Themenreihe „Industrial digital transformation“

Der Weg zur Anlagendatenerfassung

Anlagendatenerfassung
Anlagendatenerfassung

Die Digitalisierung und der Weg zur Industrie 4.0 stellen viele Industrieunternehmen vor vielfältige Herausforderungen. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, ist es sinnvoll, sie in Schritte oder Aufgaben zu unterteilen. Zwei der wichtigsten Aufgaben sind, die Daten so aufzubereiten, dass sie einheitlich ausgewertet werden können und eine unternehmensweite Möglichkeit zu schaffen, diese Daten einheitlich zu kommunizieren.
Doch wie erhält man Zugang zu den Daten und schafft eine unternehmensweite Möglichkeit zur Weiterverarbeitung dieser?

Zu Beginn sollte geklärt werden, welche Daten bereits digital vorliegen (z.B. in der PLC der Anlage) und welche Daten noch zu digitalisieren sind. Für Daten, die nicht digital verfügbar sind, können zusätzliche Sensoren angebracht werden. Hier ist es sinnvoll, die neueste Kommunikationstechnologie einzusetzen, wie z.B. IO-Link, MQTT, Profinet oder OPC UA. Auf diese Weise wird nicht nur die Digitalisierung erreicht, sondern gleichzeitig auch die Modernisierung der Systeme und Schnittstellen.

Ein weiterer Punkt bei der Anlagendatenerfassung ist die Vernetzung der verschiedenen Anlagen und Subsystemen. Jede Anlage hat ihre eigenen Schnittstellen und Protokolle. Damit die Daten aber einheitlich genutzt werden können, müssen sie in ein Format gebracht werden und gleichzeitig sollten einheitliche Schnittstellen geschaffen werden.
Für dieses Vorhaben gibt es viele Möglichkeiten und Anwendungen, zwei dieser Möglichkeiten sind im Folgenden näher beschreiben.


Kopfsteuerung

Eine übergeordnete Steuerung dient als Kopf für alle Produktionsanlagen und sammelt alle Daten aus den verschiedenen Steuerungen und Subsystemen. Alle Daten, die weiterverarbeitet werden sollen, werden dabei berücksichtigt. Die Kopfsteuerung dient als Gateway der Daten oder als Datensammler. Sie kann alle Anlagendaten auf der Anlagen- und Steuerungsebene über PLC-Konnektoren erfassen, in ein Format bringen und über OPC UA, MQTT oder andere gängige Schnittstellen weiterleiten. Auf diese Weise können die Daten der Betriebs- und Prozessleitebene (SCADA, MES, MDE/BDE-System) oder der Unternehmensleitebene (SAP, ERP) einheitlich zur Verfügung gestellt werden.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Instandhaltung die Kopfsteuerung ihrer gewohnten Systeme wie Siemens nutzen kann. Dadurch kann die Instandhaltungsabteilung Änderungen und Anpassungen selbstständig vornehmen.

Ein weiterer Ausbauschritt und Vorteil einer Kopfsteuerung könnte der Ersatz der alten Steuerungen sein. So kann die Kopfsteuerungen als Mastersteuerungen zur Anlagensteuerung dienen.


Edge Device

Eine andere Möglichkeit besteht darin, alle Steuerungen mit den neuesten Hardwareversion auszustatten, um Zugang zu neuen Schnittstellen und Formaten zu erhalten. Dies kann aber sehr kostenintensiv sein. Daher bietet es sich an, die verschiedenen Anlagen und Subsystemen mit Edge Devices auszustatten. Ein Edge Device, d.h. ein industrieller PC an der Anlage oder System, kann über Rest-APIs mit mehreren oder einzelnen Systemen verbunden werden.

Edge Devices sind eine gute Lösung, vor allem wenn sich die Anlagen und Subsysteme in unterschiedlichen Netzwerken befinden. So lässt sich genau definieren, welche Anlagen miteinander kommunizieren dürfen und welche nicht. Dies verhindert auch ungewollte Eingriffe in die Steuerungsebene von außen. Das erhöht nicht nur die Anlagen- und Betriebssicherheit, sondern auch die Datenhoheit, da sie jederzeit wissen, wo welche Daten gesendet und gelesen werden.

Ein weiterer Vorteil des Einsatzes von Edge Devices ist die Möglichkeit, dass Anlagen mit weiteren Technologien und Anwendungen zu erweitern. So kann beispielsweise eine KI-gestützte Auswertung auf dem Edge Device durchgeführt werden, um die Produktivität zu erhöhen. Auch Anwendungen wie ein Etikettendruck kann integriert werden, ohne dass eine aufwendige Neuprogrammierung der Anlagensteuerung notwendig ist.


Fazit

So unterschiedlich wie die Anwendungen sind auch die Wege der Anlagendatenerfassung. Ob Kopfsteuerung oder Edge Device, beide Optionen bieten ihre jeweiligen Vorteile. Doch das übergeordnete Ziel ist immer, das gleiche: Daten in ein einheitliches Format zu bringen und einheitliche Schnittstellen zu schaffen.

(Autor: Patrick Leufkens, Zukunftsbotschafter)