Newsletter August 2018

Mit der Industrie 4.0 wächst der Bedarf / HBU bietet die entsprechende Weiterbildung

"Die Chemiebranche hat Milliarden in Automatisierung und Informationstechnologie investiert und wird dies auch künftig tun", sagt Ursula Weißhaupt. Sie ist bei Lanxess in der Personalabteilung zuständig für die Ausbildung in technischen und kaufmännischen Berufen. "Die nächste Stufe der Produktivitätssteigerung, Industrie 4.0, stellt die chemische Industrie auch künftig vor große Herausforderungen, die mit immer mehr dafür qualifiziertem Personal zu bewältigen sind." Der Beruf des Elektronikers für Automatisierungstechnik sei daher einer mit Zukunft und sehr guten Aussichten, unabhängig von der Branche.

Bei der Höheren Berufsbildung Uster HBU erhalten sie die notwendigen Weiterbildungen in Automation für eine erfolgreiche Entwicklung im Beruf.

So sieht die Automatisierungstechnik der Zukunft aus

Der Fortschritt in der Automatisierungstechnik ist ein Teil der digitalen Revolution. Die Aufgaben für die menschlichen Arbeitskräfte verändern sich drastisch. Eine Führungsrolle in dieser Entwicklung ist für die deutsche Wirtschaft unabdingbar, will man international auf dem globalisierten Wirtschaftsmarkt konkurrenzfähig bleiben. Zwar schlägt das Herz des Maschinenbaus bekanntlich im Süden der Republik, doch einige führende Hersteller und Entwickler der Automatisierungstechnik sitzen im Ruhrgebiet. Die Zukunft der Branche wird einen erheblichen Einfluss auf den Markt haben (Quelle scinexx.de).

Drei Szenarien für die Automatisierung der Zukunft

Analysetools, Softwaremehrwerte, Datenbanken, Anbindungen an Webservices funktionieren heute über Scriptsprachen und gewinnen an Bedeutung für die Industrie, denn darüber können Kosten reduziert oder neue Geschäftsmodelle realisiert werden.

Die Trends in der Industrie zu Cloud-Computing, Connectivity, Big Data, Modellierung, Simulation, Security etc. verbunden mit dem Zeitgeist von Open Source zwingt die Automatisierung sich an etablierten IT-Techniken zu orientieren. Die Automatisierer denken um (Quelle Hannovermesse Jan.18).

1.    Neue Sprachen

Automobilgeschichte schreibt man heute in C++ wirbt BMW um junge Informatiker. Auch die Automatisierer lösen sich schrittweise von der IEC 61131. "Für die Anwender wird es immer mehr intuitive Programmieroberflächen geben. Wir entwickeln solche bereits im Roboterbereich. Die Entwickler werden mit Standardsprachen (C++, C#, Java, und anderen) arbeiten, beispielweise wird die neueste Robotersteuerung von Kuka nicht mehr in KRL (Kuka Robot Language), sondern in Java programmiert", erklärt Professor Peter Heß von der Maschinenbaufakultät der Technischen Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm.

Phoenix Contact hat das erkannt: Mit der PLCnext Technology lassen sich somit beispielsweise Funktionen nach IEC 61131-3 mit Routinen von C/C++, C# oder Matlab Simulink kombinieren. Die einfache Einbindung von Software aus der Open Source Community in das Automatisierungssystem von Phoenix Contact ist auf diese Weise möglich, versichern die Entwickler. Auch Harting weiß um die Bedeutung von Software. MICA, der modulare Minicomputer ist der Beweis. Das Versprechen: Kunden können Daten im direkten Umfeld von Maschinen und Anlagen aufnehmen, auswerten und verarbeiten. Darüber hinaus lässt sich der Minicomputer mit individueller Hardware, frei verfügbarer Software und passenden Schnittstellen konfigurieren – Python und Co. grüßen, Softwarekompetenz ist da, neue Einsatzszenarien, Märkte können kommen.

2.    Plattformen als Betriebssysteme

Sie heißen Adamos oder Axoom – die Industrie 4.0-Plattformen vieler unterschiedlicher Industrieunternehmen aus Deutschland und der Welt. Doch an was arbeiten die Unternehmen in diesen Kreisen? An Betriebssystemen für die Industrie, meint Prof. Dr. Thomas Bauernhansl vom Fraunhofer IPA aus Stuttgart.

Die Plattformen könnten in den nächsten Jahren den Ton angeben und Softwareoberflächen gemeinsam entwickeln, die dann in einem Store gekauft werden können. Und was macht dann dieses Betriebssystem? Es steuert beispielsweise die SPS aus dem Nebel – kommt bald die Edge SPS. Bauernhansl nennt das "Platform as Operating System"- approach (hard real time operating system). Darüber müssen sich die Steuerungs-Anbieter Gedanken machen: Wie verändert sich in den nächsten fünf Jahren die SPS? 

3.   Machine learning 

Künstliche Intelligenz – davon schwärmen viele Industrievordenker und die großen Software- und Cloudanbieter versprechen schöne neue Industriewelten.

Doch der erste Schritt ist machine learning – Informationen sammeln, Muster erkennen, Rückschlüsse ziehen – vielleicht so wie Roger Feist vom Maschinenbauer Achenbach Buschhütten. Im Anlagenbetrieb werden alle Daten der Bachmann-Steuerung M1 via OPC UA einem kleinen Ein-Platinen-Rechner zur Verfügung gestellt, der die Informationen dann abonnieren kann und in einem Cloud-Speicher ablegt. Rund drei Gigabyte an Daten können da an einem Tag pro Maschine zusammenkommen – im Wesentlichen sind es OPC-UA- und SQL-Daten. Und weil in der Cloud praktisch unbegrenzt Speicherplatz genutzt werden kann, müssen die Maschinendaten aus Platzgründen Daten niemals gelöscht werden.

Achenbach setzt in vielen Lösungsansätzen auf das ‚unsupervised machine learning‘ (unüberwachtes Lernen). Die Idee dahinter: Das System versucht, in den Maschinendaten Muster zu erkennen, die vom strukturlosen Rauschen abweichen. Im Idealfall sind die Muster typisch für ein bestimmtes Problem. Dann kann das System eine Handlungsempfehlung an den Betreiber abgeben – beispielsweise die Bestellung eines Ersatzteils.

Vorwärts mit System / HBU bietet die entsprechende Weiterbildung

Die Elektronik der Zukunft verschwindet aus dem Blickfeld, verschmilzt mit Produkten und macht diese „intelligent“. Unternehmen suchen daher Mitarbeitende, die sich darauf verstehen, komplexe Systeme zu durchdenken, und keine Scheu vor anderen Branchen haben.

Bei der Höheren Berufsbildung Uster HBU erhalten sie die notwendigen Weiterbildungen in Elektrotechnik für eine erfolgreiche Entwicklung im Beruf.

• Erstens: Die Technik der Zukunft ist allgegenwärtig. Sie findet sich in allen Dingen. Auch dort, wo man sie am wenigsten erwartet: in Babykleidung oder auf Verpackungen, in Autoscheinwerfern oder Plastik.
  
• Zweitens: Die Technik der Zukunft ist digital, kommunikationsfreudig und intelligent. Sie sendet und erhält in einem fort Informationen, verarbeitet diese und trifft Entscheidungen – und zwar selbstständig und im Sinne der Nutzer.
  
• Drittens: Die Technik der Zukunft ist klein. Winzig klein. Das hat den Vorteil, dass allgegenwärtige Technik der Zukunft gar nicht auffällt. Sie ist einfach da und verrichtet ihren Dienst. So wie der Sauerstoff in der Luft.
  

Diese drei Eigenschaften der Technik der Zukunft bedeuten für Ingenieure einen Paradigmenwechsel. In vielen Bereichen werden ausgelagerte Elektronikkomponenten kaum noch eine Rolle spielen. Stattdessen betritt die Technik Neuland: Sie verschmilzt mit den Anwendungen, wird eins mit den Produkten. Damit ist der Ingenieur von heute mehr denn je ein Pionier. Er wird zum Wegbereiter dafür, dass sich das, was technisch möglich ist, auch tatsächlich auf dem Markt durchsetzt. Das macht natürlich viel mehr Spaß, als tagein, tagaus Routinen abzuarbeiten. Davon, dass es dem Ingenieur eine Menge abverlangt, kann Harald Pötter erzählen. Der Maschinenbauer leitet beim Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) in Berlin das Applikationszentrum Smart System Integration. Er und seine Kollegen erforschen, wie es gelingen kann, Elektronik in Produkte und Anwendungen aus allen möglichen Branchen zu integrieren – und zwar so, dass der Nutzer sie nicht spürt und die Elektronik auch dann noch funktioniert, wenn es staubt oder heiß wird.

Dehnbare Elektronik
Ein Beispiel aus dem Leben eines Feuerwehrmanns: Oft sind die Retter in der Not die Letzten, die mitbekommen, wenn sie nicht mehr können, wenn sie eine Pause vom Einsatz benötigen. Daher entwickeln die Forscher am Fraunhofer Institut IZM „intelligente Anzüge“ für Feuerwehrleute: Über verschiedene Sensoren erhalten diese Anzüge Informationen über den Belastungs- und Gesundheitszustand des Feuerwehrmannes. Ist dieser am Rand der Erschöpfung oder droht eine Gefahr, senden LEDs das Signal aus: „Holt mich hier raus!“ Es liegt auf der Hand, dass digitale Elektronik, die durch Mikrointegration mit einem Sicherheitsanzug verschmilzt, sehr robust sein muss. Sie muss zum Beispiel die Hitze des Feuers und die Bewegungen des Feuerwehrmannes aushalten. Bei seiner Arbeit behindern darf sie den Feuerwehrmann auf gar keinen Fall, dazu muss sie zu einhundert Prozent zuverlässig sein.

 „Normale Elektronik geht kaputt, wenn man sie dehnt“, sagt Harald Pötter. „Wir arbeiten daher an dehnbarer Elektronik, die in der Lage ist, Bewegungen zu erfassen.“ Dieses Prinzip sei dann zum Beispiel auch in Babykleidung anwendbar, die in der Lage ist, die Atmung des Säuglings zu überwachen.

Die Technik der Zukunft zeichnet sich dadurch aus, dass sie genau dort zu finden ist, wo sie gebraucht wird. „Es ist noch gar nicht so lange her, da benötigte man für Computer noch einen eigenen Raum“, erzählt Harald Pötter. „Der nächste Schritt waren die Desktop-Computer auf und unter den Schreibtischen. Derzeit findet die Elektronik ihren Platz in den Jackentaschen, in Form von Smartphones. Doch das ist nicht Endstation, im nächsten Schritt wird der Computer mit der Jacke verschmelzen.“ Damit werde der ausgelagerte „Funktionsblock Elektronik“ mehr oder weniger verschwinden, die Elektronik geht in der Anwendung auf.

Für Mitarbeitende in der Elektronik ergeben sich daraus ganz neue Herausforderungen. Die entsprechenden Weiterbildungen erhalten sie an der HBU. „Am Fraunhofer Institut IZM verstehen wir uns als das Scharnier zwischen der Elektronik und der späteren Anwendung, zum Beispiel im Maschinenbau“, sagt der studierte Maschinenbauer Harald Pötter. Die Ingenieure entwickeln also nicht für den Elfenbeinturm, sondern gezielt für die spätere Anwendung. „Wir müssen daher in der Lage sein, die verschiedenen Sprachen zu sprechen: die der Technik, aber auch die der Anwender aus ganz unterschiedlichen Branchen.“

(Quelle: karriere.de, André Boße „Vorwärts mit System“)