Für Branchen wie die Fertigungsindustrie, das Gesundheitswesen, die Luft- und Raumfahrt sowie die Telekommunikation, die auf diese Altsysteme angewiesen sind, ist die Frage nach der Modernisierung ohne vollständige Infrastrukturerneuerung von entscheidender Bedeutung.
Der Austausch veralteter Geräte mag naheliegend erscheinen, ist aber selten praktikabel. Die Kosten und Betriebsunterbrechungen einer umfassenden Modernisierung sind oft prohibitiv. Stattdessen sollte sich die Industrie auf anpassungsfähige Lösungen konzentrieren, die es Altsystemen ermöglichen, sich parallel zu modernen Technologien weiterzuentwickeln. Dieser Artikel untersucht, wie die Lücke zwischen Altsystemen und Industrie 4.0 geschlossen werden kann und warum dies für höchste Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit in der industriellen Automatisierung unerlässlich ist. Die
Herausforderung von Altsystemen in einer vernetzten Welt:
Altsysteme arbeiten systembedingt unabhängig und verfügen nicht über die für die moderne industrielle Automatisierung erforderliche Vernetzung und Intelligenz. Bei ihrer Entwicklung wurde Zuverlässigkeit und Langlebigkeit gegenüber den datengesteuerten, vernetzten Abläufen priorisiert, die die heutigen intelligenten Fabriken auszeichnen.
Die größte Herausforderung besteht darin, diese Systeme in ein vernetztes Ökosystem zu integrieren, ohne ihre ursprüngliche Funktionalität und Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen. Die Industrie muss Wege finden, neue Technologien in bestehende Infrastrukturen zu integrieren, um Funktionen wie Datenerfassung, Echtzeitverarbeitung und intelligente Entscheidungsfindung zu ermöglichen. Der Schlüssel zur Bewältigung dieser Herausforderung liegt in der Anpassung vielseitiger, programmierbarer Technologien, die sowohl mit bestehenden Systemen als auch mit modernsten Innovationen kompatibel sind.
Modernisierung industrieller Umgebungen:
Angesichts der zunehmenden Automatisierung in industriellen Umgebungen ist die Modernisierung bestehender Anlagen unerlässlich. Modernisierung bedeutet jedoch nicht zwangsläufig Ersatz; vielmehr sollte der Fokus auf der Anpassung bestehender Systeme durch flexible Lösungen liegen.
Beispielsweise ermöglicht die Integration von Kommunikationsmodulen wie den Ezurio SONA™ MT320 Wi-Fi 6- und Bluetooth® 5.4-Modulen (Abbildung 1) in bestehende Anlagen die Interaktion mit einer Vielzahl moderner Sensoren und Aktoren. Ebenso können Peripheriegeräte zur Bewältigung komplexer Datenverarbeitungsaufgaben eingesetzt werden, wodurch die Funktionalität bestehender Systeme erweitert und deren Teilnahme an automatisierten Arbeitsabläufen ermöglicht wird. Indem bestehende Systeme Daten in Echtzeit erfassen und verarbeiten können, optimieren Unternehmen ihre Arbeitsabläufe, reduzieren Ausfallzeiten und steigern die Produktivität. Die Automatisierung minimiert zudem menschliche Fehler und erhöht so die betriebliche Effizienz weiter.
Abbildung 1: Ezurio SONA MT320 Wi-Fi 6- und Bluetooth 5.4-Module (Quelle: Mouser Electronics).
Dieser Ansatz minimiert Kosten und Störungen und maximiert gleichzeitig den Wert bestehender Investitionen. Darüber hinaus ermöglicht er Unternehmen einen schrittweisen Übergang zu intelligenteren Betriebsabläufen und die Skalierung ihrer Modernisierungsbemühungen, um diese an ihre Ressourcen und strategischen Prioritäten anzupassen.
Anpassung durch vielseitige Komponenten:
Die zunehmende Vernetzung von Industrieanlagen hat die Nachfrage nach vielseitigen Komponenten erhöht, die die Schnittstellen zwischen bestehenden und neuen Systemen überbrücken. Eine Lösung bieten Mikrocontroller (MCUs) – wie beispielsweise die Mikrocontroller der MCX A-Serie von NXP Semiconductors– mit robusten GPIO-Schnittstellen (General Purpose Input/Output). Diese programmierbaren Komponenten ermöglichen die nahtlose Kommunikation zwischen bestehenden Systemen und modernen Sensoren, Aktoren und anderen Geräten.
Drahtlose Sensoren und Kommunikationsmodule spielen ebenfalls eine entscheidende Rolle bei der Anpassung bestehender Systeme. Sie ermöglichen die Verbindung zwischen bestehenden Anlagen und modernen IIoT-Plattformen (Industrial Internet of Things) durch kabelgebundene und drahtlose Konnektivität. Darüber hinaus liefern Sensoren die notwendigen Daten für intelligente Prozesse und erfassen Daten wie Temperatur, Druck, Vibration und Nähe.
Edge Computing verbessert die Anpassungsfähigkeit bestehender Systeme zusätzlich. Durch die lokale Verarbeitung und Analyse von Daten reduzieren Edge-Geräte – wie beispielsweise der MAX78000 AI MCU mit dem neuronalen Netzwerkbeschleuniger von Analog Devices Inc. – die Latenz, erhöhen die Effizienz und verbessern die Entscheidungsfindung. Dieses dezentrale Verarbeitungspotenzial ist besonders wichtig für ältere Systeme, da es ihnen einen autonomeren Betrieb ermöglicht, ohne zentrale Systeme zu überlasten. Moderne Sensoren und Edge-Computing-Geräte können zudem Anomalien erkennen und Ausfälle vorhersagen, bevor sie auftreten. Dadurch wird das Unfallrisiko verringert und ein sichereres Arbeitsumfeld gewährleistet.
Die Rolle flexibler Designplattformen
: In der industriellen Automatisierung geht es bei Innovation nicht nur um die Anpassung bestehender Systeme, sondern auch um die Entwicklung neuer Lösungen, die sich nahtlos in die bestehende Infrastruktur integrieren lassen. Flexible Designplattformen sind hierfür grundlegend und bieten die nötige Vielseitigkeit für eine Vielzahl von Anwendungen und Konfigurationen.
Sie ermöglichen es Entwicklungsingenieuren, Systeme zu entwickeln, die mit bestehender Ausrüstung kompatibel und skalierbar sind, um zukünftige Anforderungen zu erfüllen. Durch die Betonung von Interoperabilität und Modularität reduzieren flexible Designplattformen das Risiko der Veralterung und sichern die Rentabilität aktueller Investitionen über Jahre hinweg.
Beispielsweise können speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) mit modularer Architektur, wie die Opta®-Mikroprogrammierbaren Steuerungen von Arduino (Abbildung 2), ohne eine vollständige Systemüberarbeitung aktualisiert und erweitert werden, um neue Funktionen zu unterstützen. Ebenso können softwaredefinierte Systeme sich durch Upgrades und Rekonfigurationen an veränderte Anforderungen anpassen und so langfristige Flexibilität und Wertschöpfung gewährleisten. Die Modernisierung bestehender Systeme reduziert die Umweltbelastung der Produktion, da der Bedarf an neuen Anlagen minimiert wird. Darüber hinaus ermöglicht die Echtzeit-Datenverarbeitung Unternehmen, Energiesparpotenziale zu erkennen und Abfall zu reduzieren.
Abbildung 2: Arduino Opta mikroprogrammierbare Logiksteuerungen (Quelle: Mouser Electronics).
Nächste Schritte: Auf dem Weg in eine intelligentere Zukunft
. Der Übergang zu intelligenteren, vernetzteren Abläufen ist unausweichlich. Diese Zukunft bedeutet jedoch nicht zwangsläufig, die Vergangenheit aufzugeben. Unternehmen können sich modernisieren, indem sie vielseitige Komponenten einsetzen, bestehende Infrastrukturen nachrüsten und flexible Designplattformen integrieren – ohne die hohen Kosten und Störungen, die mit einem kompletten Austausch verbunden sind. Dieser Ansatz stellt sicher, dass bestehende Systeme weiterhin zur Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit industrieller Prozesse beitragen und so die intelligente Revolution vorantreiben.
Der Erfolg der Industrie im Zeitalter der künstlichen Intelligenz hängt von ihrer Anpassungsfähigkeit ab. Diese beginnt mit dem Abbau von Barrieren zwischen traditionellen Systemen und den Innovationen von heute.
Von Mark Patrick, Director of Technical Content EMEA, Mouser Electronics
Autorisierter Distributor
von Mouser Electronics
