Prozessindustrie Instrumentierung & Steuerung Ausblick 2026-2035: Smart Field, Offene Steuerung, Doppelte Sicherheit

Prozessindustrie Instrumentierung & Steuerung Ausblick 2026-2035: Intelligente Feldgeräte, offene Steuerung und doppelte Sicherheit

Kernübergreifender Trend: intelligente Hardware, vollständige Ethernet-Vernetzung, offene und entkoppelte Architektur, vorausschauende Wartung, KI-Unterstützung statt Ersatz der Echtzeitsteuerung, obligatorische funktionale Sicherheit und Cybersicherheit, tiefe heimische Substitution und ein Talentwechsel von reiner Hardware-Betrieb und -Wartung zu einer Software-Hardware-Hybridlösung. Dieser Ausblick skizziert den wahrscheinlichen Weg für die Instrumentierung und Steuerung in der Prozessindustrie von 2026 bis 2035.

1. Feldgeräte-Schicht: von 4–20 mA "dummen" Geräten zu digitaler intelligenter Sensorik

• Ethernet-APL wird sich allmählich zum Mainstream-Feldbus für neue Großprojekte entwickeln, während HART und FF sich auf Brownfield-Upgrades zurückziehen. APL liefert Zweidraht-Stromversorgung plus Hochgeschwindigkeits-Ethernet und ist eigensicher, wodurch der analoge Datenengpass beseitigt wird; HART dominiert weiterhin die installierte Basis.
• Edge-Diagnostik wird die Erkennung von Prozessanomalien hinzufügen: Transmitter, die Verschmutzung, Verstopfung oder Korrosionsvorläufer erkennen, und Stellventile, die interne Verschleiß und Erosion bewerten – wodurch Reparaturen zu einer Vorabwarnung werden.
• Mehrparameter-, integrierte Instrumente und Online-Analysatoren werden sich verbreiten und so Probenahme- und Vorbehandlungssysteme reduzieren.
• Drahtlos wird Brownfield- und schwer zu verdrahtende Punkte ergänzen, aber SIS-Sicherheitskreise werden weiterhin festverdrahtete Verbindungen bevorzugen.
• Stellventile: Intelligente Stellungsregler werden zum Standard mit vollständigen Lebenszyklusdaten; elektrische Antriebe gewinnen in einigen Anwendungen gegenüber pneumatischen an Marktanteil.

2. Steuerungssystemarchitektur: von geschlossenen DCS zu offenen, verteilten, entkoppelten Systemen

Traditionelle zentrale DCS werden sich in Richtung elektronischer Marshalling- und verteilter E/A bewegen, wodurch Kabeltrassen, Mehrkernkabel und Schrankanzahlen reduziert werden. Das offene Automatisierungskonzept O-PAS fördert die Entkopplung von Hardware und Software und die Freiheit von der Abhängigkeit von einem einzigen Anbieter, obwohl die Sicherheits-SIS ein hochzuverlässiges geschlossenes System beibehält, wobei die Offenheit für nicht sicherheitsrelevante Bereiche priorisiert wird. Die ISA-95-Pyramide flacht ab, da OT und IT konvergieren; Edge-Computing sinkt in die Steuerungsschicht für nicht-Echtzeit-Analysen, während die Echtzeitsteuerung eine lokale geschlossene Schleife bleibt. DCS/SIS werden nativ Schnittstellen für digitale Zwillinge und OPC UA tragen, wobei SIL-Bewertung und -Zertifizierung zu einer harten Schwelle für neue Projekte werden. Die Cloud erweitert die Fernüberwachung und -analyse, ersetzt aber nicht die lokale Kernsteuerung.

3. Die reale Position der KI: Entscheidungen unterstützen, niemals kritische Sicherheitssteuerungen übernehmen

Reife Anwendungen umfassen die vorausschauende Wartung von Instrumenten, Stellventilen und Antrieben auf Basis von Diagnosedaten; die Identifizierung von Prozessanomalien, die Unterstützung von Bedienern, das Management von Alarmfluten und die virtuelle Inbetriebnahme; sowie Engineering-Aufgaben wie die Erstellung von Spezifikationen und die Abfrage von Fehlerfällen. Die Grenze ist klar: Große Modelle werden nicht direkt an SIS-Verriegelungen oder kritischen PID-Echtzeit-Regelkreisen beteiligt sein, die Determinismus, geringe Latenz und Überprüfbarkeit erfordern. Die heutige industrielle KI verwendet hauptsächlich Modelle zur Fusion von Mechanismen und Daten. Digitale Zwillinge werden weit verbreitet sein, mit vollständigen Instrumentierungsdaten als Grundlage.

4. Änderungen bei Design, Beschaffung, Bau und Betrieb & Wartung

Das Design verlagert sich zur virtuellen Inbetriebnahme und zur digitalen Lieferung – ein vollständiges digitales Instrumentierungsmodell anstelle von nur Papierzeichnungen. Die Beschaffung erfordert APL-Kompatibilität, OPC UA, Geräte-Diagnostik und Cybersicherheitsfähigkeiten über die Leistung hinaus, da heimische DCS, SIS, Transmitter und Stellventile von "nutzbar" zu "gut nutzbar" übergehen. Der Bau vereinfacht die Feldverdrahtung und erhöht gleichzeitig die Anforderungen an die Inbetriebnahme von Netzwerken und explosionsgeschützten Schaltern. Betrieb & Wartung transformiert sich: vom Festziehen von Schrauben, dem Austausch von Messgeräten und der Verdrahtung zur Fehlerbehebung im Netzwerk, zur Analyse von Diagnosedaten, zur Modellvalidierung, zur SIL-Überprüfung und zur Cybersicherheitsinspektion.

5. Doppelte Sicherheit: Funktionale Sicherheit und industrielle Cybersicherheit parallel

Funktionale Sicherheit gemäß IEC 61511 macht SIS und SIL-Lebenszyklusmanagement zu einer routinemäßigen Unternehmensaufgabe, nicht zu einem einmaligen Projektpunkt. Industrielle Cybersicherheit tritt in den täglichen Betrieb & Wartung ein: Zonierung und Isolierung, Zugriffskontrolle, Geräte-Schwachstellen- und Firmware-Management. Da APL und Ethernet-Instrumente die Angriffsfläche erweitern, müssen Instrumentierungsingenieure grundlegende Cybersicherheit verstehen.

6. Talentwechsel

Traditionelle Fähigkeiten – Prinzipien der Instrumentierung, Schleifenkalibrierung, Kabeltrassen, Explosionsschutz, DCS-Konfiguration, Feldinbetriebnahme – werden nicht verschwinden. Neue erforderliche Fähigkeiten umfassen industrielle Netzwerke (Ethernet, APL, OPC UA, Switch-Fehlerbehebung), das Lesen von Diagnosedaten für vorausschauende Wartung, Grundlagen der funktionalen Sicherheit und SIL, Grundlagen der Cybersicherheit, Kenntnisse über digitale Zwillinge und KI-Tools sowie Prozess-Mechanismus-Verständnis. Diejenigen, die nur verdrahten und Messgeräte austauschen können, werden eine Fähigkeitslücke aufweisen.

7. Realistische Einschränkungen

Die riesige installierte Basis bedeutet, dass 4–20 mA und HART langfristig koexistieren werden, wobei der hybride Alt-Neu-Betrieb die Norm ist; KI und APL sind teuer, daher rüsten kleine und mittlere Unternehmen nur langsam nach; die Lücke bei den Verbundtalenten ist groß; und die Sicherheitsgrundlage bleibt unverändert – Sicherheitsverriegelungen bevorzugen Festverdrahtung, und neue Technologien werden zuerst in nicht sicherheitsrelevanten Szenarien erprobt.

8. Kurzfristig (2026–2030) und mittelfristig (2030–2035)

Kurzfristig: APL beginnt mit Batch-Pilotprojekten in neuen Großprojekten, während Upgrades HART-basiert bleiben; vorausschauende Wartung, Alarmmanagement und virtuelle Inbetriebnahme werden in großem Maßstab eingeführt; heimische DCS/SIS und Stellventil-Anteile steigen weiter. Mittelfristig: Ethernet-Feldgeräte werden zum Mainstream in neuen Projekten; offene Automatisierung verbreitet sich; die vollständige digitale Lieferung über den gesamten Lebenszyklus wird zum Standard; und das "Erfassen–Analysieren–Unterstützen–Menschlich-bestätigte Ausführung" Smart-Plant-Modell nimmt Gestalt an – obwohl vollständig unbemannte autonome Chemieanlagen schwer zu realisieren bleiben.