Mythos Disruption: Digitale Trends in der Prozessindustrie

Das Internet der Dinge (IoT) gehört zum täglichen Leben, künstliche Intelligenz (KI) ist auf dem Vormarsch. Verläuft der digitale Wandel in der Prozessindustrie genauso disruptiv? Hier erfahren Sie, welche Entwicklungen Sie kennen sollten.

Bis 2022 werden weltweit über 50 Milliarden Geräte und Sensoren über das IoT verbunden sein. Bestehende Systeme, Technologien und Prozesse werden umgekrempelt oder durch neue ersetzt: Uber mischt den Taxisektor auf, ohne ein einziges eigenes Taxi im Fuhrpark zu haben. Produkte aller Art kaufen wir mit ein paar Klicks bei Amazon. Google Maps lotst uns an den Zielort, wenn wir den Weg nicht kennen. Und über soziale Medien wie Facebook sind wir mit Freunden vernetzt.

Immense Datenmengen – Big Data – werden dabei automatisiert verarbeitet. Das Privattaxi eines Uber-Fahrers ist schnell per App bestellt und mit den hinterlegten Kreditkartendaten bezahlt. Amazon analysiert unser Kaufverhalten und generiert daraus Produktempfehlungen. Google Maps merkt sich die zurückgelegten Routen und informiert uns, wenn wir sie wegen starken Verkehrs meiden sollten. Und der News-Feed bei Facebook orientiert sich an unseren Suchanfragen und Interessen.

Das ist alles komfortabel. Die Schattenseite: Wir verlieren zunehmend die Kontrolle über unsere Daten. Datenskandale zeigen uns regelmäßig, dass die Nutzerdaten nicht ausreichend geschützt sind.

Folgt eine digitale Disruption in der Industrieumgebung?

In der Industrie haben Sicherheitslücken und der Kontrollverlust über Daten oder gar Anlagen und Prozesse fatale Folgen. Erstens ist der wirtschaftliche Schaden bei Datenlecks immens. Zweitens gilt es besonders in kritischen Infrastrukturen wie der Prozessindustrie, Menschen, Umwelt und Anlagen zu schützen. In diesem Umfeld verläuft die digitale Transformation nicht so disruptiv, wie wir es aus der Alltagswelt kennen. Dennoch beeinflussen disruptive Technologien die Industrie und bieten große Potenziale: Für eine weitgreifende Digitalisierung von Automatisierungstechnik und Sicherheitssystemen und den Einsatz disruptiver Technologien werden aber die nötigen Grundlagen in der Prozessindustrie derzeit erst geschaffen.

1. Trend: Ethernet für die Feldebene

Das Industrielle Internet der Dinge (IIoT) gehört zu den wichtigsten Technologien für die Industrie 4.0. Es soll eine durchgängige und schnelle Datenkommunikation über weite Distanzen von der Feldebene hin zu mobilen Geräten und cloudbasierten Anwendungen ermöglichen. Die aktuell in der Prozessindustrie verwendeten Signaltypen erfüllen diese Anforderung nur eingeschränkt. Mit dem Advanced Physical Layer (APL) entsteht ein Ethernet-Standard für die Feldgeräteebene: Das Ziel ist eine übergreifende Kommunikationsinfrastruktur. Bislang sehr isolierte Systeme sollen zukünftig integrierter und vor allem vernetzter sein, um eine Vielzahl digitaler Prozessdaten übertragen zu können. Das schafft die Basis für neue digitale Anwendungen im Feld, wie die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance). Sie kann ungeplante Ausfälle von Anlagen vermeiden. Mithilfe von Sensoren und Big-Data-Analysen lassen sich frühzeitig Abweichungen von der Norm erkennen – eine Software sagt den wirtschaftlich optimalen Instandhaltungszeitpunkt von Komponenten voraus.

„Disruptive Technologien beeinflussen das Industrieumfeld. Dabei muss der Fokus aber immer auch auf Sicherheit liegen.“
Ivo Hanspach,
Director of Product Management bei HIMA

2. Trend: Sichere Technik für die digitale Zukunft

Die Digitalisierung im Feld macht Geräte anfälliger für Hackerangriffe. Erst durch die fortschreitenden Entwicklungen im Bereich Cybersecurity bzw. Automation Security lassen sich Systeme sicher digitalisieren und vernetzen. Den nötigen Schutz für Feldgeräte bietet beispielsweise eine HIMax-Sicherheitssteuerung. Mit dem HART-Kommunikations-Modul werden die Geräte sowohl in die Steuerung als auch zentral in ein separates Asset-Management-System (AMS) integriert. Die Kommunikationsdaten werden überwacht und die Sicherheit somit nicht kompromittiert. Sicherheitskritische Manipulationsversuche wehrt die HIMax-Firewall ab.

Zudem geht der Trend hin zu modellbasierten Sicherheitslösungen. Damit lassen sich Prozesswerte wie Anlagendruck, Zulauf und Temperatur variabel steuern. Kritische Prozesswertgrenzen, bei deren Erreichen eine klassische Anlage konsequent abgeschaltet wird, werden auf die aktuellen Prozessbedingungen angepasst und flexibel verschoben. Die Anlagenproduktivität erhöht sich dynamisch, während die volle Prozesssicherheit und Verfügbarkeit erhalten bleibt.

3. Trend: Miniaturisierung von Sicherheitstechnik

Je vernetzter Systeme sind, desto größer sind die Sicherheitsrisiken und desto mehr Anwendungen müssen geschützt werden. Mikroprozessoren ermöglichen zusätzliche Sicherheitsfunktionen auch in Komponenten, wo höchste Sicherheit notwendig, aber der Platzbedarf minimal ist. Die Safety-on-Chip-Technologie von HIMA lässt sich etwa in Sensoren und Aktoren flexibel integrieren – für sichere Feldbusse und Antriebe. Durch den erweiterten Temperaturbereich der Mikrochips können sie auch in Umgebungen bis 80 Grad eingesetzt werden – also auch in dezentraler Automatisierungstechnik direkt im Feld.

Inkrementelle Weiterentwicklung statt Disruption

Die Trends zeigen: In der Prozessindustrie ist die Transformation weniger disruptiv als in anderen Branchen. Doch auch inkrementelle Schritte bedeuten für Anlagenbetreiber, dass sie sich mit neuen Anforderungen hinsichtlich Vernetzung und Sicherheit auseinandersetzen müssen. Welche Fähigkeiten jetzt und künftig gefragt sind, erklärt dieser Artikel.