Die Bewertung industrieller Kommunikationsprotokolle erfolgt üblicherweise anhand zentraler technischer und strategischer Kriterien. Besonders relevant sind die folgenden vier Aspekte:
1. Echtzeitfähigkeit und Determinismus: In zahlreichen Automatisierungsanwendungen – etwa bei synchronisierter Mehrachsenbewegung oder anspruchsvollen Verpackungsprozessen – sind deterministisches Verhalten und minimale Latenzen unerlässlich. Protokolle wie Ethercat oder Sercos bieten extrem kurze Zykluszeiten von unter einer Millisekunde und werden daher oft in der Antriebstechnik eingesetzt. Auch Profinet IRT oder Powerlink liefern hohe Echtzeitleistungen mit entsprechender Hardwareunterstützung. Ethernet/IP und Modbus TCP sind für viele Standardanwendungen geeignet, benötigen aber mitunter Optimierungen für strenge Echtzeitanforderungen. Fazit: In der Antriebstechnik ist Geschwindigkeit unverzichtbar.
2. Skalierbarkeit und Topologie-Flexibilität: Ein zukunftssicheres Netzwerk muss sich sowohl für einzelne Maschinen oder Geräte als auch für verteilte Produktionssysteme eignen. Protokolle wie Profinet und Ethernet/IP lassen sich flexibel skalieren und unterstützen unterschiedliche Netzwerkarchitekturen wie Linien-, Stern- oder Ringtopologien. Darüber hinaus ermöglichen sie ihren etablierten feldbusbasierten Vorgängern Profibus und Devicenet eine schrittweise Migration zu den moderneren Ethernet-basierten Protokollen. Das erleichtert den Umstieg von Profibus auf Profinet sowie von Devicenet auf Ethernet/IP. Implementierungen, etwa auf Basis von WLAN oder zukünftig auch 5G, erweitern das Einsatzspektrum. Fazit: Skalierbarkeit bedeutet mehr als Größe – es geht um Anpassungsfähigkeit im gesamten Lebenszyklus.
3. Interoperabilität und Ökosystemunterstützung: Die Leistungsfähigkeit eines Netzwerks hängt nicht allein von seiner technischen Spezifikation ab, sondern auch vom verfügbaren Ökosystem: Herstellerunterstützung, Tool-Integrationen und Kompatibilität mit Engineering-Systemen sind entscheidend. Profibus und Profinet profitieren z.B. von der engen Verankerung im Siemens-Umfeld, Ethernet/IP ist im Ökosystem von Rockwell Automation stark vertreten. In Asien dominiert CC-Link IE, insbesondere durch Mitsubishi Electric. Zunehmend etablieren sich auch herstellerunabhängige Standards wie OPC UA, die durch plattformneutrale Datenmodelle eine herstellerübergreifende Kommunikation ermöglichen. Fazit: Das Ökosystem zählt oft mehr als das Protokoll selbst.
4. Diagnosefähigkeit und Wartbarkeit: Ungeplante Stillstände entstehen oft durch nicht erkannte Probleme. Für einen zuverlässigen Betrieb sind daher Diagnosefunktionen unerlässlich. Moderne Netzwerke liefern umfassende Informationen über Gerätestatus, Fehlerquellen und Signalqualität. Funktionen wie I&M (Identification & Maintenance) bei Profinet oder Diagnosedaten im CIP-Protokoll unterstützen die vorausschauende Wartung und ermöglichen eine deutlich beschleunigte Fehlerbehebung im Störungsfall.
Fazit: Netzwerkdiagnose ist kein Luxus – sie schützt vor Stillstand.
Weitere Anforderungen an industrielle Netzwerke
Zusätzlich zu diesen sehr protokollnahen Entscheidungskriterien kommen weitere Anforderungen wie IT-Sicherheit und digitale Integration hinzu.
Cybersecurity: Mit der zunehmenden Vernetzung industrieller Anlagen steigt auch das Risiko gezielter Cyberangriffe. Entsprechend entwickeln sich die Protokolle weiter: Verschlüsselung (z.B. TLS), Authentifizierung, rollenbasierte Zugriffskontrollen und segmentierte Netzwerke gehören heute zum Stand der Technik. Beispiele dafür, wie Sicherheitsmechanismen aus der IT zunehmend in die OT-Welt übergehen sind CIP Security für Ethernet/IP, Modbus Security oder die verschiedenen Sicherheitsklassen von Profinet.
Digitalisierung und IT/OT-Konvergenz: Netzwerke bilden die Grundlage für die digitale Transformation der industriellen Produktion. Protokolle wie OPC UA oder MQTT sowie Technologien mit Time-Sensitive Networking (TSN) ermöglichen die durchgängige Datenübertragung vom Sensor bis in die Cloud. Sie schaffen die Basis für Anwendungen wie Fernwartung, KI-gestützte Prozessoptimierung, Edge Computing und umfassende Analysefunktionen.
Fazit: Die besten Netzwerke übertragen nicht nur Daten – sie schaffen Mehrwert.
Marktstruktur: Fragmentiert und regional differenziert
Trotz technischer Konvergenzen ist der Markt für industrielle Netzwerke weiterhin stark segmentiert. Unterschiedliche regionale Verbreitung, bestehende Installationslandschaften und herstellerspezifische Ökosysteme tragen zu einer Vielfalt der eingesetzten Protokolle bei. Laut der aktuellen Studie zu Marktanteilen industrieller Netzwerke von HMS Networks existieren weltweit über 20 Protokolle mit relevanten Marktanteilen. Während Ethernet-basierte Systeme weiter an Bedeutung gewinnen, zeichnet sich keine globale Dominanz eines einzelnen Netzwerks ab.
Strategischer Ausblick: Flexibilität als Erfolgsfaktor
Angesichts der Heterogenität am Markt ist nicht die Wahl eines bestimmten Netzwerks entscheidend, sondern die Fähigkeit, sich flexibel an verschiedene Kommunikationsstandards anzupassen. Unternehmen, die sich für offene, interoperable Lösungen entscheiden, profitieren von einer schnelleren Markteinführung durch universelle Kommunikationsschnittstellen, geringeren Integrationskosten und der Möglichkeit, ihre Absatzmärkte zu erweitern, in dem sie die in den verschiedenen Regionen etablierten Netzwerke unterstützen.
