Das Internet der Dinge verspricht uns eine gleichsam sich selbst organisierende und kontrollierende Welt. In der Industrie 4.0 sind und werden Maschinen und Alltagsgegenstände von morgen durchgehend intelligent, programmierbar, vernetzt und können unablässig Informationen untereinander austauschen und interagieren. Das betrifft alle Branchen wie Fertigungs- und Prozessautomatisierung einschließlich Test und Messung, Medizintechnik, Gebäude- und Heimautomatisierung oder Beleuchtung, Energieerzeugung und -verteilung, Consumer-Anwendungen wie Smart TV oder Smart Watches und natürlich die Automobilelektronik mit ihren Connected Cars (Bild 1).

Bild 1: Alles smart dank Industrie 4.0, Maschinen und Gegenstände sind intelligent und agieren miteinander.

Bild 1: Alles smart dank Industrie 4.0, Maschinen und Gegenstände sind intelligent und agieren miteinander.BI Intelligence

Industrieelektronik überflügelt Automobilelektronik

In der Industrie- und Automobilelektronik ist Berichten zufolge der deutsche Halbleitermarkt im letzten Jahr am schnellsten gewachsen. Vor allem die Industrieelektronik gehört mit ihrer Dynamik zu den Hoffnungsträgern der Technikzukunft und könnte in Deutschland sogar die Automobilelektronik überflügeln. In der Gebäudeautomation gibt es zum Beispiel bereits Bestrebungen, eine drahtlose, herstellerneutrale und sichere Kommunikationsplattform für intelligente Gebäude gemeinsam zu definieren, zu entwickeln und bereitzustellen. Damit sollen alle notwendigen technischen Voraussetzungen für eine sichere, kompatible und gewerkübergreifende Vernetzung smarter Bauteile für sämtliche Bereiche in der Gebäudeautomation geschaffen werden.

Gerade in der Industrieelektronik geht der Trend zu physikalisch immer kleineren Mikrocontrollern, die in sehr hohen Stückzahlen verbaut werden. Das Magazin „The Economist“ schätzt, dass der vorhandene Gesamtmarkt innerhalb der nächsten fünf bis sieben Jahre von 10 auf 50 Mrd. Einheiten pro Jahr ansteigen wird.

All diese Halbleiter gilt es zu programmieren, damit sie ihre Funktionen in den vernetzten Anwendungen übernehmen können. Häufig wird unterschätzt, wie sehr sich schon die Bausteinprogrammierung auf wichtige Vorteile der so genannten Connected Appliances und Smart Factories auswirken kann. Einem Report von Business Insider BI Intelligence zufolge erwarten sich Unternehmen als Vorteile vom Internet of Everything vorrangig mehr operative Effizienz, also verbesserte Wirtschaftlichkeit (Bild 2).

Bild 2: Firmen wollen mit Internet-of-Things-Applikationen meist die Wirtschaftlichkeit verbessern.

Bild 2: Firmen wollen mit Internet-of-Things-Applikationen meist die Wirtschaftlichkeit verbessern.BI Intelligence

Mehr Effizienz mit der richtigen Programmierstrategie

Potenziale zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit sind zunächst durch klassische Ansätze wie Optimierung der Wertschöpfung und Kostensenkung zu erreichen. Kunden wollen bei der Einführung von Industrie 4.0 einen Kostenvorteil sehen, wenn nicht sofort, dann doch wenigstens mittelfristig. Aufgabe ist es daher, den Kostenvorteil transparent und nachweisbar zu machen.

Data I/O hat im Bereich der Bausteinprogrammierung mit dem Berechnungskonzept der Total Cost of Programming (TCOP) hier schon einen wichtigen Schritt in diese Richtung gemacht. Die Methode hilft, verschiedene Konzepte direkt zu vergleichen. Wenn Kunden sich für eine Programmiertechnologie entscheiden, ziehen sie oft nur absolute Daten wie reine Programmiergeschwindigkeit, Programmierzeit und Vorlaufkosten in Betracht. Es gab bislang kaum Methoden um zu evaluieren, ob ein manuelles oder automatisches System für den internen Programmierprozess am ehesten die Gesamtkosten senken hilft.

Diese Methode erlaubt es nun, auch Investitions-, Arbeits- oder sonstige laufende Kosten und Verbrauchsmaterial sowie die Geräteauslastung zu berücksichtigen. Daraus lässt sich schnell errechnen, wie man die jeweilige Applikation zu möglichst niedrigen Kosten programmieren kann. Das Tool berücksichtigt sehr individuell jede kundenspezifische Gegebenheit und zeigt auf, welche Art von Programmierstrategie (Offline, Inline oder In-System/ISP) am wenigsten Programmierkosten erzeugt. Mit dem aktuellen Programmierautomaten PSV5000 von Data I/O lassen sich beispielsweise die Programmierkosten um bis zu 50 Prozent im Vergleich zu manuellen Methoden reduzieren (Bild 3). Gleichzeitig erhöht die Automatisierung die Qualität und ist so auch für komplexere Applikationen ideal geeignet.

Bild 3: Im Vergleich zu manuellen Systemen halbiert der Programmierautomat PSV5000 die gesamten Programmierkosten.

Bild 3: Im Vergleich zu manuellen Systemen halbiert der Programmierautomat PSV5000 die gesamten Programmierkosten.Data I/O

Sicherheit entscheidet über Akzeptanz

Datensicherheit wird zu einem wichtigen Thema und entscheidet gerade beim Endverbraucher über die nötige Akzeptanz. Wo Embedded Systems, Industrieroboter im Shop Floor und Betriebsleitsysteme kommunizieren, wird Cyber Security zur Pflichtaufgabe. Gewerbliche Anwender wollen wissen: Was ist notwendig, was ist bezahlbar, was bringt Nutzen und schützt das geistige Eigentum? Je flexibler die Kommunikation zwischen den vernetzten Systemen und den cyber-physischen Komponenten innerhalb der Architekturen ist, umso höher sind die Anforderungen an die Daten- und IT-Sicherheit.

Normalerweise sind Wertkomponenten, die nicht auf der Hardware-, sondern auf der Added-Value-Ebene basieren, schwieriger zu vermitteln; im Falle höherer Datensicherheit ist das schon einfacher. Data I/O bietet hier für die eigenen Programmiersysteme unterschiedliche Softwareoptionen im Bereich Secure Data Management, Factory Integration und Remote Monitoring an, die Kunden für ihre smarten bzw. connected Anwendungen hohe Datensicherheit bieten.

Mit der Programmiertechnologie Lumen-X lässt sich der Programmierjob vom Design bis zur Produktion managen und sicher darstellen. Die Imagefiles und der Programmieralgorithmus können mit dem so genannten Job Creator gebündelt und entsprechend verschlüsselt werden. Die Bildung einer Checksumme bei der Joberzeugung sorgt außerdem dafür, dass das Datenfile hundertprozentig korrekt für die Fertigung vorbereitet ist. Beim Prozess Job Runner ist der Programmierjob außerdem gegen jede Art von Beschädigung sowie gegen beabsichtigte oder unbeabsichtigte Änderungen abgesichert.

Vernetzt und sicher programmieren

Das Internet der Dinge ermöglicht die Umstellung von einer derzeit deterministischen Fertigungsplanung zur Selbststeuerung. Vernetzte und sichere Programmiermethoden können schon jetzt die Produktionsindustrie bei der digitalen Transformation unterstützen. Data I/O agiert am Puls der Zeit und stellt erstmals auf der Productronica 2015 den Programmierautomaten PSV5000 und die Programmiertechnologie Lumen-X vor.

In den Programmiersystemen sorgen darüber hinaus eine hochwertige Pick-und-place-Technologie sowie ein kamerabasierendes Visionsystem für die exakte Ausrichtung und Platzierung der Bausteine. So können nur einwandfreie und erfolgreich programmierte Bausteine in die weitere Produktion gelangen.

Bild 4: Lumen-X managt den Programmierjob vom Design bis zur Produktion.

Bild 4: Lumen-X managt den Programmierjob vom Design bis zur Produktion.Data I/O

Mehr Zusammenarbeit dank IoT

Im Zuge der fortschreitenden Globalisierung operieren immer mehr Firmen global und installieren ihre Entwicklungs- und Produktionsstätten geografisch voneinander getrennt. Das Internet der Dinge hilft, die Fertigung stärker zu vernetzen, alles kommuniziert mit allem. So werden Kommunikations- und Technologieplattformen am besten global für alle Beteiligten immer und überall zugänglich.

Mit einer einheitlichen Programmierarchitektur wie Lumen-X von Data I/O lässt sich beispielsweise der gesamte Programmierprozess von der Entwicklung über die Implementierung bis zur Fertigung steuern. Basis dieser Vernetzungsstrategie sind leistungsstarke Programmiersysteme, die anhand von IP-Adressen weltweit geortet und fernüberwacht werden. Eine einheitliche Steuerungssoftware sorgt dafür, dass sich Programmierjobs online weltweit übertragen lassen und Statistiken jederzeit abrufbar sind.

Productronica 2015: Halle A2, Stand 205