Die Automatisierungspyramide Ein zentrales Modell in der industriellen Leittechnik

Die Auto­ma­ti­sie­rungs­py­ra­mi­de beschreibt ein fünf­schich­ti­ges Modell im (Maschinen-)Automatisierungskontext / in der Leit­tech­nik, über das die Daten­gra­nu­la­ri­tät und die Daten­agg­re­gie­rung (Teil-)Systemen zuge­ord­net wer­den kann. Die Auto­ma­ti­sie­rungs­py­ra­mi­de wird in die­sem Bei­trag als Teil des → Sys­tems Engi­nee­ring gesehen.

In der Wiki­pe­dia steht /#Wiki-Automatisierungspyramide/:
“Die Auto­ma­ti­sie­rungs­py­ra­mi­de dient der Ein­ord­nung von Tech­ni­ken und Sys­te­men in der Leit­tech­nik und stellt die ver­schie­de­nen Ebe­nen in der indus­tri­el­len Fer­ti­gung dar.”

Die fünf Ebe­nen der Auto­ma­ti­sie­rungs­py­ra­mi­de sind (Abbil­dung 1):

  1. ERP — Enter­pri­se Resour­ce Pla­ning: In die­ser obe­ren Ebe­ne wer­den die unter­neh­me­ri­schen Pla­nun­gen vor­ge­nom­men und die Ist-Zah­len aus den dar­un­ter­lie­gen­den Ebe­nen aggregiert
  2. MES — Manu­fac­tu­ring Exe­cu­ti­on Sys­tem: Hier­über wer­den die betrieb­li­chen, “pro­zess­na­hen” Pla­nun­gen vorgenommen
  3. SCADA — Super­vi­so­ry Con­trol and Data Acqui­si­ti­on (deutsch: Über­wa­chung, Steue­rung und Daten­er­fas­sung): Auf die­ser Ebe­ne wer­den Maschi­nen über­wacht und gesteu­ert und die Pro­duk­ti­ons­da­ten erfasst
  4. SPS — Spei­cher­pro­gram­mier­ba­re Steue­rung: Die SPS dient der Ansteue­rung einer (ein­zel­nen) Maschine
  5. Ein- und Aus­gangs­si­gna­le: Dies ist die unte­re, hard­ware­na­he Ebe­ne, auf der ein­zel­ne Daten­pa­ke­te (zu Sen­so­ren und Akto­ren) gesen­det und emp­fan­gen werden
Die Automatisierungspyramide, (C) Peterjohann Consulting, 2022-2024

Abbil­dung 1: Die Automatisierungspyramide

In Abbil­dung 2 sind die ein­zel­nen Ebenen(-bezeichnungen) zu den Pyra­mi­den­stu­fen ein­ge­zeich­net. Zudem ist eine Pro­zess­stu­fe außer­halb der Pyra­mi­de hin­zu­ge­fügt worden.

Die Automatisierungspyramide mit Ebenen, (C) Peterjohann Consulting, 2022-2024

Abbil­dung 2: Die Auto­ma­ti­sie­rungs­py­ra­mi­de mit Ebenen

Die Auto­ma­ti­sie­rungs­py­ra­mi­de bil­det die Agg­re­gie­rung von Daten ab. Wäh­rend auf der unte­ren Ebe­ne ein­zel­ne, hard­ware­na­he Daten­pa­ke­te ver­sen­det und emp­fan­gen wer­den, wer­den auf der obe­ren Ebe­ne stark ver­dich­te­te Daten so auf­be­rei­tet und dar­ge­stellt, sodass dar­auf auf­bau­end Manage­men­tent­schei­dun­gen getrof­fen wer­den kön­nen. In Gegen­rich­tung kann geplant wer­den: So wer­den die Pla­nungs­da­ten aus dem ERP pro Ebe­ne “run­ter­ge­bro­chen”, sodass über die Steue­rung die Maschi­ne gesteu­ert wird. Abbil­dung 3 gibt die­sen Sach­ver­halt wieder.

Die Automatisierungspyramide mit Wirkrichtungen, (C) Peterjohann Consulting, 2022-2024

Abbil­dung 3: Die Auto­ma­ti­sie­rungs­py­ra­mi­de mit Wirkrichtungen

In Abbil­dung 4 sind die abs­trak­ten Bezeich­nun­gen durch kon­kre­te tech­ni­sche Sys­te­me ersetzt wor­den. Zudem sind die Kom­mu­ni­ka­ti­ons­rich­tun­gen eingefügt.

Die Automatisierungspyramide mit Kommunikationsrichtungen, (C) Peterjohann Consulting, 2022-2024

Abbil­dung 4: Die Auto­ma­ti­sie­rungs­py­ra­mi­de mit Kom­mu­ni­ka­ti­ons­rich­tun­gen (nach /Langmann21/)

Ergänzt man die Dar­stel­lung aus Abbil­dung 4 um eini­ge cha­rak­te­ris­ti­sche Kenn­zah­len, so ergibt sich eine Dar­stel­lung wie in Abbil­dung 5.

Die Automatisierungspyramide mit Ergänzungen, (C) Peterjohann Consulting, 2022-2024

Abbil­dung 5: Die Auto­ma­ti­sie­rungs­py­ra­mi­de mit Ergänzungen

Anmer­kun­gen:

  • Es gibt auch ande­re Auto­ma­ti­sie­rungs­py­ra­mi­den mit vier bis sechs Stu­fen, die aber im Kern das Glei­che abbilden

→ Prä­sen­ta­tio­nen

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Lite­ra­tur

  • /Langmann21/ Rein­hard Lang­mann: Ver­netz­te Sys­te­me für die Auto­ma­ti­sie­rung 4.0. Bus­sys­te­me – Indus­tri­al Ether­net – Mobi­le Kom­mu­ni­ka­ti­on – Cyber-Phy­si­cal Sys­tems, Han­ser, Mün­chen 2021, ISBN 978–3‑446–46939‑6

Web­links

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