Die intelligente Fertigung braucht informierte Operator

Siemens case history Elettrica77 MTP serie Unified Comfort Panel
Bild: Siemens AG

Die Anforderungen an moderne Fertigungslinien sind enorm: Sie sollen hochproduktiv und dabei möglichst effizient arbeiten, sich leicht bedienen lassen und gleichzeitig maximal flexibel sein. Je mehr unterschiedliche Konfigurationen und Technologien jedoch in der Fertigung eingesetzt und kombiniert werden, desto komplexer wird das Arbeitsumfeld sowohl für die Teams in Produktion und Instandhaltung, aber auch in der Betriebsführung und -optimierung. Umso wichtiger ist es daher, dass Maschinen und Anlagen den Menschen dabei unterstützen, fundierte und auf belastbaren Daten beruhende Entscheidungen zu treffen. Im Kern geht es um zwei zentrale Fragen: Was macht die Maschine oder Anlage gerade? Was muss ich jetzt tun? Die Antworten auf diese Fragen liefert die Anlagen- oder Maschinenvisualisierung: Sie macht Informationen zum Prozess und zum Status der Maschine zugänglich und hilft den Operatorteams dabei, die richtigen Entscheidungen zu treffen.

Integration als Aufgabe für Automation und Visualisierung

Fehlt eine solche anlagenübergreifende Visualisierung, verschenken Unternehmen in der Regel viel Potenzial in ihren Prozessen. Wenn Informationen aufwendig aus unterschiedlichen Systemen erfasst und zusammengetragen werden müssen, kann es leicht zu Fehlern oder Fehlinterpretationen kommen. Zudem kann das Bedienpersonal nur mit einer gewissen Zeitverzögerung auf Änderungen im Prozess reagieren, und ohne eine einheitliche Diagnose werden Fehler womöglich zu spät erkannt. Nicht zuletzt müssen die Teams für die unterschiedlichen Bediensysteme und Visualisierungen geschult werden, was zusätzlich Zeit und Geld kostet. All diese Probleme können sich mit einer nutzerzentrierten, einheitlichen Visualisierung für Maschinen und Anlagen vermeiden lassen, die gleichsam weitere Vorteile entlang des gesamten Maschinen- oder Anlagenlebenszyklus zu realisieren hilft.

Mit Standards einfacher zur Visualisierung

Schon während der Planungsphase lässt sich mit den passenden Technologien die Grundlage für eine harmonische, skalierbare Visualisierung legen. Beim Visualisierungssystem Simatic WinCC Unified werden Visualisierungen einmal entwickelt und können dann sowohl auf Bedienpanels als auch auf Bedien-PCs genutzt werden. Mit den Simatic HMI Unified Comfort Panels lassen sich dabei auch erhöhte Anforderungen an Hygiene oder auch bei den Umgebungsbedingungen abdecken, sodass eine Vielzahl von Anwendungen mit einem System abgedeckt werden kann. Über standardisierte Bibliothekselemente für Prozessobjekte lässt sich sicherstellen, dass z.B. ein Ventiltyp in der Visualisierung immer gleich dargestellt wird und die gleiche Funktionalität in der Bedienung besitzt. So sollen sich die Anwender schneller in der Visualisierung zurechtfinden. Mit diesen Bibliotheken können Entwicklerteams außerdem Elemente und Interfaces zentral verwalten und versionieren, um künftige Anpassungen zu erleichtern. Im Visualisierungssystem unterstützt zudem die Template Suite als Designsystem die Projektierung: Sie enthält fertige Vorlagen, Bilder und Objekte als Grundlage für ein eigenes HMI, um den Entwicklungsprozess zu vereinfachen und zu beschleunigen.

Mit der App Simatic WinCC Unified Air können sich Nutzer über biometrische Merkmale authentifizieren - über ihr Mobilgerät, das per Bluetooth mit dem Bediengerät verbunden ist.
Mit der App Simatic WinCC Unified Air können sich Nutzer über biometrische Merkmale authentifizieren – über ihr Mobilgerät, das per Bluetooth mit dem Bediengerät verbunden ist. – Bild: Siemens AG

Modulare Fertigungskonzepte auf dem Vormarsch

Offenheit ist nicht nur auf Maschinen-, sondern auch auf Anlagenebene wichtig. Vor allem in der Pharmaindustrie und der Lebensmittelbranche gibt es Bestrebungen, vergleichsweise starre Fertigungslinien durch ein modulares ‚Fertigungskarussel‘ zu ersetzen, in dem sich Maschinen als Fertigungsinseln oder Produktionsmodule flexibel kombinieren lassen. Solche Plug & Produce-Konzepte benötigen natürlich auch entsprechend modulare, herstellerübergreifende Automatisierungs- und Visualisierungsanwendungen. Die Basis dafür liefert das Module Type Package (MTP). Siemens stellt dafür den Simatic MTP Creator zur Verfügung, mit dem sich aus dem TIA Portal eine MTP-Datei erzeugen lässt. Diese Datei beinhaltet alle Informationen zu PLC-Daten und -Verbindung sowie eine abstrakte Beschreibung der Visualisierung. Aus dieser Beschreibung wird die Projektierung nach dem Einlesen der MTP-Datei beim Instanziieren automatisch erzeugt und die entsprechende Visualisierung anhand einer mitgelieferten Bibliothek generiert. So lassen sich mit dem Simatic MTP Integrator for WinCC Unified die Verbindung zur Maschine über OPC UA, die SPS-Tags und die HMI-Elemente per Mausklick erzeugen – auch für Maschinen, die mit Systemen anderer Hersteller ausgerüstet sind.

Komfort für die Anwender

Im Ergebnis soll eine einheitliche Visualisierung für die gesamte Linie oder Fertigungsumgebung entstehen – mit wenig Engineering-Aufwand für den OEM und geringem Aufwand für die Orchestrierung des Prozesses durch den Integrator. Und Anlagenbetreiber nutzen wiederum eine einfache Bedienung der Anlagen mit standardisierten HMI-Schnittstellen, was den Schulungsaufwand im Rahmen hält und so Ressourcen in Betrieb und Wartung für andere Tätigkeiten verfügbar lässt. Dazu tragen auch innovative Methoden der Nutzeridentifikation bei: Neben der Identifikation via passwortgeschützten Logins und RFID-Tags können Unternehmen jetzt auch im industriellen Umfeld Anwendungen nutzen, die ihren Bedien- und Wartungsteams aus dem privaten Umfeld vertraut sind. Die Simatic Unified Air App für Android und iOS nutzt die biometrische Authentifizierung des jeweiligen Endgerätes und führt die Nutzer via Bluetooth durch den Anmeldeprozess etwa am Panel-PC.

Über Web-Clients und offene Schnittstellen werden Daten und Visualisierung mobil.
Über Web-Clients und offene Schnittstellen werden Daten und Visualisierung mobil. – Bild: Siemens AG

Offen für neue Anwendungen und Ideen

Innovative Anwendungen oder Funktionen sind jedoch nicht nur komfortabel, sondern auch mitunter entscheidend, um das Bedienpersonal bei der Maschineneinrichtung besser zu unterstützen. So hat z.B. der italienische Maschinenbauer Comi S.p.A. mit Simatic WinCC Unified die Konfiguration des Vorwärmbettes seiner Tiefziehmaschinen so intuitiv gestaltet, dass die Teams in der Produktion keine spezielle Schulung mehr benötigen. Dieser Prozess wird jetzt über ein extra für diesen Anwendungsfall erstelltes Custom Web Control automatisch eingerichtet, das in die Bedienerschnittstelle integriert wurde – mit erheblichen Einsparungen auch für den Anlagenbetreiber: Die bessere Benutzerführung hilft nach Unternehmensangaben, die Produktivität um bis zu zehn Prozent zu steigern, die Zykluszeiten zu reduzieren und eine bessere Prozessqualität zu erreichen.

Viele Nachwuchskräfte wollen Hochsprachen nutzen

Im Visualisierungssystem lassen sich Erweiterungen auch über Scripting implementieren: Mit dem JS Connector können globale Java-Skript-Module in Visual Studio Code entwickelt und der JavaScript-Quellcode zwischen den Anwendungen ausgetauscht werden. Mit dem RT Debugger lassen sich Scripte testen. Damit adressiert Siemens eine weitere Herausforderung im Maschinen- und Anlagenengineering: Viele Unternehmen müssen in den nächsten Jahren junge Talente für das Thema Automatisierung gewinnen – und gerade Absolventinnen und Absolventen möchten ihre Hochsprachenkenntnisse, die sie im Studium erworben haben, auch in diesem Bereich anwenden.

Transparenz für Produktion und Management

Auch in einer anderen Hinsicht verschmelzen IT und OT im Bereich der Visualisierung: Webtechnologien und abgesicherte Schnittstellen ermöglichen es, dass Anwender von vielen Endgeräten aus über sichere Verbindungen auf Anlageninformationen zugreifen können – etwa über Web-Clients oder offene Schnittstellen. Bei Simatic WinCC Unified können Anwender dafür den GraphQL Server nutzen, mit dem sich Daten aus der Fertigung mit Methoden der IT abfragen und umgekehrt auch in die Fertigung zurückspielen lassen, um z.B. individuelle Dashboards zu erstellen. Über Industrial Edge, die Edge-Computing-Architektur von Siemens, lassen sich zudem moderne Technologien zur Datenerfassung und -analyse auch im Betrieb nachrüsten – und mit entsprechenden Anwendungen nahtlos in die Anlagenvisualisierung integrieren. So sorgt die Verschmelzung von IT und OT für mehr Transparenz in der Fertigung und schafft die Basis dafür, dass Operator und Management auch in einer hochflexiblen, modularen und adaptiven Fertigungsumgebung die Prozesse immer im Blick haben.



  • FMB-Veranstalter rücken Nachhaltigkeit in den Fokus

    FMB-Veranstalter rücken Nachhaltigkeit in den Fokus

    Die FMB steht in den Startlöchern und aktuell (Stand Anfang September) sind mehr als 350 Aussteller zur Messe von 5. bis 7. November 2024 angemeldet.

    mehr lesen: FMB-Veranstalter rücken Nachhaltigkeit in den Fokus

  • Fragmentierte Regulierung: Verpasst die EU den Anschluss im KI-Zeitalter?

    Fragmentierte Regulierung: Verpasst die EU den Anschluss im KI-Zeitalter?

    Vertreter aus Wirtschaft, Forschung und Technologie – darunter auch Börje Ekholm, Präsident und CEO des 5G- und Mobilfunkausrüsters Ericsson – haben einen offenen Brief unterzeichnet, in dem die Unterzeichnenden die…

    mehr lesen: Fragmentierte Regulierung: Verpasst die EU den Anschluss im KI-Zeitalter?

  • DFKI optimiert Systementwicklung mit hybrider KI und menschlichem Feedback

    DFKI optimiert Systementwicklung mit hybrider KI und menschlichem Feedback

    Die jüngsten Entwicklungen in der Robotik lassen die Vision von Robotern, die als persönliche Assistenten und Interaktionspartner für den Menschen komplexe Aufgaben übernehmen, näher rücken.

    mehr lesen: DFKI optimiert Systementwicklung mit hybrider KI und menschlichem Feedback

  • Wie steht es um Quantentechnologie aus Deutschland?

    Wie steht es um Quantentechnologie aus Deutschland?

    Deutschland hat bei der Forschung zu Quantentechnologien eine weltweite Vorreiterrolle und kann führend in der Entwicklung und Anwendung von Quantum Computing werden.

    mehr lesen: Wie steht es um Quantentechnologie aus Deutschland?

  • Online-Vorschau zur It-sa Expo&Congress

    Online-Vorschau zur It-sa Expo&Congress

    Am 8. Oktober, zwei Wochen vor der It-sa Expo&Congress (22. bis 24. Oktober), findet der Digital Preview Day statt. Das digitale Event bietet Fachvorträge und Präsentationen von Ausstellern. Der Digital…

    mehr lesen: Online-Vorschau zur It-sa Expo&Congress

  • Eine Forschungsinfrastruktur für digitale Zwillinge

    Eine Forschungsinfrastruktur für digitale Zwillinge

    1,66Mio.€ für die Entwicklung digitaler Zwillinge: Durch die erfolgreiche Beteiligung an einem landesweiten Wettbewerb stehen für das Projekt Explore in den kommenden drei Jahren Fördermittel bereit, um eine standortübergreifende Forschungsinfrastruktur…

    mehr lesen: Eine Forschungsinfrastruktur für digitale Zwillinge

  • Servicequalität der ERP-Anbieter in der Kritik

    Servicequalität der ERP-Anbieter in der Kritik

    Viele Unternehmen steuern mit ERP-Systemen ihre wichtigsten Geschäftsprozesse.

    mehr lesen: Servicequalität der ERP-Anbieter in der Kritik

  • Eclipse Foundation gründet Open Regulatory Compliance Working Group

    Eclipse Foundation gründet Open Regulatory Compliance Working Group

    Die Eclipse Foundation, eine der weltweit größten Open-Source-Foundations, hat die Open Regulatory Compliance Working Group (ORC WG) ins Leben gerufen.

    mehr lesen: Eclipse Foundation gründet Open Regulatory Compliance Working Group

  • Deutschland mit gutem Innovationssystem aber Schwächen in digitaler Infrastruktur

    Deutschland mit gutem Innovationssystem aber Schwächen in digitaler Infrastruktur

    Angesichts des deutschen Abschneidens beim diesjährigen Global Innovation Index hat die Präsidentin des Deutschen Patent- und Markenamts (DPMA), Eva Schewior, zu mehr Dynamik bei der Sicherung der Innovationsfähigkeit in Deutschland…

    mehr lesen: Deutschland mit gutem Innovationssystem aber Schwächen in digitaler Infrastruktur

  • Peter Leibinger als neuer BDI-Präsident vorgeschlagen

    Peter Leibinger als neuer BDI-Präsident vorgeschlagen

    Nach zwei Amtszeiten als BDI-Präsident wird Siegfried Russwurm am Jahresende das Amt satzungsgemäß abgeben.

    mehr lesen: Peter Leibinger als neuer BDI-Präsident vorgeschlagen

  • Neue Höchstzahl an Industrierobotern in Deutschland

    Neue Höchstzahl an Industrierobotern in Deutschland

    Die deutsche Wirtschaft hat 28.355 neue Industrieroboter installiert – ein neues Allzeithoch: 2023 stieg der Absatz um 7 Prozent im Vergleich zum Vorjahr. Der operative Bestand erreichte den neuen europäischen…

    mehr lesen: Neue Höchstzahl an Industrierobotern in Deutschland

  • Arvato Systems und Advanco starten Partnerschaft

    Arvato Systems und Advanco starten Partnerschaft

    Arvato Systems und Advanco, ein Anbieter von Track & Trace-Systemen für die Pharma- und Life Science-Branche, bündeln ihre Expertise und starten eine Partnerschaft.

    mehr lesen: Arvato Systems und Advanco starten Partnerschaft