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.



  • Nachhaltige Industrie durch neue Technologien

    Nachhaltige Industrie durch neue Technologien

    Bitkom-Studie Nachhaltige Industrie durch neue Technologien Deutsche Unternehmen gehen davon aus, dass Industrie 4.0-Technologien zu einer Reduktion des CO2-Ausstoßes beitragen können. Viele Unternehmen haben sich bereits eine Selbstverpflichtung zu Senkung…

    mehr lesen: Nachhaltige Industrie durch neue Technologien

  • Nach dem Lockdown setzt Erholung ein

    Nach dem Lockdown setzt Erholung ein

    Die Deutsche Wirtschaft erholt sich langsam. Bis das Vorkrisenniveau erreicht wird, könnte es laut Bundeswirtschaftsministerium noch bis 2022 dauern.

    mehr lesen: Nach dem Lockdown setzt Erholung ein

  • Maschinenbau rechnet 2020 mit Produktionsrückgang von 17 Prozent

    Maschinenbau rechnet 2020 mit Produktionsrückgang von 17 Prozent

    Der Maschinen- und Anlagenbau kämpft gegen die Folgen der globalen Corona-Pandemie, aber auch gegen einen nach wie vor belastenden Protektionismus im internationalen Handel. Hinzu kommt ein industrieller Wandel, der sich…

    mehr lesen: Maschinenbau rechnet 2020 mit Produktionsrückgang von 17 Prozent

  • Fraunhofer IFF baut Forschungsstandort aus

    Fraunhofer IFF baut Forschungsstandort aus

    Das Fraunhofer IFF baut eine neue Forschungsfabrik im Magdeburger Wissenschaftshafen. Diese soll im Herbst 2021 fertig sein und neue Forschungsschwerpunkte beheimaten.

    mehr lesen: Fraunhofer IFF baut Forschungsstandort aus

  • KIT forscht an 6G-Technologien

    KIT forscht an 6G-Technologien

    Ein am KIT in Karlsruhe entwickeltes Konzept soll hohe Datenübertragungsraten bei niedrigen Kosten ermöglichen — für die sechste Generation des Mobilfunks. Dabei haben die Forscher die bislang höchste Datenrate in…

    mehr lesen: KIT forscht an 6G-Technologien

  • Industrie erwartet Produktionsplus

    Industrie erwartet Produktionsplus

    Die Produktionserwartungen der deutschen Industrie haben sich laut aktuellen Zahlen des Ifo-Instituts leicht verbessert. Im Maschinenbau kletterten die Erwartungen, nach minus 12 Punkten im Juli, wieder in den positiven Bereich.

    mehr lesen: Industrie erwartet Produktionsplus

  • Expleo bezieht neues Technologiezentrum

    Expleo bezieht neues Technologiezentrum

    Anfang August hat Expleo sein neues Technologiezentrum bezogen. Dort sollen zukünftig Software- und Elektroniksysteme für automobile Anwendungen entwickelt werden.

    mehr lesen: Expleo bezieht neues Technologiezentrum

  • Neues Vorstandsmitglied beim VDMA Robotik + Automation

    Neues Vorstandsmitglied beim VDMA Robotik + Automation

    Der VDMA Fachverband Robotik + Automation hat mit Ralf Winkelmann ein neues Vorstandsmitglied berufen.

    mehr lesen: Neues Vorstandsmitglied beim VDMA Robotik + Automation

  • Unternehmen erwarten exponentielles Datenwachstum

    Unternehmen erwarten exponentielles Datenwachstum

    Die Menge an Daten wird in den nächsten Jahren weiter zunehmen. Wie gut Unternehmen darauf vorbereitet sind und welche Hindernisse durch Dark Data entstehen, zeigt eine aktuelle Studie von Splunk.

    mehr lesen: Unternehmen erwarten exponentielles Datenwachstum

  • Auftragsrückgang schwächt sich ab

    Auftragsrückgang schwächt sich ab

    Die Auftragseingänge im Maschinen- und Anlagenbau sind auch im Juli prozentual zweistellig gesunken, allerdings hat sich der Rückgang im Vergleich zu den Vormonaten abgeschwächt.

    mehr lesen: Auftragsrückgang schwächt sich ab

  • Arbeitsmarktbarometer legt erneut zu

    Arbeitsmarktbarometer legt erneut zu

    Mit einem Anstieg von 0,6 Punkten im Vergleich zum Juli liegt das IAB-Arbeitsmarktbarometer im August weiter auf Erholungskurs. Die Beschäftigungskomponente des Frühindikators sank jedoch leicht.

    mehr lesen: Arbeitsmarktbarometer legt erneut zu

  • Neue Technologie am Arbeitsplatz bietet Karrierechancen

    Neue Technologie am Arbeitsplatz bietet Karrierechancen

    Grundsätzlich stehen Arbeitnehmer der Einführung neuer Technologie am Arbeitsplatz positiv gegenüber. Entsprechende Modernisierungen sehen viele Arbeitstätige unter anderem als Chance, ihre Karriere voranzubringen. Das geht aus einer Studie des Payroll-…

    mehr lesen: Neue Technologie am Arbeitsplatz bietet Karrierechancen