Zu den Ideen einer Industrie 4.0 gehört auch die smarte Fabrik, in der sich die Systeme selbst lenken. Die daraus resultierende dynamische Rekonfiguration erhöht die Komplexität eines Produktionssystems deutlich. Mit einer Visualisierungslösung wie der kürzlich freigegebenen Scada-Anwendung PSI-Jscada von Psipenta sollen sich die Zustände dennoch übersichtlich steuern und überwachen lassen.

Bild: Psipenta Software Systems GmbH

Eine wesentliche Eigenschaft der ‚Smart Factory‘ ist die Fähigkeit zur Neukonfiguration des Produktionssystems. Dies führt zu veränderten Eigenschaften und Parametern der beteiligten Fertigungssysteme. Dazu benötigt die neue Fertigungssteuerung ein stets aktuelles Abbild des zu beeinflussenden Produktionssystems. Die Ergebnisse dieser dynamischen Neukonfiguration in der sogenannten resilenten Fabrik muss den am Produktionsprozess beteiligten Menschen vermittelt werden. Es geht dabei nicht nur um die einzelne Komponente, sondern um das gesamte Produktionssystem beziehungsweise sinnvolle Teile davon.

Fertigungstechnik visualisieren

Eine Möglichkeit, den aktuellen Zustand des Produktionssystems auf einfache Weise darzustellen, sind Visualisierungslösungen. Es wird zukünftig nicht mehr nur darum gehen, Anlagenzustände und Betriebsparameter lokal darzustellen, sondern auch ortsbezogene Informationen zu vermitteln und zur Beeinflussung der Abläufe in der Produktion zu nutzen. Mit der PSI Scada-Lösung steht ein skalierbares Werkzeug zur Erfüllung dieser Aufgabenstellung und für die Visualisierung des Zustands der Fertigungstechnik zur Verfügung. Die Topologie der Fertigung kann auf einfache Weise modelliert und entsprechend des Layouts dargestellt werden. Die notwendige Verbindung mit der Automatisierungstechnik erfolgt auf der Basis einer lösungseigenen Maschinendatenerfassung.

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Die Kopplung mit dem Fertigungsprozess ist konfigurierbar und basiert auf Standardprotokollen und Interfaces, zum Beispiel OPC UA, Web Services und Datenbank-Schnittstellen. Die erhobenen Daten wie Zähler, Messwerte, Zustandsinformationen, Energiedaten oder auch Produktdaten können nach frei definierbaren Regeln aufbereitet und verknüpft werden. Historische Daten liefern Hinweise über die Stabilität und Verfügbarkeit der technischen Systeme in der Fertigung. Die Auswertung der Maschinendaten von hochentwickelten Sensoren oder der Maschinensteuerung selbst ermöglichen die gezielte Analyse der Fertigungsprozesse. Im Vordergrund stehen dabei Aspekte wie Anlagen- verfügbarkeit, Maschinenlaufzeit oder auftragsbezogene Daten wie Mengen, Zeiten oder Qualitätsinformationen.

Kontinuierlicher Verbesserungsprozess

Die fortlaufende Auswertung dieser Daten unterstützt den kontinuierlichen Verbesserungsprozess. Signale aus dem Produktionssystem können in der MDE- oder Scada-Anwendung zur automatisierten Auslösung von Instandhaltungs- maßnahmen oder für die präventive Wartung genutzt werden. Die Scada-Lösung lässt die Definition von virtuellen Datenpunkten zu. Diese stellen eine Verknüpfung mehrerer ‚echter‘ Datenquellen dar. So sind auch komplexere Zusammenhänge der Prozess- und Betriebsdaten einer Anlage darstell- und auswertbar. In Zukunft wird es ebenfalls möglich sein, mittels hochentwickelter Analytik diese Daten zur Steuerung des gesamten Produktionssystems zu nutzen.

Die MDE verbindet die Auftrags- mit den Prozessdaten. So ist es beispielsweise möglich, die Betriebsparameter einer Maschine konkreten Produkten zuzuordnen. Informationen zur Produktqualität in der Verbindung mit den unmittelbar erhobenen Prozessdaten erlauben die gezielte Optimierung des Produktions- prozesses unter Qualitäts- und Effizienzgesichtspunkten.

Wandlungsfähige Fertigungssysteme

Die weitere Entwicklung der Scada-Lösung geht in zwei Richtungen: Visualisierung von Maschinen-, Prozess- und Auftragsdaten in der Verbindung mit einer maschinenorientierten 2D- oder 3D-Darstellung der Produktionsanlagen und die Abbildung der Verortung von Auftrags- und Warenflüssen in einem konkreten Fabriklayout. Die zukünftig erwartete Möglichkeit der dynamischen Um- konfiguration eines Fertigungssystems kann so auf einfache Art und Weise den Prozessbeteiligten vermittelt werden. Die Entkopplung der Darstellung des Produktionssystems selbst von der Anzeige der Datenpunkte ermöglicht sehr flexible und für unterschiedliche Benutzergruppen anpassbare Visualisierungen. Entsprechend der Rolle eines Benutzers werden die Informationen angezeigt, die der jeweilige Anwender zur Erfüllung seiner Aufgaben im gegebenen Kontext benötigt.

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Die Scada-Lösung geht in ihrer Funktionalität über die heute übliche Mensch-Maschine-Schnittstelle hinaus beziehungsweise ergänzt diese um auftrags- bezogene Informationen. Die Visualisierung kann nicht nur zur Darstellung der Betriebsparameter, sondern auch zur Umplanung von Aufträgen, manuellen Auslösung von Störungen, Anzeige von Material- beständen und vielem mehr genutzt werden. Einer der wichtigsten Treiber zukünftiger Entwicklungen im Segment der Fertigungsfeinplanung und -überwachung wird die notwendige tiefe Integration der Planungs- mit der Prozessebene sein. MDE- und Scada-Komponenten als ‚man in the middle‘ zwischen Planung und Automatisierung helfen bei der effizienten und wirkungsvollen Umsetzung zunehmend dynamischerer Anforderungen an die Produktionsprozesse. Atomisierte Nachfrage und damit ‚Stückzahl Eins‘ erfordern neue Steuerungskonzepte der Fertigung.

Ein weiterer Trend ist der Übergang von der einfachen Steuerung zu einer Produktionsregelung, das heißt die aktuellen Parameter des Produktionssystems werden in die Planung zurück gekoppelt. Dies erfordert einfache und möglichst standardisierte Schnittstellen zwischen dem Prozess und den unterschiedlichen Planungsebenen. Adaptive Lösungen, die verändernde Umwelt- und Markt- bedingungen berücksichtigen, tragen der erhöhten Dynamik der Produktionsprozesse Rechnung.

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