Alle Automationssysteme einer Produktionsanlage sicher im Griff

Automation Genome: Wissen, wie alles zusammenhängt

Das Automation Genome

Die in einer Produktionsanlage eingesetzten Automatisierungssysteme haben einen großen Einfluss auf Anlagensicherheit, Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit und Schutz der Anlage selbst. Allerdings ist ihr Zusammenspiel ähnlich komplex und charakteristisch wie die DNS natürlicher Organismen. Nur wer das „Automation Genome“ kennt, hat die Anlage im Griff, nicht nur im laufenden Betrieb, sondern vor allem auch bei Erweiterungen oder Modernisierungen.

Im Gegensatz zu natürlichen Organismen entwickelt sich das Automation Genome einer Produktions- oder Fertigungsanlage fast täglich weiter, wobei durch die enge Verzahnung der automatisierten Abläufe vom ERP-, über MES, PIMS, und PLS-System bis hin zur Feldebene jede Veränderung auch Auswirkungen auf die anderen Systeme hat. Bei Erweiterungen oder Migrationen wird es dann schwierig, wenn die vorliegenden Dokumentationen nicht aktuell sind oder Mitarbeiter-Knowhow nicht mehr abrufbar ist. Der daraus resultierende zeitliche und finanzielle Aufwand ist beachtlich. Man stelle sich nur einmal das folgende, für viele Anlagen typische Szenario vor:

Lückenhafte oder veraltete Dokumentation verursacht Kosten

Weil sich in einer prozesstechnischen Anlage der Zeitraum zwischen den geplanten Abstellungen verlängert, soll die Verriegelungslogik einer sicherheitsgerichteten Steuerung im laufenden Betrieb getestet werden. Gemäß der festgelegten Testprozedur wird dazu der SPS-Ausgang überbrückt, um im Prozessleitsystem keine Verriegelung zu aktivieren. Der entsprechende Ist-Wert wird daraufhin stufenweise erhöht, bis die Verriegelungslogik der SPS anspricht. So weit, so gut; doch fast gleichzeitig gehen einige Regler im Prozessleitsystem auf Handbetrieb und zahlreiche Ventile in ihre Sicherheitsstellung. Die Anlage steht daraufhin still. Und was ist der Grund? Eine zusätzliche PLS-Logik, die nicht dokumentiert war und deshalb für den Test nicht berücksichtigt wurde, erkannte die Grenzwertverletzung des Istwertes und hat entsprechend reagiert. Die Folgen sind Produktionsausfall und gegebenenfalls auch Strafzahlungen, wegen nicht eingehaltener Lieferzusagen.

Auch viele Zusatzkosten bei Migrationen sind auf eingeschränktes Dokumentationsvermögen zurückzuführen. Oft verlangt das Auslesen der Konfigurationsdaten des Altsystems sehr gute Systemkenntnisse und Erfahrung im Umgang mit Datenbanken. Meist sind nur wenige Mitarbeiter in der Lage, die ausgelesenen Daten in ein für das neue System lesbares Format umzuwandeln. Darauf, dass der damalige Systemlieferant kundigen Ersatz schicken kann, wenn die eigenen Knowhow-Träger erkranken oder generell nicht mehr zur Verfügung stehen, kann man sich meist nicht verlassen. Die Folgen sind dann erhebliche Verzögerungen bei der Projektabwicklung und Zusatzkosten, die das geplante Budget sprengen.

Verstärkte Integration und Interoperabilität der Systeme

Die Beispiele zeigen, wie sehr die immer stärkere Integration und Interoperabilität der Automatisierungssysteme nach einem vollständigen und immer aktuellen Dokumentations- und Konfigurationsmanagement verlangen. Betroffen davon sind Hard- und Software gleichermaßen, denn beide unterliegen einem kontinuierlichen Veränderungs- bzw. Verbesserungsprozess. Dabei gilt, dass jede nicht dokumentierte Änderung ungeplante Folgen haben kann. Mitarbeiter können diese ständige Aktualisierung kaum noch leisten; sie erkranken, gehen in den Ruhestand, wechseln das Unternehmen und über die Jahre gesammeltes Spezialwissen steht dann nicht mehr zur Verfügung. Außerdem ist bei komplexen Anlagen die Aktualisierung und Pflege der Dokumentation kompliziert, zeitaufwendig und fehleranfällig. Leistungsfähige Dokumentationswerkzeuge sorgen hier für Abhilfe.

Die Automatisierungsexperten der M+W Process Automation GmbH arbeiten aus diesem Grund bei ihren Projekten mit Integrity (aus dem Hause PAS Inc.), einer umfangreichen serverbasierten Anwendung zur Abbildung des Automation Genome von Industrieanlagen. Sie „pflegt“ das Automation Genome einer Anlage mit all seinen Veränderungen, hält also die gemeinsame Konfiguration von Hard- und Software innerhalb und zwischen allen Automatisierungssystemen einer Produktionsanlage auf dem aktuellen Stand und bringt sie in einen kontextbezogenen Zusammenhang.

Erfassen, speichern, visualisieren

Automationsinfrastruktur

Die Verwaltung der Automations-Infrastruktur ist entscheidend für einen effektiven Anlagenbetrieb. Bild: M+W / PAS

Dabei gibt es praktisch nichts, was vor ihrer „Neugier“ sicher ist, denn Integrity führt unterschiedlichste Daten zusammen, aus den Automatisierungssystemen (PLS/SPS) selbst, genauso wie aus verbundenen Systemen wie z.B. PIMS und auf Wunsch auch aus E-Mails oder Word-Dokumenten. Sie spürt Änderungen und Fehler auf, liefert eine Echtzeit-Dokumentation der Automationssysteme, listet das Hard- und Software-Inventar, vereinfacht die Visualisierung und bietet Back-up- und Wiederherstellungskonzepte. Dabei ist die Bedienung einfach; das System ist modular aufgebaut, skalierbar und wird ständig um weitere praxisgerechte Möglichkeiten ergänzt. Seine Essential- und Advanced-Module bergen allesamt einen hohen Praxisnutzen.

Blockdiagramm: Signalfluss

Anhand von Blockdiagrammen wird es einfach, z.B. den Ablauf und die Abhängigkeiten eines Signalflusses zu verfolgen. Bild: M+W / PAS

Nichts bleibt im Verborgenen

Die Informationen der einzelnen Anlagenkomponenten lassen sich beispielsweise mit dem Modul „Asset Hierarchie“ in einer Baumstruktur verwalten. Das Wurzelelement eines Baumes entspricht einem konfigurierten Anlagenteil und bietet eine Detailbetrachtung und somit einen einfachen Weg, nach gewünschten Informationen zu suchen. Der „Reference Explorer“ liefert Detailinformationen zu gegenseitigen Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Anlagenteilen und Datenobjekt-Typen. Die Verbindungen zwischen den Objekten werden entweder in Textform oder mit Hilfe umfangreicher grafischer Formate dargestellt. „Genome Mapping“ bietet eine übersichtliche Darstellung komplexer Konfigurationen innerhalb und zwischen den verschiedenen Automationssystemen. Anhand von Blockdiagrammen wird es einfach, z.B. den Ablauf und die Abhängigkeiten eines Signalflusses zu verfolgen. Der „Essential „Defect Finder“ sucht anhand vordefinierter Regeln nach Konfigurationsfehlern, wie beispielsweise deaktivierte Alarme, fehlende Verweise oder ungültige bzw. unterschiedliche Einstellungen ein und desselben Parameters in verschiedenen Systemteilen. „Change Tracker“ bietet ein automatisiertes Management von Änderungsfunktionalitäten für Automationssystem-Konfigurationen, indem es Änderungen aufzeichnet und darstellt. Abweichungen in Konfigurationsversionen werden visuell hervorgehoben und mit einem Zeitstempel versehen.

Automation „Spares Capacity“

Welche Datenpunkte des Steuerungssystems noch frei verfügbar sind, kann man sich mit Automation „Spares Capacity“ anzeigen lassen. Bild: M+W / PAS

Welche Datenpunkte des Steuerungssystems noch frei verfügbar sind, kann man sich mit Automation „Spares Capacity“ anzeigen lassen. Weiterhin ist die Reservierung freier Kapazitäten für eine zukünftige Nutzung möglich. Das Modul „Smart Links“ durchsucht ausgewählte Texte aus Microsoft-Office-Dokumenten nach Objekten, die innerhalb der Integrity-Datenbank definiert sind, und stellt eine Verknüpfung zu den gefundenen Objekten her. Der „Email Explorer“ erlaubt dem Anwender E-Mails zu kennzeichnen, die innerhalb der Anwendung durchsucht und genutzt werden sollen. Sobald die E-Mails ausgewählt sind, ist Integrity in der Lage, diese zu verknüpfen und im entsprechenden Kontext darzustellen.

Höhere Stabilität, Verfügbarkeit und Integrität

Funktionsplandiagramme

Funktionsplan-Diagramme lassen sich automatisch generieren. Bild: M+W / PAS

Die Advanced-Module schließlich bieten leistungsstarke Lösungen zur Erhöhung der Stabilität, der Verfügbarkeit sowie der gesamten Integrität der Anlagengüter. Sie verbessern die Personalproduktivität deutlich und eliminieren kostenintensive Fehlentscheidungen, die aufgrund veralteter Anlagendokumentationen zustande kommen. Dazu gehört z.B. das Modul „Backup and Disaster Recovery“, das einen strukturierten Mechanismus bietet, um Daten abzulegen, die aus diversen Automationsanlagen stammen. Diese Daten stehen dann für die Wiederherstellung und Datenrettung im Fall einer Störung oder eines Systemausfalles zur Verfügung. „Integrity Loop Sheets“ generieren automatisch Funktionsplan-Diagramme, die Informationen von Feldgeräten und Steuerungssystem-Datenbanken zusammenführen, um einen gebündelten Zugriff auf präzise und aktuelle Informationen zu ermöglichen. Dabei kann es sich auch um Informationen aus verschiedenen Automatisierungssystemen handeln. Das Modul „Recon“ unterstützt beim Verwalten der IT-Infrastruktur von Automatisierungssystemen, ist webbasiert und ermöglicht damit praktisch unbeschränkten Zugang .

Verwaltung der IT-Infrastruktur

Unterstützung gibt es auch bei der Verwaltung der IT-Infrastruktur der Automatisierungsgeräte. Bild: M+W / PAS

Von all diesen Möglichkeiten können Anlagen- und Systembetreiber ebenso profitieren wie die für Wartung und Instandhaltung Verantwortlichen. Bei Migrationen oder Systemintegrationen lässt sich die Projektzeit unterstützt von Integrity typischerweise um bis zu 10 % verkürzen. Änderungen an der Anlage oder Tests sind schneller zu realisieren und durch das verbesserte Zusammenspiel der Systeme kann sich die Produktionsqualität und Personalproduktivität signifikant steigern. Es lohnt sich für alle Beteiligten, das „Automation Genome“ zu kennen und damit die Anlage zu jedem Zeitpunkt „im Griff“ zu haben.

Über M+W Process Automation
Der Name M+W Process Automation steht für innovative, individuelle und zukunftssichere Automatisierungslösungen in der Prozess- und Fertigungsindustrie. Dabei können die Spezialisten für Komplettlösungen aus einem Guss bereits auf über 25 Jahre Erfahrung zurückgreifen. Schwerpunkte der Tätigkeit sind die Projektierung von Steuerungs- und Prozessleitsystemen und deren vertikale Integration in den gesamten Unternehmensprozess. M+W Process Automation ist ein Tochterunternehmen der in Stuttgart ansässigen, international tätigen M+W Group und verbindet so die Flexibilität eines Mittelständlers mit der Leistungsfähigkeit eines großen Unternehmens.
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Rüdiger Trobisch

Abteilungsleiter Manufacturing and Business Integration bei der M+W Process Automation GmbH

Ellen-Christine Reiff

Ellen-Christine Reiff

Studium der deutschen Philologie, danach tätig bei Theater und Fernsehen, seit 1986 freie Journalistin beim Redaktionsbüro Stutensee mit Schwerpunkt Optoelektronik, elektrische Antriebstechnik, Elektronik und Messtechnik.

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