Was ist eine Automatisierungspyramide?

Die Automatisierungspyramide strukturiert die automatisierten Produktionseinheiten in Ebenen mit spezifischen Aufgaben und der entsprechenden IT-Infrastruktur. Ein Produktionsstandort besteht traditionell aus sechs Ebenen, die eine Pyramide mit hoher Komplexität am unteren Ende und scharfem Fokus an der Spitze bildet. Die Daten auf den unteren Ebenen sind oft zeitkritisch und müssen direkt über Industrial IoT Edge-Komponenten verarbeitet werden.

In neueren Ansätzen ermöglichen Industrie 4.0 Schnittstellen als Edge-Komponente die Abflachung der Automatisierungspyramide durch die Kombination von Ebene 1 und Ebene 2 (manchmal auch Ebene 0) zu cyber-physischen Systemen oder smarten Produktionseinheiten:

Prozessebene – Ebene 0

Produktionsprozess:

Einfache Sensoren und Aktoren liefern Daten und führen Befehle aus (z. B. Temperaturmessung und programmgesteuertes Einschalten eines Lüfters).

Feldebene – Ebene 1

Erfassen und Manipulieren:

Sammelt Daten und verteilt Befehle, oft unter Verwendung von Feldbussen und ähnlicher Infrastruktur (z. B. Gruppierung mehrerer Temperaturdaten und Anweisung an ein Gerät, die Arbeitslast zu drosseln).

Kontrollebene – Ebene 2

Evaluating and Controlling:

Steuert programmatisch den Produktionsprozess, indem es Sensordaten auswertet und Befehle erteilt (z.B. Analyse von Temperaturänderungen bei steigender Temperatur und Bewertung von Gegenmaßnahmen zur Vermeidung von Schäden).

Betriebliche Ebene – Ebene 3

Überwachung und Beaufsichtigung:

Bietet eine umfassendere Sicht durch Sammlungen von Datensätzen und an Produktionsgeräten. Ermöglicht auch Rezeptanpassungen über Prozessmanagementsysteme (z. B. Erkennung einer möglichen Überhitzung und Verlangsamung des Produktionsprozesses für ein Gerät).

MES-Ebene – Ebene 4

Management von Fertigungsprozessen:

Verwaltung von Produktionsstandorten durch Produktionsplanung, Leistungsüberwachung und Qualitätsmanagement (z. B. Information über reduzierte Produktionskapazitäten aufgrund von Temperaturen und Verringerung des Rohstoffbedarfs).

Unternehmensebene – Ebene 5

Unternehmensplanung und Logistik:

Stellt allgemeine Daten für die Produktionsplanung bereit, wie z. B. Kapazitätsbeschränkungen, und verbindet Auftragsverwaltungssysteme und andere relevante Informationen aus ERP-Systemen (z. B. Erhöhung der Lieferzeiten, Priorisierung von Aufträgen mit festen Terminen, Umleitung der Produktion auf andere Werke, Entscheidung der Geschäftsleitung über den Einbau einer Klimaanlage, …).