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.



  • Trumpf und SiMa.ai statten Lasersysteme mit KI-Chips aus

    Trumpf und SiMa.ai statten Lasersysteme mit KI-Chips aus

    Die Unternehmen Trumpf und SiMa.ai entwickeln KI-Chips und Software zur Verbesserung von Schweiß-, Schneid- und Markierprozessen. Die Technologie soll für effizientere Laseranwendungen sorgen.

    mehr lesen: Trumpf und SiMa.ai statten Lasersysteme mit KI-Chips aus

  • Werkzeugbahnen im virtuellen Raum planen und skizzieren

    Werkzeugbahnen im virtuellen Raum planen und skizzieren

    Werkzeugbahnen für Zerspanprozesse in CAM-Systemen zu planen erfordert Expertenwissen. Viele Parameter müssen bestimmt und geprüft werden, um die Bahnplanung Schritt für Schritt zu optimieren. Im Projekt CAMStylus arbeiten die Beteiligten…

    mehr lesen: Werkzeugbahnen im virtuellen Raum planen und skizzieren

  • Automatisierungstreff wieder erfolgreich

    Automatisierungstreff wieder erfolgreich

    Die Agentur Strobl als Veranstalter des Automatisierungstreffs hat für die diesjährige Ausgabe im April ein positives Fazit gezogen.

    mehr lesen: Automatisierungstreff wieder erfolgreich

  • TXOne ernennt neuen CRO

    TXOne ernennt neuen CRO

    Stephen Driggers, zuletzt CRO bei Nozomi Networks, heuert bei TXOne Networks an und übernimmt dort ebenfalls die Position des Chief Revenue Officers.

    mehr lesen: TXOne ernennt neuen CRO

  • VDI-Kongress diskutiert Zukunftstrends der Industrie

    VDI-Kongress diskutiert Zukunftstrends der Industrie

    Auf dem 25. VDI-Kongress Automation haben die mehr als 350 Teilnehmenden unter dem Motto ’AI beats Automation?‘ über Zukunftstrends diskutiert.

    mehr lesen: VDI-Kongress diskutiert Zukunftstrends der Industrie

  • Neun Tipps für mehr OT-Sicherheit

    Neun Tipps für mehr OT-Sicherheit

    Durch NIS2 und KRITIS-Dachgesetz erweitert sich die Zahl der regulierten Organisationen auf über 30.000. Der Eco Verband gibt Unternehmen daher Tipps an die Hand, wie sie die Cyber-Resilienz ihrer industrieller…

    mehr lesen: Neun Tipps für mehr OT-Sicherheit

  • GenISys will Abfüllanlagen einfach konfigurierbar machen

    GenISys will Abfüllanlagen einfach konfigurierbar machen

    Im Projekt GenISys entwickeln Forschende der Bergischen Universität gemeinsam mit zwei Praxispartnern generative KI-Modelle, mit denen der Bau von Abfüllanlagen zukünftig intelligenter und ressourcenschonender vonstatten gehen soll.

    mehr lesen: GenISys will Abfüllanlagen einfach konfigurierbar machen

  • Maschinenbauer rechnen erst 2025 mit Erholung

    Maschinenbauer rechnen erst 2025 mit Erholung

    Die Stimmung im Maschinenbau hat sich eingetrübt, auch mit Blick auf das Gesamtjahr. Laut VDMA-Konjunkturumfrage werden die Investitionen erst 2025 wieder steigen.

    mehr lesen: Maschinenbauer rechnen erst 2025 mit Erholung

  • Babtec eröffnet Standort in Friedrichshafen

    Babtec eröffnet Standort in Friedrichshafen

    Vom Bodensee aus soll eine neue Entwicklungsabteilung die Teams des Wuppertaler Softwarespezialisten unterstützen.

    mehr lesen: Babtec eröffnet Standort in Friedrichshafen

  • Was Deskless Worker bewegt

    Was Deskless Worker bewegt

    Eine aktuelle Studie des Aachener Softwarespezialisten Inform unter Mitarbeitenden aus dem produzierenden Gewerbe zeigt, dass sich sogenannte Deskless Worker von ihren Arbeitgebern neben guter Bezahlung vor allem bessere Kommunikation und…

    mehr lesen: Was Deskless Worker bewegt

  • Selbstlernende Optimierung für hybride Bearbeitung

    Selbstlernende Optimierung für hybride Bearbeitung

    Open Mind beteiligt sich am Verbundprojekt ’CICAM – Computational Intelligence for Computer-aided Manufacturing’ des Instituts für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften an der Technischen Universität München und Spanflug Technologies. Das Forschungsprojekt hat…

    mehr lesen: Selbstlernende Optimierung für hybride Bearbeitung

  • PWC-Maschinenbaubarometer: Verunsicherung weiterhin hoch

    PWC-Maschinenbaubarometer: Verunsicherung weiterhin hoch

    Das aktuelle Maschinenbaubarometer von PWC zeigt zwar, dass die Anzahl derjenigen, die optimistisch auf die Entwicklung der deutschen und weltweiten Konjunktur blicken, im Vergleich zum Vorquartal gestiegen ist. Allerdings liegt…

    mehr lesen: PWC-Maschinenbaubarometer: Verunsicherung weiterhin hoch