Standardisierung für Industrie 4.0 Keine Zukunft für Insellösungen

Normung bringt Industrie 4.0 voran

Die fortschreitende Digitalisierung der Industrie führt durch eine immer engere Verzahnung von Produktion und Produkten mit Hilfe modernster IuK-Technik zu weitreichenden Veränderungen der Produktionsprozesse. Beispiele sind Produktionsmaschinen, die selbstständig drohende Störungen erkennen, bevor sie auftreten, oder Werkstücke, die ihren eigenen Produktionsprozess steuern. Mit dem Technologieprogramm „Autonomik für Industrie 4.0“ fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie Forschung und Entwicklung für wichtige Innovationen im Bereich Industrie 4.0.

Die im Rahmen des Programms durchgeführte wissenschaftliche Begleitforschung untersucht aufgrund der hohen Relevanz von Normung und Standardisierung Querschnittsfragen in diesem Bereich. Dabei werden die geförderten Partner ebenso wie renommierte Experten aus Wissenschaft und Industrie einbezogen, um praxisorientierte Antworten auf die Herausforderungen von Normung und Standardisierung in der Industrie zu entwickeln.

Auf die in der Praxis bewährten Normen wird aufgesetzt, um bestehende Standards gemäß den neuen Herausforderungen anzupassen und weiterzuentwickeln. Es gilt, den aktuellen Normungsbedarf in der Industrie zu erheben sowie ein entsprechendes Arbeitsprogramm zu entwickeln. Bei der Bearbeitung von Normen und Standardisierungen hat sich die Arbeit mit praxisnahen Anwendungsfällen (Use Cases) bewährt. Die Methode macht die komplexen Sachverhalte der Industrie 4.0 handhabbar und schafft ein besseres Verständnis digitaler Technologien. Bei der Methode, die aus der Software-Modellierung stammt, werden konkrete Anwendungsfälle analysiert und daraus Anforderungen an die jeweiligen Systeme abgeleitet. Das Vorgehen hat sich bereits in anderen Kontexten bewährt, wie bei der Entwicklung intelligenter Stromnetze auf europäischer Ebene. Aufgrund der positiven Erfahrungen mit der Methode wurde sie auch im Rahmen der Begleitforschung „Autonomik für Industrie 4.0“ eingesetzt, in Kooperation mit Projekten wie ProSHAPE und InSA wurden konkrete Anwendungsfälle entwickelt und anhand dessen Herausforderungen an zeitgemäße Regelsetzung diskutiert.

Bei ProSHAPE wurde die Energieversorgung mit Hilfe eines dezentralen Energiemanagements ebenso wie eine spezielle Plattform zur Heimautomatisierung weiterentwickelt, die durch den Einsatz von innovativer Hard- und Software zur Steigerung der Energieeffizienz beiträgt. Getestet werden die Technologien unter realen Anwendungsbedingungen: 224 Haushalte in sechs genossenschaftlichen Wohngebäuden in Berlin werden im Rahmen des Projektes durch ein Blockheizkraftwerk mit Strom und Wärme versorgt. Ziel ist unter anderem die Minimierung der Energiekosten. Im Rahmen des Projektes wurde der Use-Case-Prozess am Beispiel einer stromorientierten Steuerung von dezentralen Erzeugungsanlagen durchgeführt. Verschiedene Akteure wurden dabei ebenso identifiziert wie die zwischen den Akteuren ausgetauschten Daten und die Bedingungen, mit denen sich der Use Case in der Praxis umsetzen lässt. All diese Informationen wurden mit dem Bestand an Normen abgeglichen und fehlende Normen und Spezifikationen zugeordnet. Es wurde erkannt, dass in der Normenreihe DIN EN 61850 Defizite bestehen, die dem zuständigen Gremium übermittelt wurden.

Das Projekt InSA verfolgte hingegen das Ziel, eine engere Kooperation zwischen Mensch und Roboter durch innovative Sicherheitskonzepte zu ermöglichen. Die unmittelbare Zusammenarbeit von Mensch und Roboter bietet große Chancen, um beispielsweise Arbeiter bei anstrengenden Tätigkeiten zu entlasten und die Effizienz von Arbeitsprozessen zu erhöhen. Durch den Einsatz von Sensorik, die die Position des Arbeiters ebenso wie die des Roboters und die Umgebung registriert, wird das Gefährdungspotenzial des Arbeiters erkannt und der Roboter reagiert entsprechend, um Unfälle zu verhindern. Im Bereich solcher kontextorientierter Schutzsysteme ist die technische Standardisierung von hoher Relevanz. Durch die Forschungen des Projektes InSA wurde deutlich, dass bislang in vielen Bereichen von Industrie 4.0 keine oder wenig bedarfsorientierte Normen oder Spezifikationen vorliegen, die gesetzliche Regularien unterstützen und nach denen geprüft und zertifiziert werden kann. Dies erschwert auch die Kombination von Komponenten, die einzeln eine Zertifizierung erhalten könnten.

Internationale Normen wirken ­Insellösungen entgegen

Durch die Forschungen in „Autonomik für Industrie 4.0“ konnten wichtige Erkenntnisse für die aktuellen und künftigen Aufgaben im Bereich Normung und Standardisierung für die Industrie 4.0 gewonnen werden. Im Anschluss ist eine enge Zusammenarbeit zwischen Industrie, Normung und Zertifizierung notwendig, um zu praxistauglichen Ergebnissen zu gelangen. Diese Resultate sollten auch in die internationale Normung eingebracht werden. Im Ergebnis werden die notwendigen, grenzübergreifenden Standards geschaffen – es entsteht eine Vernetzung von Systemen statt der wenig zukunftsfähigen Insellösungen.

Der Autor:

Reinhold Pichler
ist Ingenieur der Elektrotechnik und hat an der Höheren Technischen Bundeslehranstalt in Klagenfurt das Ingenieurstudium absolviert. 25 Jahre war er in der Industrie in verschiedenen Funktionen im Vertrieb für Kommunikationstechnik tätig. Von 2003 bis 2013 war er Vertriebsleiter für Mobilfunknetze in Afrika (Nigeria, Kenya, Ägypten). Seit 2013 arbeitet Herr Pichler in der DKE (Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE) im Bereich Normung Industrie 4.0. Im Mai 2016 hat er die Geschäftsführung des neu gegründeten Standardization Council i4.0 übernommen.