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.
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.
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.
