfordert umfangreiche Reisetätigkeit oder lokales technisches Personal.Andererseits verbessern softwaredefinierte Steuerungssysteme die Skalierbarkeit, indem sie Anwendungen als modulare Software und nicht als hardwaregebundene Systeme behandeln. Neue Standorte lassen sich durch die Installation gängiger Computerhardware und das Herunterladen geeigneter Anwendungscontainer einrichten. Edge-Orchestrierungsplattformen ermöglichen zudem eine zentrale Verwaltung bei gleichzeitiger Wahrung der lokalen Autonomie, sodass Unternehmen ihre Geschäftstätigkeit ohne zusätzlichen Verwaltungsaufwand ausweiten können.Überwindung der SPS-BeschränkungenOnLogic überwindet die Grenzen von SPSen mit industrieller Computerhardware, die speziell für verteilte Edge-Anwendungen entwickelt wurde. Ihre Systeme bieten die nötige Rechenleistung und Konnektivität für den Betrieb mehrerer containerisierter Anwendungen und gewährleisten gleichzeitig die in Produktionsumgebungen erforderliche Robustheit. Die Plattformen unterstützen sowohl etablierte Industrieprotokolle als auch moderne Netzwerkstandards und vereinfachen so die Integration. Avassa ergänzt diese Hardware-Basis mit Edge-Orchestrierungssoftware, die Cloud-natives Anwendungsmanagement in industrielle Umgebungen ermöglicht. Sie erlaubt die zentrale Bereitstellung und Verwaltung verteilter Anwendungen und erhält die für industrielle Prozesse notwendige lokale Autonomie. Die Kombination dieser Technologien ermöglicht es Entwicklungsteams, Hunderte von verteilten Steuerungsanwendungen zentral zu verwalten.Avassa bietet eine automatisierte und effiziente Containerplatzierung und -versionierung sowie die Möglichkeit, den Zustand von Anwendungen zu überwachen. Das verwendete Bild wurde freundlicherweise von Avassa zur Verfügung gestellt.Letztendlich stellt OnLogic+Avassa den Übergang von hardwarezentrierter zu softwarezentrierter industrieller Steuerung dar. Dieser Ansatz ermöglicht es Herstellern, Änderungen der Steuerungslogik in gesamten Betriebsabläufen innerhalb von Minuten statt Wochen umzusetzen, Analysen- und KI-Systeme effektiver zu integrieren und ohne proportionalen Anstieg der Managementkomplexität zu skalieren.Möchten Sie mehr darüber erfahren, wie SoftPLCs die moderne Automatisierung ermöglichen? Besuchen Sie die OnLogic-Website, um das vollständige Whitepaper über SoftPLCs, Edge Computing und Container zu lesen und Einblicke in den Aufbau robuster, leistungsstarker industrieller Automatisierungssysteme der Zukunft zu gewinnen.
