Eine Serie in Kooperation mit KEM:

Warum sich jetzt der Schwenk auf offene, Linux-basierte Plattformen lohnt

Mit diesem Artikel beginnt eine vierteilige Serie zum Thema „Zukunftssicher automatisieren“, die ich gemeinsam mit Michael Corban, Chefredakteur von KEM Konstruktion/Automation, bestreite. In der KEM gibt es parallel dazu eine Trendumfrage „Lassen sich mit offenen, Linux-basierten Automatisierungsplattformen Forderungen von CRA und MVO leichter erfüllen?“, an der sich Bosch Rexroth, Keba, Phoenix Contact und Weidmüller beteiligt haben.

Zufällig zeitgleich hat die Marktübersicht Smart Automation auf diesem Portal ein Update erfahren.

Hier geht’s zum Artikel in der KEM.

Autor Ulrich Sendler

Die Grundlagen – was ist eine offene, Linux-basierte Automatisierungsplattform und welche Vorteile bietet sie?

In der Industrie dauert es aus guten Gründen länger als anderswo, bis sich Technologien durchsetzen. So ist es auch in der industriellen Produktion, in der Hardware und Software zur direkten Steuerung und Überwachung physischer Geräte, Prozesse und Infrastrukturen genutzt werden – auch OT, Operational Technology, genannt. Während Verbraucher und Büroanwender über Jahrzehnte Erfahrung mit der IT gesammelt haben und mittlerweile die Nutzung von Apps aus der Cloud oder vom Server auf Basis von Linux längst normal finden, gilt das bei OT nicht. Nun gibt es seit einigen Jahren offene, Linux-basierte Automatisierungsplattformen. Spätestens damit hält diese Technologie auch im Shopfloor Einzug. Mit vielen Vorteilen. Und neuen Herausforderungen.

Was ist 2026 Stand der Technik in der OT?

Software ist seit vielen Jahren auch in der Automatisierung der wichtigste Innovationstreiber. Um die Funktionsfähigkeit und Sicherheit von Maschinen und Geräten in der Produktion zu gewährleisten, haben die Hersteller aber bisher die Software ihrer Produkte abgeschottet. Proprietäre, hersteller- und hardwarespezifische Software ist heute vermutlich bei mehr als 90 Prozent aller Maschinen und Geräten in der Industrie im Einsatz.

Einer der entscheidenden Gründe waren die besonderen Anforderung an Sicherheit, Verfügbarkeit, Echtzeitfähigkeit und Stabilität: In der Produktionshalle, an der Maschine, am Laufband oder beim Roboter sind Ausfallzeiten extrem teuer und deshalb ein Unding, nicht selten sogar lebensgefährlich. Deshalb spielt hier die sichere Verfügbarkeit der Software – anders als bei Desktop oder Mobiltelefon – die zentrale Rolle. Mal eben ein Neustart geht hier gar nicht.

Linux war ursprünglich, wie MS Windows oder Mac OS, nicht echtzeitfähig. Gerätehersteller und Anbieter von Industrie-PCs nutzten zwar in weiten Bereichen das Betriebssystem, dass weltweit im Büro Standard ist: MS Windows. Aber für die unmittelbare Steuerung von Antrieben aller Art wurde zusätzlich hardwarenahe, echtzeitfähige Software verwendet: Embedded Software, üblicherweise fest mit der Hardware verbunden. Das hervorragende Funktionieren dieser speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) oder Programmable Logic Controller (PLC) war über Jahrzehnte zentraler Grund für den Erfolg von Maschinen und Hardware Made in Germany.

Abgesehen vom Desktop-Computer (weniger als 5%) hat sich Linux in vielen Bereichen als Standard durchgesetzt. Von allen Websites beispielsweise laufen zwischen 34 (ausdrücklich vermerkt) und 65 Prozent (von Experten geschätzt) auf Linux. Allein in Deutschland nutzen 70 bis 80 Prozent aller Smartphones und Tablets Linux als Betriebssystem, was vor allem an der Durchdringung des Marktes durch das Linux-basierte Android liegt. Bei Servern und Supercomputern ist die Verbreitung am stärksten. So laufen sämtliche der 500 schnellsten Supercomputer weltweit auf Linux.

Die Verbreitung in der Industrie hat in den letzten Jahren zugenommen, insbesondere in der Automobilindustrie und verschiedenen anderen Großkonzernen. Insgesamt gibt es darüber allerdings noch kaum Erhebungen.

Von einer offenen, Linux-basierten Plattform sprechen wir, wenn Linux als Betriebssystem einer für Erweiterungen und Änderungen offenen Software dient. Funktionalitäten werden vom Hersteller der Plattform dann in der Regel in Form von geprüften Apps bereitgestellt. Oft kümmern sich die Anbieter auch um die Sicherheit der von Kunden und anderen bereitgestellten Apps.

Solche Plattformen haben etliche deutsche und österreichische Unternehmen auf den Markt gebracht. Einerseits sind sie erfahrene Automatisierungsanbieter, die bisher ihre Hardware mit proprietärer Software verkauft haben, und die nun zu hardware-unabhängiger Software übergegangen sind. Beispiele hierfür sind Bosch Rexroth und Weidmüller. Andererseits sind es neue Unternehmen, die speziell für das Angebot offener Plattformen gegründet wurden. Dazu zählen etwa TTTech Computertechnik und Flecs Technologies. In der unabhängigen Marktübersicht Smart Automation sind alle bekannten Anbieter vertreten:

Bosch Rexroth mit ctrlX AUTOMATION, FLECS Technologies mit FLECS, German Edge Cloud mit ONCITE DPS, Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mit netFIELD, KEB Automation KG mit NOA, KEBA AG mit Kemro X, Phoenix Contact mit PLCnext Technology, SALZ Automation mit SALZ Controller, TTTech Computertechnik AG mit Nerve, WAGO mit WAGO OS und WAGO ctrlX OS, und Weidmüller mit u-OS.

Fast alle sind offen für eine Nutzung ihrer Plattform für die Hardware beliebiger Hersteller. Und alle sind offen für Apps von diversen Quellen: vom Endanwender, zum Beispiel dem Maschinenbetreiber; von Herstellern von Geräten oder Maschinen; oder von anderen Entwicklern, die im Umfeld der Automatisierung, im Internet der Dinge (IoT), ein Geschäftsmodell verfolgen.

Mit diesen Plattformen positionieren sich die Hersteller als Softwareanbieter. Der Zugang zur Plattform ist getrennt von irgendwelcher Hardware erhältlich. Es ist für die meisten Anbieter ein noch ungewohntes Geschäft. Und vorläufig auch ein Geschäft, das – vor allem im Vergleich zu Maschinen, Geräten und Motoren – direkt nur sehr wenig Umsatz bringt.

Die großen Vorteile

Unabhängigkeit: Mit dem Einsatz einer Linux-basierten Plattform öffnet sich für den Anwender eine Welt, die vergleichbar ist mit dem Smartphone. Apps und Tools aller Art sind kostenlos oder zu erschwinglichen Preisen einfach herunterzuladen. Für eine neue Funktionalität muss nicht der Hersteller angefragt werden. Stattdessen sucht man unter den frei verfügbaren, standardisierten Apps aus.

Da die Gemeinschaft der Entwickler von Container-Apps riesig ist, gibt es für sehr viele Funktionalitäten und Features bereits fertige und praxiserprobte Apps. Das erspart dem Anwender viel Zeit und Geld, was sonst in die eigene Entwicklung oder in die Bestellung beim Hardwarelieferanten geflossen wäre. Und natürlich ergeben sich daraus auch enorme Einsparungen für die Plattformanbieter, die nicht alles selbst entwickeln müssen.

Schnelligkeit/Flexibilität: Um eine neue Anforderung zu erfüllen, ist der Weg extrem kurz. Statt langwieriger Verhandlungen des Anwenders mit dem Lieferanten eines proprietären Systems und Warten auf herkömmliche Softwareentwicklung und Testen ist selbst ein kleines Team im eigenen Haus sehr schnell in der Lage, eine passende App zu finden oder selbst zu entwickeln und zu installieren.

Die Entwicklung von Container-Apps folgt bei Anwendern wie Plattformherstellern den modernsten Methoden der Softwareentwicklung, die eine schnellere und automatisierte Bereitstellung von Anwendungen über Continuous Integration/Continuous Deployment (CI/CD) erlauben.

Vernetzung/Community: Nutzer wie Anbieter offener Linux-Plattformen sind nicht mehr allein. Sie können sich auf die Erfahrung und das Wissen einer sehr großen Community stützen. Oft haben die Anbieter für ihre Partner und Kunden eine eigene Community eingerichtet, die den Austausch gezielt unterstützt.

Nutzung von IT einschließlich KI für Automatisierung: Mit den offenen Plattformen ist ein Ende der Abschottung von OT für IT absehbar. In der IT-Welt vorhandene Tools und Lösungen können mit und auf den Plattformen genutzt werden. Der wichtigste Punkt dürfte hier in der nächsten Zeit die Nutzung von KI für die Automatisierung der Produktion sein. Und die Nutzung von Sicherheitstools.

Mit Kubernetes, Docker, der Asset Administration Shell (AAS) (oder Verwaltungsschale) von Industrie 4.0 und Margo gibt es bereits eine Reihe von Standards, die die gemeinsame Nutzung von Apps in der Fertigung erleichtern.

Nutzung von Hardwaredaten für IoT: IoT, das Internet of Things, ist schon älter als Industrie 4.0. Doch die abgeschottete OT hat es bisher äußerst schwierig gemacht, an Daten von Hardware und aus dem Betrieb von Maschinen und Geräten für eine intelligente Nutzung zu kommen. Mit offenen Linux-Plattformen öffnet sich dafür nun die Tür sehr weit. Jetzt ist es nur noch die Aufgabe, die Datennutzung sicher und sinnvoll zu gestalten. Aber auch dafür können nun IT-Tools genutzt werden, die bereits erprobt sind.

Skalierbarkeit: Mit den App-Plattformen kommt nun auch die Industrie in die Lage, einmal erstellte Software beliebig oft und auch mit anderer Hardware wiederzuverwenden oder mit Partnern zu teilen. Skalierbarkeit kommt in der Automatisierung an.

Kosten: Langfristig oder sogar mittelfristig, also ohne die unmittelbar für den Umstieg auf offene Linux-Plattformen notwendigen Kosten – etwa neue Fachkräfte oder Schulungen –, ist die Nutzung günstiger, weil eine große Menge günstiger oder sogar kostenloser Software an Stelle teurer, proprietärer Systeme zur Verfügung steht. Aber der größte Nutzen wird sich einstellen, weil die Öffnung des Shopfloors für die IT eine smarte Automatisierung erlaubt, die Zeit und Kosten spart, etwa durch Predictive Maintenance. Und die neues Geschäft im IoT ermöglicht, das auf den reichlich vorhandenen Daten aus dem Hardware-Betrieb aufsetzt.

Geopolitische Unabhängigkeit: Die politischen Umbrüche in der Welt, die disruptive Veränderung der Weltordnung, die völlige Unberechenbarkeit des mächtigsten Mannes der Welt, Donald Trump, und der mit ihm eng vernetzten Hyperscaler von Amazon bis Microsoft – die offenen, Linux-basierten Plattformen bieten auch die Chance, sich von den großen IT-Herstellern unabhängig zu machen.

Die Herausforderungen

Natürlich sind so viele Vorteile nicht geschenkt zu haben. Die Mitarbeiter beim Maschinenbauer oder Automatisierer, die sich bisher um Embedded Software und SPS gekümmert haben, sind vor allem bewandert in den Besonderheiten der Hardware und Software der Hersteller, mit denen ein Unternehmen bisher gearbeitet hat. Für sie ist Container-Software oft ein Fremdwort, erst recht Linux, Docker, AAS oder Margo.

Aber die Experten sind leichter zu finden als Experten für proprietäre Systeme. Denn einerseits sind die genannten Fremdworte für Berufsanfänger keineswegs fremd. Im Gegenteil erwarten sie von einem guten Arbeitgeber genau das: dass sie die Kenntnisse aus der Ausbildung sofort und sinnvoll einsetzen können. Andererseits werden sich auf Stellenangebote nun auch Experten aus der IT bewerben. Auch bei den Plattformanbietern selbst sind Spezialisten im Team, die aus ganz anderen Anwendungsbereichen kommen.

Es ist schon in der nächsten Zeit eher umgekehrt: Wer nicht auf offene Standards setzt, sondern auf die alten, monolithischen Systeme, wird Schwierigkeiten bekommen, sein Personal zu halten und neue Leute zu finden.

Und dennoch: Das Denken, der Mindset, für die Umstellung auf offene Plattformen ist ein anderer. Software Defined Automation (SDA) ist inzwischen ein Schlagwort. Aber die Realität in den Industrieunternehmen von diskreter Fertigung über Robotik bis Prozessindustrie sieht anders aus. Das Gewohnte hat den Mindset der Teams in der Automatisierung geprägt. Der Umsatz wird vorwiegend noch mit Produkten gemacht, in denen Apps keine Rolle spielten. Aber das Neue ist schon überall zu spüren.

„Wir erleben im Moment ein regelrechtes Erwachen in der Industrie. Plötzlich sind Standards wie offenes Linux, AAS, Kubernetes und Docker gefragt. Catena-X und vor allem Manufacturing-X werden praxistauglich. Vielleicht werden gerade diese Themen auch zu einem neuen Aufschwung in der Fertigungsindustrie und zu einer „Demokratisierung“ der Produktion, unabhängig von einzelnen großen Anbietern, beitragen.“ So Uwe Schnepf, der bei Hilscher Gesellschaft für Systemautomation für das Produktsegment netFIELD zuständig ist, ein Quereinsteiger in der Fertigungsindustrie mit jahrzehntelanger IT- und Cloud-Erfahrung.

Werner Paulin, nach seiner Zeit bei den Automatisierern B&R und Lenze heute selbständiger Berater mit VarionImpact, ist sich sicher: „Die Zeit ist reif für offene Automatisierung. Wer das in der Industrie zu spät versteht, wird sehr bald ein Problem bekommen. Die Investitionen in diesen Wandel sind ein wichtiger Teil der Lösung, mit der die Industrie aus dem gegenwärtigen Tal von Unsicherheiten kommen kann.“

Für diese Artikelserie sind KEM und der Autor im intensiven Gespräch mit zahlreichen Experten, die aus der eigenen Arbeit zum Verständnis des gegenwärtigen Wandels zu offenen Plattformen Stellung nehmen.