Mit zenon von Copa-Data auf dem Weg zur Smart Factory

Das Ziel der Smart Factory ist es, Maschinen miteinander zu verbinden. Das Ziel ist es, eine Optimierung und Effizienzsteigerung der einzelnen Abläufe zu gewährleisten. (Bild: Tierney – stock.adobe.com)

In der Smart Factory sind Maschinen miteinander verbunden und produzieren perfekt aufeinander abgestimmt Waren und Güter. Sie erlauben den detaillierten Einblick in die Produktion und damit die Optimierung und Effizienzsteigerung der einzelnen Abläufe. Für diesen Gesamtüberblick spielt das Monitoring mittels einfacher Visualisierung eine wichtige Rolle, die im Betrieb die Möglichkeit eines schnellen Einschreitens im Problemfall bietet. Daher ist eine intuitiv bedienbare Oberfläche absolut notwendig, die idealerweise auch von unterwegs per Smartphone oder Laptop genutzt werden kann. Entsprechende Sicherheitsvorkehrungen und Benutzeranmeldung sind dabei unabdingbar.

Um dies zu erreichen, bedarf es in erster Linie der weitestgehenden Vernetzung der eingesetzten Anlagen. Davon sind nicht nur Neuanschaffungen betroffen, sondern zu einem Großteil auch Bestandsanlagen. Gerade bei diesem „Retro-Fitting“ ist es notwendig, dass flexible und anpassbare Automatisierungslösungen eingesetzt werden, die eine Vielzahl von Kommunikationsprotokollen unterstützen. Das liefert eine ideale Basis, um Maschinen untereinander zu verbinden und ihre Abläufe aufeinander synchronisieren zu können.

Die zenon Web Engine, das Engineering Studio und die zenon IIoT Services ermöglichen den Aufbau von Remote-Monitoring-Lösungen und die Integration mit 3rd-Party-Applikationen.

Die Smart Factory als vernetzte, intelligente Produktionsstätte

Ebenso wichtig für eine Smart Factory wie die Konnektivität zu den Steuerungen und Maschinen ist die Kommunikation mit überlagerten Softwaresystemen. MES-Systeme, die unterschiedliche Auftragsdaten bereitstellen, sind hier als Erstes zu nennen. Begibt man sich weiter in Richtung der IT, können auch anlagenübergreifende mathematische Modelle und Machine-Learning-Komponenten notwendig werden, die die Produktionsschritte begleiten und wertvolle Kennzahlen ermitteln. Über deren Einsatz lässt sich beispielsweise eine Optimierung des Prozesses realisieren, indem Maschinenparameter wie Zykluszeiten, Produktionsmengen oder Rezeptparameter vollautomatisch an die aktuellen Umstände angepasst werden.

Was kann zenon zur Smart Factory beitragen?

Beschränkt man sich zunächst auf das Ziel der Anlagenvernetzung, wird mit den mehr als 300 unterstützten Kommunikationstreibern schnell die Stärke der flexiblen Konnektivität von zenon deutlich. Diese kann sowohl bei etablierten und weit verbreiteten Steuerungen als auch bei moderneren Kommunikationsstandards wie OPC UA zum Einsatz kommen. Für den Datenaustausch mit übergeordneten MES- oder anderen IT-Systemen verfügt zenon über dafür vorgesehene Integrationen wie beispielsweise Werum PAS-X MSI und ermöglicht darüber hinaus individuell programmierbare Erweiterungen.

Wird der Datenaustausch mit Systemen per REST-Interface oder GraphQL-Schnittstelle notwendig, können die zenon IIoT-Services (ehemals zenon Service Grid genannt) zum Einsatz kommen und als Integrationsschicht für mehrere zenon Service Engines dienen. Dies kann bei Bedarf ebenfalls standortübergreifend geschehen. Verschlüsselte Verbindungen in ausschließlich ausgehender Richtung gewährleisten dabei die Informationssicherheit. Zudem bieten sich die IIoT-Services als idealer Integrationspunkt für anlagenübergreifende Optimierungsalgorithmen an, womit ausgewählte Produktionsparameter bei Bedarf vollautomatisch angepasst werden können. Die Produktions- und Maschinenvisualisierung ist seit jeher eine der zentralen Stärken von zenon. Hier weitet sich die ursprüngliche lokale Visualisierung durch die anhaltende Digitalisierung immer weiter auf Remote-Monitoring-Lösungen aus.

Erweitertes Einsatzspektrum

In diesem Zusammenhang spielt die zenon Web Engine eine wichtige Rolle, da sie als schlanke Visualisierung mit HTML5-Technologie dient. Ursprünglich war die Erreichbarkeit der Web Engine auf das lokale Netzwerk beschränkt, was zwar ausreichend für lokale Visualisierungen innerhalb der gleichen Produktionsstätte ist, eine abgesetzte Erreichbarkeit übers Internet jedoch einschränkt. Durch die Einführung der zenon IIoT-Services erweitert sich das Einsatzspektrum der HTML Web Engine erheblich. Indem der Datenfluss zwischen Service Engine und Web Engine nun über die IIoT-Services realisiert werden kann, ist es möglich, die Web Engine in einem zentralen Rechenzentrum zu betreiben, während die Service Engine weiterhin im abgesicherten Produktionsnetzwerk verweilt. Die ausschließlich ausgehenden Netzwerkverbindungen und die eingesetzte TLS-Verschlüsselung sichern dieses Szenario gegen ungewollten Zugriff und Datenmanipulation ab.

In diesem Szenario kann die Web Engine als schlanke Anlagenvisualisierung dienen, welche die wichtigsten Kennzahlen in einem vorbereiteten Dashboard darstellt. Der Anwender erhält somit sein „Fenster“ in die Produktion, das über die zenon IIoT Services auf sichere Art und Weise zur Verfügung gestellt wird. Die Beschränkung auf die absolut notwendigsten Daten und lesender Zugriff gehören dabei zu den empfohlenen Konfigurationsgrundsätzen.

Effizienter projektieren durch Smart Objects und Automatisierung

Die Visualisierung der HTML Web Engine ist daher ideal für den Einsatz im Monitoring. Durch die Wiederverwendbarkeit der projektierten Visualisierung ist somit auch eine effizientere Realisierbarkeit gegeben. Setzt man zusätzlich auf die Verwendung von Smart Objects, können damit wiederverwendbare Einzelkomponenten entworfen werden, die sich komfortabel zu übersichtlichen Dashboards zusammenfügen lassen. Dies ermöglicht zeitsparendere Projektierung und unterstützt auch den Aufbau einer wiederverwendbaren Komponentenbibliothek, wovon wiederum Maschinenhersteller wie auch Endkunden profitieren können. Einer von mehreren Grundsätzen, die zenon verfolgt, ist die Möglichkeit Projektierungsaufgaben zu automatisieren. Dieses „Automated Engineering“ kann ebenfalls auf die IIoT-Services und die HTML Web Engine ausweitet werden.

Mit entsprechenden Programmierkenntnissen und Know-how im Bereich von Containerisierung und Cloud-Technologien kann beispielsweise die Installation und Konfiguration der Web Engine als Linux-Container automatisiert werden. Ein maßgeschneiderter Wizard wäre etwa in der Lage, das zenon-Projekt für die Web Engine zu kompilieren und eine neue Web Engine Instanz im Rechenzentrum zu starten. Dieser Wizard könnte sich weiterhin um das Hochladen des zenon-Projekts kümmern und die Web Engine mit einer bestehenden Installation der zenon IIoT Services verbinden.

Ein sicheres System

Zusammenfassend lässt sich festhalten: zenon bietet wertvolle Möglichkeiten für die Realisierung einer Smart Factory. Hinsichtlich Konnektivität und Anbindung an unterschiedliche Systeme sind ideale Voraussetzungen gegeben. Mit dem Einsatz der zenon IIoT-Services und der HTML Web Engine lässt sich ein sicheres webbasiertes Remote-Monitoring realisieren, das bei Bedarf von extern erreichbar ist und dessen Darstellung auf mobile Endgeräte zugeschnitten werden kann. Darüber hinaus können die Installations- und Konfigurationsschritte automatisiert werden, wodurch sich der Zeitaufwand für die Konfiguration einer Webvisualisierung verringert.