Man könnte meinen, die klassische Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) habe ausgedient. In den Werkhallen laufen allerdings Maschinen, deren Sicherheitsfunktionen fest in zertifizierter Steuerungstechnik verankert sind. Erfahren Sie, wie Fertigungsunternehmen ihren Bestand trotzdem agil gestalten können.
Symbolbild topsoft
Die Nürnberger Fachmesse SPS – Smart Production Solutions, einst nach der Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) benannt, rückt im November die Software-definierte Industrie in den Fokus [1]. Nach einer Studie von Bain & Company werden Software, Datenplattformen und KI-gestützte Ebenen bis 2030 mehr als die Hälfte der Gewinne in der industriellen Automatisierung auf sich vereinen, während die traditionelle Steuerungsebene nicht länger den profitabelsten Kern bildet [2].
Die SPS gilt in der Debatte deshalb mitunter schon als Relikt, das durch Edge- oder Cloud-Software ersetzt werden sollte [3]. In den Werkhallen des Maschinen- und Anlagenbaus stösst diese Vision allerdings an harte Grenzen, denn dort laufen Anlagen, die auf 15 bis 30 Jahre Betrieb ausgelegt sind, Taktzeiten im einstelligen Millisekundenbereich verlangen und deren Not-Halt-Ketten fest in zertifizierter Hardware verankert sind. Gleichzeitig sollen dieselben Betriebe immer schneller auf neue Varianten und Aufträge reagieren. Das eigentliche Dilemma verläuft damit weniger zwischen alter und neuer Technik als zwischen Stabilität und Wandlungsfähigkeit.
Die SPS gilt in der Debatte deshalb mitunter schon als Relikt, das durch Edge- oder Cloud-Software ersetzt werden sollte [3]. In den Werkhallen des Maschinen- und Anlagenbaus stösst diese Vision allerdings an harte Grenzen, denn dort laufen Anlagen, die auf 15 bis 30 Jahre Betrieb ausgelegt sind, Taktzeiten im einstelligen Millisekundenbereich verlangen und deren Not-Halt-Ketten fest in zertifizierter Hardware verankert sind. Gleichzeitig sollen dieselben Betriebe immer schneller auf neue Varianten und Aufträge reagieren. Das eigentliche Dilemma verläuft damit weniger zwischen alter und neuer Technik als zwischen Stabilität und Wandlungsfähigkeit.
Schichtung statt Ablösung
Einen Ausweg bietet eine geschichtete Architektur, in der die SPS ihre Stärken behält. Auf der untersten Ebene verbleiben harte Echtzeit, die direkte Ansteuerung von Antrieben, Ventilen und Sensoren sowie sämtliche Sicherheitsfunktionen. Darüber dient eine Ausführungsschicht als Schnittstelle, welche die auf der SPS gekapselten Maschinenfunktionen abstrahiert und Feldbusdaten in aufrufbare Dienste übersetzt. Die oberste Ebene, meist auf einem Edge-Rechner, koordiniert schliesslich ganze Prozessketten. Als Faustregel gilt: Je zeitkritischer und sicherheitsrelevanter eine Funktion ist, desto näher bleibt sie an der Steuerung, während variable und datengetriebene Abläufe dagegen in die Softwareebene wandern.
Der Skill als technischer Vertrag zwischen Automatisierung und Software
Das Bindeglied zwischen diesen Ebenen bilden sogenannte Skills. Dabei handelt es sich um klar abgegrenzte Fähigkeiten einer Maschine wie etwa das Schliessen eines Greifers oder das Positionieren einer Achse. Für die aufrufende Ebene spielt es dabei keine Rolle, ob dahinter IEC-61131-Code auf der SPS oder eine Python-Anwendung auf einem Edge-Gerät steckt. Entscheidend ist der Vertrag nach aussen, der festlegt, welche Parameter ein Skill braucht, welche Rückmeldungen er liefert und woran ein übergeordnetes System erkennt, ob er bereit, aktiv, abgeschlossen oder gestört ist. Einheitliche Zustandsmodelle wie PackML sorgen dafür, dass sich Funktionen unterschiedlicher Komponenten gleichartig orchestrieren lassen. Soll ein Pick-and-Place-Vorgang künftig anders ablaufen, muss nur die Reihenfolge der Skill-Aufrufe auf der Edge-Ebene angepasst werden. Der sicherheitsrelevante Steuerungscode bleibt dabei unangetastet.
In der Praxis lässt sich das an der Produktionsinsel PHUKET der SmartFactory-KL in Kaiserslautern beobachten, in der fünf vernetzte Roboter skillbasiert zusammenarbeiten [4]. Ein in Python programmierter Controller auf dem Edge-Gerät ruft dort die vorbereiteten Funktionen parametriert ab und koordiniert den Gesamtablauf, während die klassische Steuerung weiterhin Bewegung und Sicherheit verantwortet. Auf der Messe im November zeigt die Forschungsinitiative, wie skillbasierte Produktionsmodule die Fähigkeiten einer Anlage von ihrer technischen Umsetzung trennen [5].
In der Praxis lässt sich das an der Produktionsinsel PHUKET der SmartFactory-KL in Kaiserslautern beobachten, in der fünf vernetzte Roboter skillbasiert zusammenarbeiten [4]. Ein in Python programmierter Controller auf dem Edge-Gerät ruft dort die vorbereiteten Funktionen parametriert ab und koordiniert den Gesamtablauf, während die klassische Steuerung weiterhin Bewegung und Sicherheit verantwortet. Auf der Messe im November zeigt die Forschungsinitiative, wie skillbasierte Produktionsmodule die Fähigkeiten einer Anlage von ihrer technischen Umsetzung trennen [5].
Vom Auftrag bis zur Achse
Die Orchestrierungsebene wird damit zur neuen Nahtstelle zwischen Fertigung und Unternehmenssoftware, weil sie Aufträge und Rezepturen verwaltet und direkt an ERP- und MES-Systeme angebunden werden kann. Lässt sich eine neue Variante aus vorhandenen Fähigkeiten zusammensetzen, übermittelt das ERP-System die Auftrags- und Rezepturdaten an die Edge-Ebene, die daraus die passende Abfolge bestehender Skills ableitet – ohne dass die Steuerung umprogrammiert werden muss. Für den variantenreichen Maschinen- und Anlagenbau, den auch ERP-Anbieter wie Proalpha zu ihren Kernbranchen zählen, entsteht so eine durchgängige Linie von der Kundenanforderung bis zur einzelnen Achse.
Der Umbau beginnt ohne Eingriff in die Steuerung
Für den Weg dorthin empfiehlt sich ein schrittweises Vorgehen. Zunächst wird der bestehende SPS-Code analysiert und nach Echtzeit- und Sicherheitsanforderungen klassifiziert. Anschliessend werden geeignete Funktionen gekapselt und als Skills bereitgestellt. Darauf aufbauend wandert die übergeordnete Sequenzlogik auf die Edge-Plattform, während zeitkritische und sicherheitsrelevante Funktionen weiterhin auf der SPS verbleiben. Am Ende lassen sich neue Prozessketten und Abläufe auf der Edge-Ebene flexibel anpassen, ohne dass dafür der sicherheitskritische SPS-Code geändert werden muss.
Als Einstieg eignet sich ein auf 90 Tage angelegtes Pilotprojekt in einer überschaubaren, unkritischen Fertigungszelle, um das stabile Zusammenspiel zwischen Edge-Ebene und SPS-Skills im laufenden Betrieb zu validieren. Mindestens ebenso wichtig wie die Technik ist dabei die Organisation, denn Automatisierungsingenieure aus der OT und Softwareentwickler aus der IT sollten vom ersten Tag an mit einheitlichen Spezifikationswerkzeugen arbeiten.
Als Einstieg eignet sich ein auf 90 Tage angelegtes Pilotprojekt in einer überschaubaren, unkritischen Fertigungszelle, um das stabile Zusammenspiel zwischen Edge-Ebene und SPS-Skills im laufenden Betrieb zu validieren. Mindestens ebenso wichtig wie die Technik ist dabei die Organisation, denn Automatisierungsingenieure aus der OT und Softwareentwickler aus der IT sollten vom ersten Tag an mit einheitlichen Spezifikationswerkzeugen arbeiten.
Fazit: Evolution statt Revolution
Ob die Software-definierte Fabrik gelingt, entscheidet sich am Umgang mit dem Bestand. Wer die SPS abschaffen will, riskiert genau die Stabilität, von der die Produktion lebt. Wer ihre Funktionen hingegen gezielt kapselt und die übergeordnete Ablauflogik auf eine Softwareebene verlagert, kann Abläufe so flexibel ändern, wie Markt und Kunden es verlangen. Damit wird das Brownfield vom Innovationshemmnis zum Fundament einer flexiblen Fertigung.
Quellen
[1] Automationspraxis (11. September 2026): SPS 2026 rückt Industrial AI und Software Defined Industry in den Fokus: automationspraxis.industrie.de/news/sps-2026-rueckt-industrial-ai-und-software-defined-industry-in-den-fokus/
[2] Bain & Company (13. April 2026): Fast 50 Prozent der Umsätze in der industriellen Automatisierung werden bis 2030 auf KI basieren: www.bain.com/de/ueber-uns/presse/pressemitteilungen/germany/2026/bain-studie-industrielle-automatisierung/
[3] Beyond Buzzwords (September 2026): Skill-basierte Automatisierung – Die Software-definierte Fabrik. Whitepaper: beyondbuzzwords.de/hubfs/BB_Blog/downloads/PDF/BB-Whitepaper-Software-definierte-Fabrik.pdf
[4] SmartFactory-KL (18. Mai 2026): SmartFactory-KL & Yaskawa zeigen skillbasierte Produktion: smartfactory.de/smartfactory-kl-yaskawa-zeigen-skillbasierte-produktion/
[5] Industrial Production (28. September 2026): SPS 2026: SmartFactory-KL zeigt Software Defined Industry: www.industrial-production.de/software/sps-2026--smartfactory-kl-zeigt-software-defined-industry.htm
[2] Bain & Company (13. April 2026): Fast 50 Prozent der Umsätze in der industriellen Automatisierung werden bis 2030 auf KI basieren: www.bain.com/de/ueber-uns/presse/pressemitteilungen/germany/2026/bain-studie-industrielle-automatisierung/
[3] Beyond Buzzwords (September 2026): Skill-basierte Automatisierung – Die Software-definierte Fabrik. Whitepaper: beyondbuzzwords.de/hubfs/BB_Blog/downloads/PDF/BB-Whitepaper-Software-definierte-Fabrik.pdf
[4] SmartFactory-KL (18. Mai 2026): SmartFactory-KL & Yaskawa zeigen skillbasierte Produktion: smartfactory.de/smartfactory-kl-yaskawa-zeigen-skillbasierte-produktion/
[5] Industrial Production (28. September 2026): SPS 2026: SmartFactory-KL zeigt Software Defined Industry: www.industrial-production.de/software/sps-2026--smartfactory-kl-zeigt-software-defined-industry.htm
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