Ein modularer Skill-Ansatz bringt enorme Flexibilität, aber wer ohne klare Bestandsaufnahme startet, läuft Gefahr, sich in Latenzproblemen, Lizenzkosten oder Zuständigkeitskonflikten zu verheddern. Mit diesem anwendungsnahen Praxis-Check klären Sie die 7 kritischen Fragen, bevor Sie die erste Zeile SPS-Code anpacken.
Der Umbau einer klassischen, speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) hin zu einer entkoppelten, Skill-basierten Architektur ist ein strategischer Schritt. Doch nicht jede Bestandsanlage eignet sich auf Anhieb für jede Migrationsstufe. Um teure Fehlplanungen zu vermeiden, sollten Projektverantwortliche, Automatisierer und IT/OT-Architekten die folgenden sieben Fragen im Vorfeld systematisch beantworten.
1. Schnittstellen & Performance: Welches Kommunikationsprotokoll beherrscht die SPS nativ?
- Hintergrund:
Damit ein übergeordneter Orchestrierer (z. B. auf Edge-Ebene) Skills aufrufen kann, muss die SPS Datenpunkte und Methoden nach außen führen. - Die Prüffrage:
Kann die bestehende Steuerung native OPC-UA-Server-Funktionalitäten bereitstellen (inkl. Methodencalls) – und reicht die CPU-Leistung dafür aus? - Praxis-Konsequenz:
Ältere Steuerungen stoßen bei aktiver OPC-UA-Kommunikation schnell an ihre Leistungsgrenzen, was zu Zykluszeit-Verlängerungen führt. Wenn die SPS kein OPC UA beherrscht oder zu schwach ist, müssen Sie im Vorfeld ein Interface Gateway (z. B. eine Edge-Interface-App oder einen Buskoppler) einplanen, um die Schnittstelle zu übersetzen.
2. Code-Struktur: Wie stark ist die Prozesslogik im Bestands-Code monolithisch verflochten?
- Hintergrund:
Ein Skill erfordert klar abgegrenzte, atomare Einzelfunktionen, etwa Positionieren, Fügen, Greifen. - Die Prüffrage:
Basiert der SPS-Code bereits auf modularen Funktionsbausteinen z. B. nach IEC 61131-3 oder dominiert ein gewachsenes Geflecht aus globalen Merkern und unübersichtlichen Schrittketten? - Praxis-Konsequenz:
Wenn globale Merker quer durch das gesamte Steuerungsprogramm geschrieben werden, schlägt die funktionale Kapselung fehl. Planen Sie in diesem Fall ein vorgeschaltetes Code-Refactoring ein, um Variablen in lokalen Instanz-Datenbausteinen zu isolieren, bevor Sie Schnittstellen nach außen ziehen.
3. Echtzeit & Latenz: Welche Prozesse vertragen eine Auslagerung auf die Edge-Ebene?
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| ECHTZEIT-CHECK VOR DER MIGRATION |
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| VORBANDEN AUF SPS (< 10 ms) | CANDIDATE FÜR EDGE / SKILL |
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| Achsregelung & Interpolation | - Rezeptur- & Parameter-Select |
| Schnelle Zylinder-Endschalter | - Ablauf-Orchestrierung (SMLC) |
| - Safety / Not-Halt-Ketten | - Qualitätsprüfungs-Auswertung |
| Nockensteuerungen | - ERP / MES-Auftrags-Routing |
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- Die Prüffrage:
Welche Taktzeiten und Reaktionsgeschwindigkeiten verlangen die einzelnen Prozessschritte im Detail? - Praxis-Konsequenz:
Alle Aufgaben, die harte Echtzeit (
) oder deterministisches Verhalten erfordern, müssen zwingend als atomare Ausführung auf der SPS verbleiben. Auf die Edge-Ebene wandert ausschließlich die unkritische Ablauf-Orchestrierung. Wer versucht, schnelle Regelkreise über Standard-Ethernet auf die Edge auszulagern, erzeugt unkontrollierbaren Jitter.
4. Safety & Validierung: Greift die Kapselung in zertifizierte Sicherheitsketten ein?
- Hintergrund:
Änderungen an der Steuerungstechnik können die CE-Konformität oder bestehende Validierungen, z. B. in der Medizintechnik oder Automobilindustrie, gefährden. - Die Prüffrage:
Sind die geplanten Skill-Schnittstellen strikt von den funktionalen Sicherheitsfunktionen (SIL / Performance Level) getrennt? - Praxis-Konsequenz:
Die Safety-Ebene muss vollkommen autark und fehlersicher auf der SPS gekapselt bleiben. Der Aufruf eines Skills von der Edge-Ebene darf niemals in der Lage sein, eine physikalische Sicherheitsverriegelung zu übersteuern. Klären Sie frühzeitig mit Ihrem Sicherheitsbeauftragten, wo die Re-Validierungsgrenze verläuft.
5. Betriebsmodell: Wer übernimmt im Störfall um 02:00 Uhr nachts den Support?
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| VERANTWORTLICHKEITS-GRENZE IM STÖRFALL |
| |
| [ Edge-Software / SMLC ] ──► [ Schnittstelle ] ◄── [ OT / SPS ] |
| (IT / Software-Team) (Skill-Steckbrief) (Instandhaltung) |
| |
| Frage: Wer sucht den Fehler, wenn der Skill nicht startet? |
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- Hintergrund:
Bei entkoppelten Systemen verschiebt sich die Fehlersuche vom reinen SPS-Programmiergerät hin zu verteilten Systemen. - Die Prüffrage:
Ist das Instandhaltungsteam vor Ort in der Lage, Fehler in einer zweistufigen Architektur - SPS-Skill vs. Edge-Orchestrierer - eigenständig zu diagnostizieren? - Praxis-Konsequenz:
Wenn die Hallenmannschaft bei Störungen keine klaren HMI-Meldungen erhält, greift sie im Notfall auf alte Sicherungen zurück und hebelt die Edge-Architektur aus. Legen Sie im Vorfeld fest, wie Fehler auf dem Bedienterminal visualisiert werden und wer für die Pflege der Edge-Komponenten zuständig ist.
6. Architektur-Ziel: Welches Edge-Ökosystem passt zu den Unternehmensstandards?
- Hintergrund:
Sobald die Prozesslogik auf die Edge-Ebene wandert, stellt sich die Frage nach der passenden Plattform. - Die Prüffrage:
Welche IT/OT-Anforderungen gelten im Unternehmen bezüglich Flottenmanagement, Containerisierung, Open-Source und Vendor-Lock-in? - Praxis-Konsequenz:
- Siemens Industrial Edge:
Optimal, wenn bereits eine TIA-Monokultur und ein zentrales Flottenmanagement gefordert sind. - ctrlX AUTOMATION (Bosch Rexroth):
Ideal für Unternehmen, die Linux-Container und maximale Hochsprachen-Freiheit (Python, Go) nutzen wollen. - PLCnext (Phoenix Contact):
Die Wahl, wenn IEC 61131 und Hochsprachen direkt auf einer Steuerung verschmelzen sollen. - WAGO Open Automation:
Perfekt für schlanke, kostenbewusste Docker-Lösungen im Retrofit.
- Siemens Industrial Edge:
7. Business-IT-Anbindung: Welche Daten fordern führende ERP-/MES-Systeme wie z. B. Proalpha?
- Hintergrund:
Ein Skill-Projekt entfaltet seinen vollen Wert meist erst durch die automatische Rückmeldung an die Business-IT. - Die Prüffrage:
Welche exakten BDE/MDE-Rückmeldungen, Materialverbräuche oder Qualitätsdaten erwartet das Zielsystem wie die Proalpha Integration Workbench nach Ausführung eines Skills? - Praxis-Konsequenz:
Definieren Sie die Datenstruktur des Fertigungsrückmelde-Objekts, z. B. als JSON-Payload, von Anfang an gemeinsam mit den IT-Verantwortlichen. Der Skill auf der SPS muss diese Mess- und Zustandsdaten nach dem Durchlauf sauber aggregiert an den Edge-Orchestrierer übergeben.
Fazit: Die Vorbereitungs-Checkliste nutzen
Bevor Sie mit der technischen Umsetzung starten, sollten alle sieben Fragen im Projektteam eindeutig beantwortet sein. Nutzen Sie diese Fragen als Struktur für den Kick-off-Workshop zwischen Automatisierern, IT-Architekten und Betriebseinheiten. Wenn die Leitplanken bei Schnittstellen, Latenzen und Zuständigkeiten von Anfang an stehen, wird die SPS-zu-Skill-Migration zum kalkulierbaren Erfolg.
Skill-basierte Automatisierung
Die Software-definierte Fabrik
Zwischen Echtzeit-Anforderungen, funktionaler Sicherheit und gewachsenen Anlagenstrukturen scheint mehr Flexibilität im Brownfield oft unmöglich. Dieses Whitepaper zeigt, wie skillbasierte Architekturen SPS-Funktionen kapseln, Modernisierung vereinfachen und den Weg zur software-definierten Fabrik ebnen.
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