Integrierte Scada-Lösung bei Vald. Birn
Erfolgreicher Brückenschlag zwischen IT und OT
Digitale Lösungen im Scada-Umfeld haben den Schritt von der Konzeptphase in die Praxis erfolgreich gemeistert. Als wichtige Komponente der Digitalisierung bringen sie viele spürbare Verbesserungen, wie ihr Einsatz in einer der größten Gießereien Europas zeigt. Im nächsten Schritt gilt es, die Implementierung vertikal integrierter Lösungen weiter zu vereinfachen.
Bild: Siemens AGSie bilden Brücken zwischen IT, Automatisierung und Produktion: Scada-Systeme bereiten Produktionsdaten zu nutzbringenden Informationen auf, unterstützen den Informationsfluss zwischen IT und OT (Betriebstechnik, Operational Technology) und helfen bei Entscheidungsprozessen auf allen Ebenen eines Unternehmens. Insgesamt nimmt die Digitalisierung der Industrie zunehmend konkrete Formen an, wie die Ergebnisse des Bain IoT Customer Surveys zeigen: Gaben 2016 nur unter 40 Prozent der befragten Unternehmen an, sich mit der Implementierung digitaler Use Cases zu befassen, waren es 2018 bereits 60 Prozent. Allerdings gibt es nach wie vor Hürden, die die Implementierung von Anwendungen rund um Industrie 4.0 behindern - und diese Hürden haben sich aus Sicht der Unternehmen in den vergangenen Jahren nur wenig verändert. Nach Bedenken hinsichtlich der Cybersecurity von Systemen und Anlagen nennen knapp 30 Prozent der befragten Industrieunternehmen die Integration zwischen Informationstechnik (IT) und den Systemen in der Produktion (OT) als eines der Haupthindernisse bei der Digitalisierung von Prozessen.
Bild: Siemens AG
Bild: ©Oliver Mandetzky/Getty ImagesAutomatierung und IT wachsen zusammen
Moderne Scada-Systeme leisten genau in diesem Bereich weit mehr als die Steuerung und Visualisierung von Prozessen. Sie sammeln und archivieren Daten und Informationen auf Produktionsebene wie Produktionszahlen, Qualitätsdaten oder Fehlerhäufigkeiten für eine oder auch mehrere Linien oder Anlagen und bereiten diese zu Kennzahlen auf. Diese Funktionen können sowohl im Zusammenspiel von unterschiedlichen Standorten als auch mit der ERP- oder Cloud-Ebene implementiert werden. Gleichzeitig verarbeiten Scada-Systeme auch Daten aus der Unternehmens-IT oder Manufacturing Execution Systems (MES) beispielsweise als Informationen für die Produktionssteuerung. Bei diesen Anwendungen zeigt sich, dass die Grenzen zwischen Automatisierung und IT zunehmend fließend werden: Aufgaben, die bislang klassisch zentral in einem Leitsystem lagen, können auch von intelligenten Einheiten in der Produktion übernommen werden. Umgekehrt werden produktionsnahe Funktionen wie die Optimierung von Instandhaltungsmaßnahmen manchmal auch in die IT oder Cloud verlagert.
Bild: Siemens AG
Bild: Siemens AGIntegrierte Lösung im Paintshop
Dass sich Scada-Systeme bei der Digitalisierung von Prozessen auch in der Praxis bewähren, zeigt ein Projekt aus Dänemark. Dort hat ein Betrieb in der Metallverarbeitung für einen neuen Paintshop zur Oberflächenbehandlung die gesamte Automatisierung, Instandhaltung und Datenanalyse in eine einzige Scada-Lösung auf Basis von Simatic WinCC integriert. In den Mittelpunkt rückten die Verantwortlichen des Unternehmens Vald. Birn A/S im dänischen Holstebro drei Aufgaben: die Chargendokumentation, das Instandhaltungsmanagement und datenbasierte Prozessoptimierung. Der neue Paintshop bei Vald. Birn ergänzt die Gießerei und die vorhandenen Kapazitäten für die Bearbeitungsmöglichkeiten um komplexe Oberflächenbehandlungen. Der Kernprozess besteht aus 26 Verarbeitungsstationen mit Becken, in denen Gussteile unterschiedlich bearbeitet werden. Je nach Charge durchlaufen die Teileträger die definierten Stationen in unterschiedlicher Reihenfolge und müssen während des gesamten Prozesses nachverfolgt werden. Das Scada-System steuert die Chargenprozesse und erfasst und archiviert alle Produktions- und Chargendaten mit dem AddOn PM-Quality anhand der Träger-ID inklusive Trends, Meldungen und Snapshots. Diese Daten werden anschließend in einem Bericht zur Verfügung gestellt und fünf Jahre in einer Datenbank zur Dokumentation und zum Beschwerdemanagement aufbewahrt. Zusätzlich können sich die Benutzer an jeder der Stationen mit dem Firmenausweis per RFID-Leser anmelden. Dazu wurde Simatic WinCC um Funktionen der zentralen Benutzerverwaltung erweitert. Durch die Integration der Benutzerverwaltung in das Scada-System erhält Vald. Birn wertvolle Informationen zu den einzelnen Chargen - beispielsweise zu Handling-Zeiten. So kann das Unternehmen seine Prozesse optimieren. Umgekehrt erhalten die Mitarbeiter an der Station über das System nicht nur die relevanten Informationen zum Bearbeitungsschritt, sondern können bei Problemen auch direkt Unterstützung anfordern - beispielsweise eine Wartungsanforderung auslösen. Diese Wartungsanforderung wird wie alle Instandhaltungsmaßnahmen ebenfalls im Scada-System durch PM-Maint verwaltet. Vald. Birn kann so die Wartung der Anlage auf der Grundlage von Betriebsstunden und Nutzungszyklen planen, die passenden Wartungsunterlagen zur Verfügung stellen und die Maßnahmen unmittelbar im System dokumentieren und archivieren. Diese integrierte Instandhaltung ist die zweite zentrale Aufgabe der Scada-Lösung und bringt im Betrieb viele Vorteile. In der zentralen WinCC-Leitwarte haben die Mitarbeiter Zugriff sowohl auf aktuelle als auch auf archivierte Chargen- und Instandhaltungsdaten und können Aufträge nach Priorität vergeben. Eines der Highlights dabei ist die Integration von Simatic WinCC und der Simatic Notifier App. Über diese Lösung werden Benachrichtigungen direkt an Smart Devices wie eine Smart Watch gesendet. Dadurch werden die Servicemitarbeiter bei einer Störung sofort benachrichtigt und können ohne Zeitverlust das Problem identifizieren und zielgerichtet beheben. Neben der Instandhaltungsplanung können die Mitarbeiter in der Leitwarte auch Kennzahlen definieren, auswerten und die Ergebnisse direkt in das Scada-System und die HMI-Stationen (Human Machine Interface) in der Anlage zurückspielen. Auf diese Weise werden die Mitarbeiter in der Produktion vor Ort mit Daten zu Qualität oder Produktivität versorgt, was die Mitarbeitermotivation steigern und Entscheidungsprozesse transparenter machen kann. Die Vorteile dieser integrierten Lösung liegen dabei nicht nur in der ausgezeichneten Transparenz der Prozesse und Informationen sondern auch in effizienten Prozessen beim Engineering und der Instandhaltung.
Baustein für eine effiziente IT/OT-Integration
Auch bei der Integration von IT-Systemen unterstützen Scada-Systeme den Anwender. So unterstützt Simatic WinCC standardmäßig die Kommunikation über OPC UA und bietet Schnittstellen zu Cloud-Systemen über MQTT oder MindConnect. Das System vereinfacht darüber hinaus auch die Anbindung an unterschiedliche MES-Anwendungen, um zum Beispiel Handlingsaufträge aus dem MES anzunehmen und den Auftragsstatus zurückzuspielen. Mit dem Add-On PM-MES-Interface steht eine standardisierte und dokumentierte API für das MES zur Verfügung, mit der ein Anwender die Schnittstelle ohne Programmierung konfigurieren kann. Das verringert den Integrationsaufwand auf beiden Seiten erheblich. Eines der häufigsten Argumente gegen eine Digitalisierung von Prozessen - die schwierige Integration von IT und OT - fällt somit wohl weg. Und wie das Beispiel aus Dänemark zeigt, lassen sich datenbasierte Aufgaben und Services schon heute mit einem entsprechend vielseitigen Scada-System mit oft nur wenig Aufwand lösen.
bei Siemens.
Digitale Lösungen im Scada-Umfeld haben den Schritt von der Konzeptphase in die Praxis erfolgreich gemeistert. Als wichtige Komponente der Digitalisierung bringen sie viele spürbare Verbesserungen, wie ihr Einsatz in einer der größten Gießereien Europas zeigt. Im nächsten Schritt gilt es, die Implementierung vertikal integrierter Lösungen weiter zu vereinfachen.
Bild: Siemens AGSie bilden Brücken zwischen IT, Automatisierung und Produktion: Scada-Systeme bereiten Produktionsdaten zu nutzbringenden Informationen auf, unterstützen den Informationsfluss zwischen IT und OT (Betriebstechnik, Operational Technology) und helfen bei Entscheidungsprozessen auf allen Ebenen eines Unternehmens. Insgesamt nimmt die Digitalisierung der Industrie zunehmend konkrete Formen an, wie die Ergebnisse des Bain IoT Customer Surveys zeigen: Gaben 2016 nur unter 40 Prozent der befragten Unternehmen an, sich mit der Implementierung digitaler Use Cases zu befassen, waren es 2018 bereits 60 Prozent. Allerdings gibt es nach wie vor Hürden, die die Implementierung von Anwendungen rund um Industrie 4.0 behindern - und diese Hürden haben sich aus Sicht der Unternehmen in den vergangenen Jahren nur wenig verändert. Nach Bedenken hinsichtlich der Cybersecurity von Systemen und Anlagen nennen knapp 30 Prozent der befragten Industrieunternehmen die Integration zwischen Informationstechnik (IT) und den Systemen in der Produktion (OT) als eines der Haupthindernisse bei der Digitalisierung von Prozessen.
Bild: Siemens AGBild: ©Oliver Mandetzky/Getty ImagesAutomatierung und IT wachsen zusammen
Moderne Scada-Systeme leisten genau in diesem Bereich weit mehr als die Steuerung und Visualisierung von Prozessen. Sie sammeln und archivieren Daten und Informationen auf Produktionsebene wie Produktionszahlen, Qualitätsdaten oder Fehlerhäufigkeiten für eine oder auch mehrere Linien oder Anlagen und bereiten diese zu Kennzahlen auf. Diese Funktionen können sowohl im Zusammenspiel von unterschiedlichen Standorten als auch mit der ERP- oder Cloud-Ebene implementiert werden. Gleichzeitig verarbeiten Scada-Systeme auch Daten aus der Unternehmens-IT oder Manufacturing Execution Systems (MES) beispielsweise als Informationen für die Produktionssteuerung. Bei diesen Anwendungen zeigt sich, dass die Grenzen zwischen Automatisierung und IT zunehmend fließend werden: Aufgaben, die bislang klassisch zentral in einem Leitsystem lagen, können auch von intelligenten Einheiten in der Produktion übernommen werden. Umgekehrt werden produktionsnahe Funktionen wie die Optimierung von Instandhaltungsmaßnahmen manchmal auch in die IT oder Cloud verlagert.
Bild: Siemens AGBild: Siemens AGIntegrierte Lösung im Paintshop
Dass sich Scada-Systeme bei der Digitalisierung von Prozessen auch in der Praxis bewähren, zeigt ein Projekt aus Dänemark. Dort hat ein Betrieb in der Metallverarbeitung für einen neuen Paintshop zur Oberflächenbehandlung die gesamte Automatisierung, Instandhaltung und Datenanalyse in eine einzige Scada-Lösung auf Basis von Simatic WinCC integriert. In den Mittelpunkt rückten die Verantwortlichen des Unternehmens Vald. Birn A/S im dänischen Holstebro drei Aufgaben: die Chargendokumentation, das Instandhaltungsmanagement und datenbasierte Prozessoptimierung. Der neue Paintshop bei Vald. Birn ergänzt die Gießerei und die vorhandenen Kapazitäten für die Bearbeitungsmöglichkeiten um komplexe Oberflächenbehandlungen. Der Kernprozess besteht aus 26 Verarbeitungsstationen mit Becken, in denen Gussteile unterschiedlich bearbeitet werden. Je nach Charge durchlaufen die Teileträger die definierten Stationen in unterschiedlicher Reihenfolge und müssen während des gesamten Prozesses nachverfolgt werden. Das Scada-System steuert die Chargenprozesse und erfasst und archiviert alle Produktions- und Chargendaten mit dem AddOn PM-Quality anhand der Träger-ID inklusive Trends, Meldungen und Snapshots. Diese Daten werden anschließend in einem Bericht zur Verfügung gestellt und fünf Jahre in einer Datenbank zur Dokumentation und zum Beschwerdemanagement aufbewahrt. Zusätzlich können sich die Benutzer an jeder der Stationen mit dem Firmenausweis per RFID-Leser anmelden. Dazu wurde Simatic WinCC um Funktionen der zentralen Benutzerverwaltung erweitert. Durch die Integration der Benutzerverwaltung in das Scada-System erhält Vald. Birn wertvolle Informationen zu den einzelnen Chargen - beispielsweise zu Handling-Zeiten. So kann das Unternehmen seine Prozesse optimieren. Umgekehrt erhalten die Mitarbeiter an der Station über das System nicht nur die relevanten Informationen zum Bearbeitungsschritt, sondern können bei Problemen auch direkt Unterstützung anfordern - beispielsweise eine Wartungsanforderung auslösen. Diese Wartungsanforderung wird wie alle Instandhaltungsmaßnahmen ebenfalls im Scada-System durch PM-Maint verwaltet. Vald. Birn kann so die Wartung der Anlage auf der Grundlage von Betriebsstunden und Nutzungszyklen planen, die passenden Wartungsunterlagen zur Verfügung stellen und die Maßnahmen unmittelbar im System dokumentieren und archivieren. Diese integrierte Instandhaltung ist die zweite zentrale Aufgabe der Scada-Lösung und bringt im Betrieb viele Vorteile. In der zentralen WinCC-Leitwarte haben die Mitarbeiter Zugriff sowohl auf aktuelle als auch auf archivierte Chargen- und Instandhaltungsdaten und können Aufträge nach Priorität vergeben. Eines der Highlights dabei ist die Integration von Simatic WinCC und der Simatic Notifier App. Über diese Lösung werden Benachrichtigungen direkt an Smart Devices wie eine Smart Watch gesendet. Dadurch werden die Servicemitarbeiter bei einer Störung sofort benachrichtigt und können ohne Zeitverlust das Problem identifizieren und zielgerichtet beheben. Neben der Instandhaltungsplanung können die Mitarbeiter in der Leitwarte auch Kennzahlen definieren, auswerten und die Ergebnisse direkt in das Scada-System und die HMI-Stationen (Human Machine Interface) in der Anlage zurückspielen. Auf diese Weise werden die Mitarbeiter in der Produktion vor Ort mit Daten zu Qualität oder Produktivität versorgt, was die Mitarbeitermotivation steigern und Entscheidungsprozesse transparenter machen kann. Die Vorteile dieser integrierten Lösung liegen dabei nicht nur in der ausgezeichneten Transparenz der Prozesse und Informationen sondern auch in effizienten Prozessen beim Engineering und der Instandhaltung.
Baustein für eine effiziente IT/OT-Integration
Auch bei der Integration von IT-Systemen unterstützen Scada-Systeme den Anwender. So unterstützt Simatic WinCC standardmäßig die Kommunikation über OPC UA und bietet Schnittstellen zu Cloud-Systemen über MQTT oder MindConnect. Das System vereinfacht darüber hinaus auch die Anbindung an unterschiedliche MES-Anwendungen, um zum Beispiel Handlingsaufträge aus dem MES anzunehmen und den Auftragsstatus zurückzuspielen. Mit dem Add-On PM-MES-Interface steht eine standardisierte und dokumentierte API für das MES zur Verfügung, mit der ein Anwender die Schnittstelle ohne Programmierung konfigurieren kann. Das verringert den Integrationsaufwand auf beiden Seiten erheblich. Eines der häufigsten Argumente gegen eine Digitalisierung von Prozessen - die schwierige Integration von IT und OT - fällt somit wohl weg. Und wie das Beispiel aus Dänemark zeigt, lassen sich datenbasierte Aufgaben und Services schon heute mit einem entsprechend vielseitigen Scada-System mit oft nur wenig Aufwand lösen.
bei Siemens.
Siemens AG
Dieser Artikel erschien in IT&Production 6 (Juli August) 2020 - 16.07.20.Für weitere Artikel besuchen Sie www.it-production.com
