Durch die Untersuchung konkreter Anwendungsfälle und Sicherheitsarchitekturen wird deutlich, wie „ambitioniertes Denken“ auch in der Prozessindustrie Realität werden kann und warum jetzt der richtige Zeitpunkt dafür ist.
Wofür steht das „X“ in GAIA-X, Manufacturing-X und Process-X? Anfänglich lag der Fokus wohl auf „eXchange“, dem Austausch von Informationen. Angesichts des Produktionsrückgangs von 20 % in der deutschen Chemieindustrie seit 2021 erscheint jedoch eine andere Bedeutung plausibler: Das „X“ könnte die Technologiebranche des Silicon Valley repräsentieren, genauer gesagt das visionäre Denken radikaler Innovationen, die um das Zehnfache gesteigert werden.
Das sind hochtrabende Worte, die die technischen und finanziellen Realitäten völlig auszublenden scheinen. Dennoch gibt es Grund zum Optimismus: Jahrzehntelange intensive Zusammenarbeit zwischen einer Reihe wichtiger Anwender-, Hersteller- und Normungsorganisationen hat die zunehmend automatisierte Integration von Geräten, Systemen, Prozessen und Anwendungen innerhalb und außerhalb der industriellen Kernprozesse ermöglicht und damit eine solide Grundlage für eine echte digitale Revolution in der Prozessindustrie geschaffen.
NOA als Grundlage für sicheren OT/IT-Datenaustausch.
Die NAMUR Open Architecture (NOA) ist ein 2016 eingeführtes und seitdem kontinuierlich weiterentwickeltes Konzept. Sie ermöglicht IT-Anwendungen den sicheren Zugriff auf Daten von Prozessleitsystemen – dem Herzstück der chemischen, petrochemischen und pharmazeutischen Produktion – ohne die Integrität der Leitsysteme zu beeinträchtigen. NOA trennt den traditionellen Automatisierungsbereich von einem neuen Bereich der Überwachung und Optimierung (M+O), der enger mit der IT- und IoT-Welt verknüpft ist.
Ein zentrales Element ist die Verwendung von PA-DIM (Process Automation Device Information Model) als Implementierung des NOA-Informationsmodells. Es ermöglicht eine semantisch standardisierte Beschreibung der wichtigsten Daten von OPC-UA-basierten Feldgeräten und stellt damit einen revolutionären Fortschritt für die Interoperabilität dar. Dieses Ergebnis ist eine Zusammenarbeit zwischen der FDT Group, der FieldComm Group, ISA 100 WCI, NAMUR, ODVA, der OPC Foundation, PROFIBUS und PROFINET International, VDMA und ZVEI.
NOA für Neu- und Bestandsanlagen:
NOA ermöglicht zweierlei: In Neuanlagen (Greenfield-Anlagen), die zunehmend auf moderne Technologien wie das MTP-Verfahren (Module Type Package) und Ethernet-basierte APL-Feldgeräte setzen, kann der Austausch großer Datenmengen im M+O-Bereich deutlich beschleunigt werden. In Bestandsanlagen (Brownfield-Anlagen) lassen sich Prozessdaten einfach und zuverlässig aus der zentralen Prozessautomatisierung extrahieren und somit für Überwachungs- und Optimierungsanwendungen außerhalb der Prozessleitsysteme nutzen. In einem Pilotprojekt im Industriepark Höchst wird derzeit eine Bestandsanlage mithilfe von 4-20-mA-Feldgeräten, die Daten mit minimalem Aufwand über den NOA-Kanal mittels HART, PROFIBUS und einem NOA-Gateway übertragen können, NOA-konform nachgerüstet. Dies ist Teil des laufenden NOA-Implementierungsprojekts, einer Kooperation zwischen NAMUR und ZVEI. Die Ergebnisse werden auf der NAMUR-Mitgliederversammlung im November 2025 präsentiert.
Prozess-X: Automatisierte digitale Zusammenarbeit zwischen Unternehmen
Wenn NOA die digitale Transformation innerhalb eines Fertigungsunternehmens beschleunigt, was könnte erreicht werden, wenn Unternehmen entlang der gesamten Lieferkette auf automatisierte Weise digital zusammenarbeiten könnten?
ZVEI präsentierte auf der diesjährigen Hannover Messe ein innovatives Beispiel: den Anwendungsfall „Vorhersage der Dampferzeugung“ aus der NAMUR-Initiative Process-X. Durch die intelligente Vernetzung von Energieunternehmen, dem Betreiber des Industrieparks und verschiedenen Prozesswärmeverbrauchern kann die verfügbare Energie im Voraus mit der benötigten Prozesswärme abgeglichen werden. Dies spart CO₂-Emissionen und senkt die Kosten.
Datenräume bieten eine zuverlässige Umgebung und bilden die Grundlage für die digitale Zusammenarbeit zwischen Unternehmen. Hier können Unternehmen Informationen sicher, vertraulich und standardisiert austauschen und gleichzeitig die volle Kontrolle über ihre Daten behalten. Das bedeutet, dass Daten nicht zentral in einer Cloud gespeichert, sondern direkt zwischen den Unternehmen ausgetauscht werden, ohne dass diese die notwendige Infrastruktur selbst entwickeln müssen. Die ersten Datenraumanbieter haben sich beispielsweise mit Cofinity-X für die Catena-X-Initiative in der Automobilindustrie etabliert. Doch auch ohne einen etablierten Datenraumanbieter können und sollten Unternehmen der Prozessindustrie die Voraussetzungen für einen automatisierten internen Datenaustausch schaffen. Neben NOA (Network of Architecture) lässt sich dies durch eine Management-Schnittstelleninfrastruktur mit semantischer Parametereinstellung erreichen.
Administration
Shell (AAS) wurde als digitaler Zwilling bzw. digitale Managementschnittstelle für Industrieanlagen im Rahmen einer Kooperation zwischen der Industrie-4.0-Plattform und zahlreichen Forschungseinrichtungen, Industriepartnern und Normungsorganisationen entwickelt und wird kontinuierlich weiterentwickelt. Die Industrial Digital Twin Association (IDTA) koordiniert die Beschreibung der AAS selbst und die Erstellung sogenannter Submodelle für die AAS, welche die Dateninteroperabilität für spezifische Anwendungsfälle gewährleisten. Ein gutes Beispiel hierfür ist das ZVEI-Submodell „Digitales Typenschild für Industrieanlagen“, das auch im KI-sy Twin-Projekt verwendet wird.
Das Asset-Management-System (AAS) ist ein digitales Repository aller relevanten Informationen zu einer Anlage, unterteilt in Submodelle. Es ist modular, maschinenlesbar und basiert auf standardisierten Submodellen. Ähnlich dem NOA PA-DIM-Informationsmodell verwendet es semantische Identifikatoren wie IEC CDD (Common Data Dictionary) oder eCl@ss zur eindeutigen Datenbeschreibung und unterstützt etablierte Formate wie JSON, XML und OPC UA. Dadurch eignet es sich ideal für die sichere Extraktion von Daten, die zuvor in Prozessleitsystemen vorhanden, aber ohne erheblichen Aufwand extern nicht zugänglich waren, wie beispielsweise NOA-Automatisierungspyramidendaten. Diese Daten können anschließend ohne Übersetzungen oder manuelle Datenzuordnung über das AAS zwischen Unternehmen ausgetauscht werden.
Das KI-sy Twin-Projekt: Umfassende Kommunikation vom Feldgerät bis zur Cloud.
Im KI-sy Twin-Projekt entwickeln Fraunhofer IFF und IOSB-INA gemeinsam mit Industriepartnern einen neuen mobilen Demonstrator für die Digitalisierung. Die industrielle Hardware eines mobilen Demonstrators (siehe Foto) wird in einem produktionsnahen System mit Modellen des maschinellen Lernens, AAS und Datenraumtechnologie kombiniert. AAS bildet dabei die zentrale Schnittstelle.
Informationen von industriellen Sensoren und Feldgeräten des Steuerungssystems sowie von neu hinzugefügten Sensoren werden in das PA-DIM-Format übertragen und über ein NOA-Gateway dem AAS zugeordnet. Für Komponenten, bei denen dies nicht automatisch möglich ist, oder zum weiteren Vergleich werden Komponenten-AAS mithilfe von Large Language Models (LLMs) erstellt. Diese dienen auch der Zuordnung der Anlagenstruktur als AAS. Alle Komponenten sind sicher in eine nach IEC 62443 zertifizierte Moxa-Firewall integriert. Die Architektur der Demonstrationsanlage basiert auf dem NOA-Sicherheitskonzept.
Produktionsbezogene Systeme wie CAE, ERP und Datahub sind mit diesem digitalen Abbild verbunden. Werden Änderungen am AAS vorgenommen, beispielsweise durch einen Geräteaustausch, werden diese Systeme benachrichtigt. Sie entscheiden dann selbstständig, in welchem Umfang ein Benutzereingriff erforderlich ist oder ob die Änderungen automatisch angewendet werden können. Sven Schiffner vom Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und Automatisierung (IFF) in Magdeburg erklärt: „Die im Projekt geplanten Implementierungen ermöglichen den einfachen Einsatz digitaler Werkzeuge auch in bestehenden Anlagen. Anlagenbetreiber können wertvolle personelle Ressourcen effizienter einsetzen und durch die Integration neuer Sensoren zusätzliche Daten einfacher erfassen. Wir entwickeln eine Sprache, die alle Systeme sprechen: AAS.“ Auf der NAMUR-Mitgliederversammlung im November 2025 präsentieren die Projektteilnehmer die Herausforderungen und Best Practices und geben wertvolle Hinweise für ähnliche Projekte. Der Demonstrator wird dort vorgestellt und die Teilnehmer haben die Möglichkeit, ihn selbst auszuprobieren.
Sicherheit als Wegbereiter:
Ein durchdachtes Sicherheitskonzept ist für die digitale Transformation der Prozessindustrie unerlässlich. Vor NOA war die Öffnung der Automatisierungspyramide undenkbar. Mit einem robusten Sicherheitskonzept für NOA und der Integration von AAS kann die digitale Zusammenarbeit zwischen Unternehmen über Datenräume Realität werden – ohne unkalkulierbare Produktionsrisiken.
Fazit und Ausblick:
Die Kombination von Technologien wie NOA, AAS und standardisierten Informationsmodellen bildet die technische und semantische Grundlage für die skalierbare Digitalisierung der Prozessindustrie. Sie ermöglicht die Reduzierung von CO₂-Emissionen, senkt den Energieverbrauch und schont Ressourcen, während gleichzeitig regulatorische Anforderungen intelligent erfüllt werden. Zudem bietet sie den Mitarbeitern eine Plattform für den automatisierten Austausch von Daten, Wissen und Innovationen, wodurch die Produktivität deutlich gesteigert werden kann.
Dies stellt eine historische Chance für die deutsche Prozessindustrie dar – von der Chemie und Petrochemie bis hin zur Pharma- und Lebensmittelproduktion. In Europa und insbesondere in Deutschland existiert ein Ökosystem aus Verbänden, Forschungseinrichtungen und Unternehmen sowie ein Netzwerk von Experten, die gemeinsam mit großem Engagement neue Standards und Technologien entwickeln, die weltweit Maßstäbe setzen werden. Standardisierung und Implementierung erfordern jedoch noch etwas mehr Innovationsgeist. Daher kann der Wirtschaftsbericht des VCI für 2030 mit Spannung erwartet werden.
