28. Oktober 2011

Das Ziel: Integration von Fertigung und IT

Beitrag aus openautomation 5/2011


Um zukünftig erfolgreich zu sein, werden für produzierende Unternehmen insbesondere drei Bereiche wichtig sein: Ein gemeinsames Netzwerk der Business- und Produktionsumgebung, ein zentrales Informationsportal für alle Mitarbeiter und die Nutzung mobiler Geräte, um schnell reagieren zu können. Rockwell Automation bietet ein Lösungskonzept, das durch Partnerschaften mit Advenco, Cisco und Microsoft die Anforderungen umfassend abdeckt.


Ethernet ist seit vielen Jahren ein De-facto-Standard für Systeme, die ganze Unternehmen umspannen. So hat der Einsatz von Ethernet/IP in der Industrie dazu geführt, dass nun eine Konvergenz der Netzwerke zwischen der Produktion und dem Unternehmen möglich wird. Die Technologiekonvergenz zwischen den traditionellen IT-Systemen und der Produk­tion eröffnet Firmen große Möglichkeiten zur Reduktion von Risiken und Kosten, sorgt für einen sicheren Zugang zu Informationen und verbessert die Flexibilität sowie die gesamte Wirtschaftsleistung. Der Vorteil dieser Netzwerkkonvergenz liegt darin, dass die Firmen nun zur rechten Zeit und auf der richtigen Ebene auf Echtzeitinformationen zugreifen können.

In der Produktion sind mittlerweile die Automatisierungsinseln zu einer fabrik­umspannenden Steuerungs- und Informationsplattform zusammengewachsen. Die Verwendung von Ethernet in der Produktion hat den Übergang von der tradi­tio­nellen dreischichtigen Architektur zum konvergierten Ethernet-Modell ermöglicht.


Cisco-basierte Netzwerk­komponenten als Knotenpunkt
Im Mittelpunkt des erfolgreichen Agierens steht der Zugriff auf die Echtzeitdaten vom und zum Produktionsbereich. Allerdings ist der Zugriff allein nicht der Schlüssel zum Erfolg, sondern die Möglichkeit, diese Daten sicher in verwertbarer Form nicht nur in der eigenen Fabrik, sondern auch im Verbund bereitzustellen. Durch gemeinsame Programmier- und Konfigurations-Tools für Produktion und IT wird die Zusammenarbeit zwischen den beiden Gruppen zum Vorteil des Unternehmens ermöglicht und gefördert.

Das Common Industrial Protocol (CIP) erlaubt eine komplette Integration der Steuerung mit der Informationsverarbeitung, über mehrere Netzwerke hinweg, mit Standard-Ethernet-Technologien. CIP stattet die Anwender mit einer skalierbaren und kohärenten Architektur aus, die Anwendungen, wie Maschinen- und Prozesssteuerung, funktionale Sicherheit, Synchronisation und Bewegungssteuerung, abdeckt. Dabei nutzt sie die gleiche Technologie wie die ERP- und MES-Anwendungen auf Unternehmensebene.

Die industriellen Ethernet-Switches der Stratix-Reihe von Rockwell Automation stellen Funktionalität und Tools bereit, die die Anforderungen von Produktion und IT erfüllen. Die Switches der Serien Stratix 8000 und Stratix 8300 sind auf die Anforderungen von Ethernet/IP-Netzwerken abgestimmt. Die Serien sind modular aufgebaut und ermöglichen damit die flexible Abdeckung der typischen Anforderungen von Switches für Ethernet/IP-Systeme. Das 8300er-Produkt deckt gegenüber der 8000er-Ausführung auch Switch-Funktionen im Layer-3-Bereich ab. Somit lassen sich Subnetze und VLAN miteinander koppeln, sodass eine sinnvolle Strukturierung der Anlage möglich wird, ohne dass die Kommunikationsmöglichkeiten darunter leiden.

Die Switches beider Reihen laufen unter dem Cisco-IOS-Betriebssystem und können mit dem Command Line Interface, Cisco Network Assistant und Device Manager konfiguriert werden. Zudem lassen sie sich in die Programmierumgebung von RS-Logix 5000 einbinden. Damit werden sie über das gleiche Tool konfiguriert, mit dem auch die Integrated Architecture von Rockwell Automation programmiert wird. Dadurch ist diese Switch-Familie besonders geeignet, Maschinen auf Fabrikebene mit den Planungssystemen des Unternehmens zu koppeln.
Die Stratix-Produkte helfen den Anwendern, sich dem Konvergenztrend zwischen IT und Produktion anzupassen und erlauben es den beiden Gruppen, in der gleichen Sprache zu sprechen.


Gemeinsame Referenzarchitekturen für die Produktion

Zur Sammlung, Aufbereitung und Verknüpfung der Produktionsdaten mit der Unternehmensleitebene bietet Rockwell Automation eine Reihe von Produkten

Für eine robuste und sichere Netzwerk-Infrastruktur ist es erforderlich, dass Produktion und IT nach einer klaren Struktur zusammenarbeiten. Zur Überbrückung der Lücke zwischen den beiden Gruppen kooperieren Rockwell Automation und Cisco und stellen Referenzarchitekturen für die Produktion bereit. Damit werden die Anwender in die Lage versetzt, die aktuellen Technologien erfolgreich einzusetzen, indem sie die für Produktion und IT wichtigen Themen aufgreifen. Die Referenzarchitekturen dienen der Weiterbildung, als Entwurfsrichtlinie, als Empfehlungen und als erprobte Lösungen. Somit tragen sie dazu bei, eine robuste und sichere Infrastruktur aufzubauen. Alle wichtigen Details zu diesen Referenzarchitekturen sind in einem Guide­line-Dokument beschrieben (Zum Dokument).


Individuelle Datenaufbereitung mit Microsoft-Technologie
Führungskräfte fordern immer häufiger einen besseren Informationsfluss und mehr Effizienz im Werk, der IT und im Engineering. Laut einer Studie von Gartner aus dem Jahr 2010 stehen viele Unternehmen noch am Anfang dieser Entwicklung. Papierschnittstellen, eine heterogene Systemlandschaft und individuell programmierte Lösungen verhindern einen schnellen und fehlerfreien Informationsfluss.

Mit Enterprise-Manufacturing-Information-(EMI)Lösungen erhält ein Unternehmen eine Plattform zur Integration von unterschiedlichen Datenquellen innerhalb der Produktion. Zugeschnittene Informationen werden in einer zentralen, webbasierten Reporting-Plattform verfügbar. Diese Systeme schaffen also die Basis (nicht nur) für das technologische Zusammenwachsen der Unternehmens­ebenen und Geschäfts- und Fachbe­reiche.

Mit einem vereinheitlichten Produk­tionsmodell (Unified Production Model, UPM) stellt Factorytalk Vantagepoint EMI die Fertigungsdaten in einen geschäftlichen Kontext, korreliert scheinbar unzusammenhängende Daten aus unterschiedlichen Bereichen und sammelt Informationen von mehreren Fertigungsli­nien und Anlagen. Es erschließt den Benutzern auf allen Unternehmens­ebenen über einen Webbrowser Zugang zu den für sie relevanten Berichten, Dashboards und Kennzahlen und versorgt sie so mit den nötigen Informationen, um Fertigungsprobleme zu lösen, bevor sie die Unternehmensleistung beeinträchtigen.

Immer mehr Unternehmen setzen auf die Microsoft-Sharepoint-Technologie, um unterschiedliche Business- und Unternehmensinformationen zeitnah und auf den jeweiligen Nutzer zugeschnitten, bereitzu- stellen. Mit dem nächsten Release von FT Vantagepoint wird in Kürze eine umfangreiche Integration in den Microsoft-Sharepoint-Server auf den Markt kommen. Diese Integration zielt darauf ab, Vorteile beider Systeme optimal zu nutzen, und somit eine zentrale Informationsplattform für Business- und Produktionsdaten basierend auf Standardsoftware-Systemen zu ermöglichen.

Bei dieser integrierten Lösung liefert Factorytalk Vantagepoint die Produk­tionsdaten. Damit wird ein Zugriff auf produktionsnahe Daten in Echtzeit aus der Sharepoint-Umgebung möglich. Auch für kurzfristige Ad-hoc-Analysen sind Informationen im Sharepoint-Server abrufbar, neben Berichten können dies auch Dashboards und Trendanalysen sein. Aus der Sicht der Produktion liefert Sharepoint die Plattform für unternehmensweite Zusammenarbeit und bringt „Business Intelligence“ in die Produk­tion. Umfangreiche Analysen von Produktionsdaten auf Basis von Standard-„Business Intelligence“-Werkzeugen (Performancepoint, Powerpivot, Excel) werden so ohne viel Aufwand möglich. Mithilfe von Standardwerkzeugen lassen sich Probleme visualisieren, was ein gemeinsames Arbeiten über Abteilungsgrenzen hinweg vereinfacht und zu schnellen Lösungen führt.


Advenco liefert Smartphone-Lösung für Echtzeit-Datenzugriff

Der Einsatz von Ethernet/IP hat dazu geführt, dass nun eine Kon­vergenz der Netzwerke zwischen der Produktion und dem Unter­nehmen mög­lich ist

Eine schnelle Reaktion auf aktuelle Probleme ermöglicht die Advenco Consulting GmbH mit „Key2value“. Mit dieser mobilen Smartphone-Lösung werden dem Benutzer wichtige Produktionsin­formationen und Kennzahlen in Echtzeit auf einem „iPhone“, „iPad“ oder „iPod“ zur Verfügung gestellt. Durch die Erstellung personalisierter Dashboards direkt auf dem Gerät kann er die für ihn wichtigsten Informationen auf einen Blick einsehen.

Die Serveranwendung auf einem beliebigen PC im Intranet erlaubt die Konfiguration unterschiedlicher Darstellungen auf dem Mobilgerät, um zum Beispiel kritische Kennzahlen, Alarme, Vergleichs-Dashboards oder Ähnliches in Echtzeit anzuzeigen und bei Auffälligkeiten beispielsweise Trends zu vergleichen. Es können beliebig viele Darstellungen auf dem Smartphone konfiguriert werden.

„Key2value“ hat eine dedizierte Schnittstelle zu Factorytalk Vantagepoint. Der Zugriff auf die Echtzeitdaten erfolgt über das Unified Production Model. Damit ist es möglich, auf alle Werte zurückzugreifen, die im EMI-System bereits angelegt und berechnet wurden. Echtzeitwerte sind aus beliebigen Echtzeit-Datenquellen oder über unterschiedliche Datenbanken integrierbar. Mit dieser Smartphone-Lösung werden geschäftskritische Kennzahlen, wie Produktionsengpässe, jederzeit und überall verfügbar.


Zusammenfassung
Die Zusammenarbeit von Fertigung und IT wird sich in den nächsten Jahren durch immer mehr gemeinsame Ziele verstärken. Die Technologien für die Zusammenarbeit stehen bereits zur Verfügung: Die Konvergenz von Produktions- und Unternehmensnetzwerken verbessert den Zugriff auf Produktionsdaten und das hilft den Unternehmen, bessere informationsbasierte Entscheidungen zu treffen. Das Common Industrial Protocol erlaubt eine komplette Integration der Steuerung mit der Informationsverarbeitung, über mehrere Netzwerke hinweg, mit Standard-Ethernet-Technologien. CIP stattet die Anwender mit einer skalierbaren und kohärenten Architektur aus, die Anwendungen, wie Maschinen- und Prozesssteuerung, funktionale Sicherheit, Synchronisation und Bewegungssteuerung, abdeckt und dabei die gleiche Technologie nutzt wie die ERP- und MES-Anwendungen auf Unternehmensebene.

Die Mitarbeiter in einem Unternehmen sind häufig sehr verschieden. Technologie kann hier auch als ein Bindeglied fungieren. Heutige produktionsnahe Systeme basieren auf den gleichen Betriebssystemen und Datenbanken wie die meisten anderen IT-Systeme im Unternehmen und nutzen die gleichen Netzwerktechnologien. In der Praxis werden diese Systeme allerdings häufig von den Systemen der IT entkoppelt und selbst verwaltet, quasi „versteckt“. Dieses Vorgehen wird bei steigender Komplexität immer schwieriger und ist nicht produktiv. Soll sich dies ändern, muss allerdings auch die IT umdenken und sich in die besonderen Belange der produktionsnahen Informationssysteme einarbeiten und diese konsequent beachten. Mit der Auswahl und dem Einsatz der richtigen Systeme, einem soliden Führungsstil und einer offenen Kommunikation sind die beschriebenen Herausforderungen erreichbar. Rockwell Automation und seine Partner schließen gezielt Lücken zwischen bereits etablierten Technologien und Systemen, und schaffen so die Basis der Infrastruktur produzierender Unternehmen von morgen.

Kai Bergemann
Kai Bergemann ist Product Manager Software, EMEA Region bei der Rockwell Automation GmbH.

Weitere Informationen unter www.rockwellautomation.de.


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