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.



  • Pepperl+Fuchs wird Teil des MVTec-Technologiepartnerprogramms

    Pepperl+Fuchs wird Teil des MVTec-Technologiepartnerprogramms

    MVTec Software und Pepperl+Fuchs stärken ihre technologische Zusammenarbeit im Bereich der industriellen Bildverarbeitung.

    mehr lesen: Pepperl+Fuchs wird Teil des MVTec-Technologiepartnerprogramms

  • Manufacturing-X-Demonstrator von VDMA und T-Systems

    Manufacturing-X-Demonstrator von VDMA und T-Systems

    Der VDMA und T-Systems präsentieren gemeinsam mit der Initiative Umati (universal machine technology interface) auf der diesjährigen Hannover Messe eine erste globale Manufacturing-X-Umsetzung mit offenen Standards für Maschinendaten.

    mehr lesen: Manufacturing-X-Demonstrator von VDMA und T-Systems

  • VDI stellt Führungsspitze neu auf

    VDI stellt Führungsspitze neu auf

    Der VDI stellt seine Führungsspitze in zentralen Bereichen neu auf: Daniel Kölle übernimmt die Leitung des Bereichs Politik und Kommunikation; Thomas Kiefer wird Bereichsleiter Beruf, Bildung und Netzwerke.

    mehr lesen: VDI stellt Führungsspitze neu auf

  • Unsere Podcasts auf der der OWW

    Unsere Podcasts auf der der OWW

    Ab sofort finden sich die Podcast-Formate des TeDo Verlages auch auf der Open Webinar World.

    mehr lesen: Unsere Podcasts auf der der OWW

  • China will 1 Billion Yuan in die Robotik- und Hightech-Industrie investieren

    China will 1 Billion Yuan in die Robotik- und Hightech-Industrie investieren

    Die Staatliche Kommission für Entwicklung und Reform Chinas hat angekündigt, einen öffentlich geförderten Wagniskapitalfonds für Robotik, künstliche Intelligenz und Spitzeninnovationen einzurichten.

    mehr lesen: China will 1 Billion Yuan in die Robotik- und Hightech-Industrie investieren

  • Wenn der Clever-Hans-Effekt zuschlägt

    Wenn der Clever-Hans-Effekt zuschlägt

    KI-Modelle wie GPT, Llama oder Clipdienen dienen oft als Ausgangsbasis für spezialisierte KI-Modelle, die in der Wissenschaft, Industrie und nicht zuletzt in der medizinischen Diagnostik eingesetzt werden.

    mehr lesen: Wenn der Clever-Hans-Effekt zuschlägt

  • AMA-Mitglieder mit verhaltenem Optimismus für 2025

    AMA-Mitglieder mit verhaltenem Optimismus für 2025

    Der AMA Verband für Sensorik und Messtechnik hat seine Mitglieder Anfang des Jahres zur wirtschaftlichen Entwicklung 2024 befragt.

    mehr lesen: AMA-Mitglieder mit verhaltenem Optimismus für 2025

  • BSI als EUCC-Zertifizierungsstelle notifiziert

    BSI als EUCC-Zertifizierungsstelle notifiziert

    Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) wurde als alleinige staatliche Zertifizierungsstelle gemäß der Verordnung (EU) 2019/881 (Cybersercurity Act, CSA) bei der Europäischen Kommission (EU-KOM) notifiziert.

    mehr lesen: BSI als EUCC-Zertifizierungsstelle notifiziert

  • Logicalis, Siticom und Orange Networks unter einem Dach

    Logicalis, Siticom und Orange Networks unter einem Dach

    Unter dem Motto ‚One Logicalis‘ firmieren die Logicalis-Tochterunternehmen Siticom und Orange Networks künftig ebenfalls als Logicalis – unter gemeinsamer Führung mit der Logicalis GmbH.

    mehr lesen: Logicalis, Siticom und Orange Networks unter einem Dach

  • Konjunktur-Dämpfer für Intralogistikbranche

    Konjunktur-Dämpfer für Intralogistikbranche

    Im vergangenen Jahr konnten die Hersteller von Fördertechnik und Intralogistik aus Deutschland den konjunkturellen Herausforderungen trotzen.

    mehr lesen: Konjunktur-Dämpfer für Intralogistikbranche

  • Kooperation von Dürr und Grob

    Kooperation von Dürr und Grob

    Dürr und Grob setzen ihre strategische Kooperation im Bereich Produktionstechnologie für Batteriezellen fort. Der dritte Gründungspartner, der Maschinenbauer Manz, ist ausgestiegen.

    mehr lesen: Kooperation von Dürr und Grob

  • Wo Deutschland Exportweltmeister ist

    Wo Deutschland Exportweltmeister ist

    Bestimmte Medikamente, chemische Halbstoffe, optische Mikroskope: Bei all diesen Waren ist Deutschland besonders stark und dominant im Export.

    mehr lesen: Wo Deutschland Exportweltmeister ist