Automatisierungstechnik. - Quo vadis?

Transkript

1 Universität Stuttgart Institut für Automatisierungs- und Softwaretechnik Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. P. Göhner Automatisierungstechnik - Quo vadis? Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Peter Göhner anlässlich des Fest-Kolloquiums zum 75-jährigen Bestehen des Instituts für Automatisierungs- und Softwaretechnik 2010 IAS, Universität Stuttgart 1

2 Inhalt Automatisierungstechnik heute Automatisierungstechnik morgen Gesellschaftliche Verantwortung 2010 IAS, Universität Stuttgart 2

3 Womit beschäftigt sich die Automatisierungstechnik heute? Automatisierung technischer Produkte Automatisierung von Systemen Automatisierung technischer Anlagen 2010 IAS, Universität Stuttgart 3

4 Aufbau von automatisierten Systemen Automatisiertes System Mensch Viele gleiche Einzelsysteme Viele unterschiedliche Nutzer Viele technische Prozesse Automatisierungssystem Sensoren und Aktoren Technisches System Technischer Prozess Viele Sensoren und Aktoren Komplexe Prozesse 2010 IAS, Universität Stuttgart 4

5 Bezug zu anderen Disziplinen Ingenieurwissenschaften Naturwissenschaften z. B. Simulation, Optimierung z. B. Automobiltechnik, Mechatronik Wirtschaftswissenschaften z. B. Qualitätsmanagement, Kostenmanagement Automatisierungstechnik z. B. Verkehrsinformation, Gebäudedaten z. B. Gesundheit, Mensch-Maschine-Kommunikation Sozialwissenschaften Humanwissenschaften 2010 IAS, Universität Stuttgart 5

6 Heutige Herausforderungen Bedienung Systeme werden durch viele unterschiedliche Nutzer bedient Energieverbrauch Natürliche Energieressourcen gehen zur Neige flexibilisieren optimieren Automatisierte Systeme werden immer komplexer senken sicherstellen Kosten Life-Cycle-Kosten bestimmen Konkurrenzfähigkeit Verlässlichkeit Systeme müssen zuverlässig, verfügbar und sicher sein 2010 IAS, Universität Stuttgart 6

7 Bedienung Herausforderungen Nutzer haben unterschiedliche automatisierte Produkte Nutzer müssen Vielfalt an Funktionen und deren Bedienung beherrschen 2010 IAS, Universität Stuttgart 7

8 Bedienung - Wissenschaftliche Fragestellungen Selbsttätige Automatisierung Personalisierte Systeme und Benutzungsschnittstellen Device Based Education Themen am IAS Benutzerzentrierte Entwicklung, Selbstmanagement, Fernservice, Multimodale Benutzungsschnittstellen Beispiele am IAS 2010 IAS, Universität Stuttgart 8

9 Energieverbrauch - Herausforderungen Energiebedarf steigt rapide an Energiekosten steigen Energie ist entscheidender Wirtschaftsfaktor [ Reserven, Ressourcen und Verfügbarkeit von Energierohstoffen 2007, BGR, 2007] Aber: elektrische Energie wird nicht optimal eingesetzt Viele Systeme verbrauchen unnötig elektrische Energie 2010 IAS, Universität Stuttgart 9

10 Energieverbrauch - Wissenschaftliche Fragestellungen Energieoptimierung bei Engineering und Entwicklung Energieoptimierung im Betrieb von automatisierten Systemen Energieoptimierung durch Automatisierungstechnik Themen am IAS Modellbasierte elektrische Energieanalyse, Simulation des Energieverbrauchs, Energie-Kosten-Bilanzen Beispiele am IAS 2010 IAS, Universität Stuttgart 10

11 Kosten - Herausforderungen Engineering / Entwicklung Betrieb Produkte Gleiches System für viele unterschiedliche Kunden Stückkosten entscheidender Faktor Energiekosten spielen zentrale Rolle Wartung und Instandhaltung teuer im Vergleich zum Systempreis Anlagen Spezielles System für einen Kunden Engineering-Kosten entscheidender Faktor Energiekosten haben wachsenden Anteil an Produktionskosten Geringe Auslastung teuer für den Kunden Kosten entscheiden über Absatz und Konkurrenzfähigkeit 2010 IAS, Universität Stuttgart 11

12 Kosten - Wissenschaftliche Fragestellungen Wiederverwendung mechatronischer Komponenten Flexibilisierung im Betrieb Fernservices für Wartung und Diagnose Themen am IAS Modellgetriebene Entwicklung, Domain Engineering, Flexible Fertigungssysteme, Web-basierte Fernservices, Energieoptimierung Beispiele am IAS 2010 IAS, Universität Stuttgart 12

13 Verlässlichkeit - Herausforderungen Fehler in technischen Systemen sind teuer z. B. Anzahl der Rückrufaktionen von 1998 bis 2008 in der deutschen Automobilindustrie Anzahl [Kraftfahrtbundesamt, 2008] sind gefährlich z. B. Unfälle durch fehlerhafte Systeme IT-Angriffe auf technische Systeme Jahr 2010 IAS, Universität Stuttgart 13

14 Verlässlichkeit - Wissenschaftliche Fragestellungen Maßnahmen zur Steigerung der Zuverlässigkeit Zuverlässigkeitsanalysen im Lifecycle Sicherheit von automatisierten Systemen Themen am IAS IT-Schutzschichten für automatisierte Systeme, Modellbasiertes Testen, Adaptive Testfallpriorisierung, Zuverlässigkeit in frühen Phasen Beispiele am IAS 2010 IAS, Universität Stuttgart 14

15 Inhalt Automatisierungstechnik heute Automatisierungstechnik morgen Gesellschaftliche Verantwortung 2010 IAS, Universität Stuttgart 15

16 Zukünftige globale Problemfelder - Erderwärmung, Wasser, Abwasser, Luft Umwelttechnik - Energieerzeugung, Energieverteilung, Energienutzung Energietechnik - Zunehmende Verstädterung (Megacities) Mobilitätstechnik 2010 IAS, Universität Stuttgart 16

17 Verschiebung der Zielmärkte der Automatisierungstechnik Umsatz in Mrd. jährliches Wachstum 8% jährliches Wachstum 3% jährliches Wachstum 3% [BMU 2006, Roland Berger, 2006] 2010 IAS, Universität Stuttgart 17

18 Automatisierungstechnik bietet Lösungen für die Umwelttechnik Online-Analysesysteme Intelligente Sensorik Autonome Leitungsüberwachungssysteme für die Energietechnik Dezentrale Steuerungstechnik Smart Grid, Smart Metering, Smart Home, Smart City Energiemanagementsysteme für die Mobilitätstechnik Elektrische Antriebssysteme Intelligente Ladeinfrastruktur Integriertes Energiemanagement 2010 IAS, Universität Stuttgart 18

19 Zukünftige Herausforderungen Bedienung Systeme werden durch viele unterschiedliche Nutzer bedient flexibilisieren Kosten senken Life-Cycle-Kosten bestimmen Konkurrenzfähigkeit Systemsicht Systeme werden heute Automatisierte einzeln Systeme werden immer komplexer isoliert fachspezifisch betrachtet Energieverbrauch Natürliche Energieressourcen gehen zur Neige optimieren sicherstellen Verlässlichkeit Systeme müssen zuverlässig, verfügbar und sicher sein 2010 IAS, Universität Stuttgart 19

20 Systemsicht - Herausforderungen 2010 IAS, Universität Stuttgart 20

21 Systemsicht - Wissenschaftliche Fragestellungen Ganzheitliche, übergreifende Betrachtung der Systeme Vernetzung heterogener Systeme Flexibilisierung der Systeme Dynamische Kooperation der Systeme Autonomie der Systeme Themen am IAS Selbstmanagement, Selbstorganisation, Flexible Systeme, Agentenbasierte Systeme, Systemübergreifende Energieoptimierung Wandel von Automatisierungs- und Softwaretechnik zu Automatisierung und Systemintegration 2010 IAS, Universität Stuttgart 21

22 Inhalt Automatisierungstechnik heute Automatisierungstechnik morgen Gesellschaftliche Verantwortung 2010 IAS, Universität Stuttgart 22

23 Automatisierung und Gesellschaftliche Verantwortung Automatisierung ist Wachstumsmotor in Deutschland Weltmarktführer in vielen Bereichen Automatisierung ist kein Jobkiller sichert in Deutschland 5 Mio. Arbeitsplätze Automatisierung braucht kluge Köpfe Ingenieurmangel wird zur Bedrohung Automatisierung liefert Lösungen für aktuelle und zukünftige Herausforderungen Teil der Lösung, nicht des Problems [Automation 2020 Bedeutung und Entwicklung der Automation bis zum Jahr 2020, VDI GMA, 2009] 2010 IAS, Universität Stuttgart 23

24 Automatisierung ist Zukunft Keine Zukunft ohne Automatisierung! Roland Bent, Phoenix Contact GmbH Automation 2010, Baden-Baden 2010 IAS, Universität Stuttgart 24