Software-Defined Manufacturing So könnte sich der Fertigungsbetrieb verändern

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Stefan Bergstein, Chief Architect Manufacturing bei Red Hat, nennt neue Entwicklungen und Möglichkeiten rund um die Automatisierung, die den Manufacturing-Bereich nachhaltig transformieren könnten.

Laut Bergstein sei Automatisierung im Fertigungsumfeld kein neues Thema. Derzeit werde sie jedoch hauptsächlich im Zusammenhang mit Robotik und speicherprogrammierbaren Steuerungen gesehen. Die Entwicklung gehe weiter und zeige das zusätzliche Automatisierungspotenzial durch neue Technologien. Vor allem der starke Trend in Richtung Software-Defined sei dabei von Bedeutung.

Mit neuen Lösungsansätzen für die Automatisierung könne eine zentrale Herausforderung im Manufacturing-Bereich bewältigt werden: die bisher aufwendige Administration und Steuerung der Industrie-PCs und Controller an den Fertigungslinien. Containerisierung und der Einsatz von virtuellen Maschinen (VMs) böten hier die entscheidende Unterstützung.

Containerisierung und Virtualisierung als Enabler

Technologische Voraussetzung dafür sei die Etablierung einer Software-definierten Fertigung mit einer Entkopplung von Hardware und Software. Dadurch könnten zum Beispiel die vielen kleinen Computer an einer Produktionslinie zusammengefasst und Software-definiert in einem Mini-Datacenter konsolidiert werden. Das heißt, die Controller würden virtuell betrieben. Ein solcher Software-definierter Manufacturing-Ansatz sei die Basis für die Umsetzung einer virtuellen speicherprogrammierbaren Steuerung (vSPS).

Die Vorteile einer solchen Umgebung könnten vielfältig sein:

• Upgrades und Updates könnten zentral und automatisiert erfolgen. Ein Patchen der einzelnen Controller, das vereinzelt noch mit USB-Sticks durchgeführt werde, sei so überflüssig.

• Neue Funktionalitäten könnten schneller ausgerollt werden.

• Eine bessere Auslastung der Systeme sei gewährleistet, da fragmentierte Rechner zu einem Overprovisioning tendierten.

• Eine virtuelle Umgebung erleichtere die Integration von Controllern mit anderen Systemen.

Container-Technologien für Edge-Infrastrukturen

Insgesamt sei der Aufbau einer Software-definierten Fertigungsumgebung ein Beispiel für die zunehmende Konvergenz von OT und IT. Hierbei würden IT-Ansätze auf klassische Umgebungen angewendet. Damit sei es etwa möglich, das Konfigurationsmanagement zu optimieren. Konfigurationen könnten in einem Git-Versionskontrollsystem abgelegt und dann mit GitOps verteilt werden. Die Automatisierung im Fertigungsbetrieb werde damit entscheidend vorangetrieben.

Gehe ein Fertigungsunternehmen den Software-definierten Weg, könne es außerdem von den neuesten Entwicklungen rund um Container-Technologien profitieren. Dazu gehöre zum Beispiel die Möglichkeit, unter Nutzung einer einfachen Beschreibungssprache Container-Images für Betriebssystem und Applikationsplattform zu erstellen und dann unter Nutzung von Container-Technologien in der Edge-Infrastruktur zu verteilen.

Intelligente Fertigung effizient ausrollen

So könnten Konfigurationsabweichungen vom gewünschten Sollzustand bei den zahlreich eingesetzten Edge-Geräten vermieden werden, die zu Inkonsistenzen, Sicherheitslücken und einem hohen Managementaufwand führen könnten. Der Container-Ansatz böte auch im Hinblick auf die steigende Nutzung von Machine-Learning-Technologien (ML) in der Fertigungsindustrie Vorteile. So könnten die ML-Modelle ebenfalls in Container-Images gelegt und dann mit Container-Technologien an die Edge-Geräte ausgerollt werden.

Im Fertigungsbetrieb könne so die Automatisierung und Konsolidierung durch Nutzung moderner Technologien aktiv vorangetrieben werden. Um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu sichern, sollten die Unternehmen die neuen Möglichkeiten nicht ungenutzt lassen. Schließlich sei die zunehmende Automatisierung eine branchenübergreifende Entwicklung, die nicht aufzuhalten sei und die erhebliche Vorteile hinsichtlich Effizienzsteigerung, Qualitätsverbesserung und Kostensenkung bieten könnte.

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