PSIjscada - SCADA-Lösung für die Smart Factory

Auftragsbezogene Informationen in der Mensch-Maschine-Schnittstelle

SCADA - Supervisory Control and Data Acquisition - bedeutet das Sammeln und Analysieren von Echtzeitdaten zur Überwachung und Steuerung technischer Prozesse mittels eines Computersystems. PSIjscada erfasst Informationen wie beispielsweise über ein defektes Maschinenteil, überträgt diese an eine Überwachungszentrale und gibt die Fehlermeldung mit einer Eskalationseinschätzung weiter. Die Fehlersituation wird in einem logischen Gesamtzusammenhang dargestellt. Diese Analyse unterstützt die weitere Steuerung des Fertigungsprozesses:

  • Welcher aktuelle Auftrag ist betroffen?
  • Wie weit ist der Auftrag bereits bearbeitet? 
  • Mit welcher Qualität wurde der Auftrag bereits bearbeitet?
  • Wie kann der aktuelle Auftrag umgeplant werden, um den Liefertermin zu halten? 
  • Welche weiteren Aufträge sind gefährdet?
  • Wie können diese Aufträge umgeplant werden?
  • Welcher Servicetechniker kann den Fehler beheben?
  • Ist ein Ersatzteil im Lager vorhanden?
  • Muss ein externer Techniker bestellt werden?
  • Wann wird die Maschine erfahrungsgemäß wieder einsatzbereit sein?
SCADA MES PSIpenta
©PSI AG

Leistungsmerkmale

Unternehmensweite Fertigungsprozesse überwachen und steuern

Mit PSIjscada steht ein skalierbares Werkzeug für das Sammeln und Analysieren von Echtzeitdaten und die Visualisierung des Zustands der Fertigungstechnik zur Verfügung. Die Topologie der Fertigung kann auf einfache Weise modelliert und entsprechend des Layouts dargestellt werden. Die notwendige Verbindung mit der Automatisierungstechnik erfolgt auf der Basis einer PSI-eigenen Maschinendatenerfassung (MDE). Das entstehende Gesamtbild dient der unternehmensweiten Überwachung und Steuerung aller Prozesse, die die Fertigung beeinflussen. Dabei geht die Lösung in ihrer Funktionalität über die heute übliche Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI - Human Machine Interface) hinaus bzw. ergänzt diese um auftragsbezogene Informationen. Die Visualisierung kann nicht nur zur Darstellung der Betriebsparameter, sondern auch zur Umplanung von Aufträgen, manuellen Auslösung von Störungen, Anzeige von Materialbeständen u.v.m. genutzt werden.

Datenerhebung und Auswertung

Die Kopplung mit dem Fertigungsprozess ist konfigurierbar und basiert auf Standardprotokollen und Interfaces (z. B. OPC UA, Web Services, Datenbankschnittstellen). Die erhobenen Daten (Zähler, Messwerte, Zustandsinformationen, Energiedaten oder auch Produktdaten) können nach frei definierbaren Regeln aufbereitet und verknüpft werden. Historische Daten liefern Hinweise über die Stabilität und Verfügbarkeit der technischen Systeme in der Fertigung. Die Auswertung der Maschinendaten von hochentwickelten Sensoren oder der Maschinensteuerung selbst ermöglichen die gezielte Analyse der Fertigungsprozesse. Im Vordergrund stehen dabei Aspekte wie Anlagenverfügbarkeit, Maschinenlaufzeit oder auftragsbezogene Daten wie Mengen, Zeiten oder Qualitätsinformationen. Die fortlaufende Auswertung dieser Daten unterstützt den kontinuierlichen Verbesserungsprozess (KVP). Signale aus dem Produktionssystem können in der MDE- oder SCADA-Anwendung zur automatisierten Auslösung von Instandhaltungsmaßnahmen oder für die präventive Wartung genutzt werden. Die SCADA-Lösung lässt die Definition von virtuellen Datenpunkten zu. Diese stellen eine Verknüpfung mehrerer "echter" Datenquellen dar. So sind auch komplexere Zusammenhänge der Prozess- und Betriebsdaten einer Anlage darstell- und auswertbar.

Individuelle Visualisierung

Die weitere Entwicklung der SCADA-Lösung geht in zwei Richtungen:

  • Visualisierung von Maschinen-, Prozess- und Auftragsdaten in Verbindung mit einer maschinenorientierten 2D- oder 3D-Darstellung der Produktionsanlagen
  • Abbildung der Verortung von Auftrags- und Warenflüssen in einem konkreten Fabriklayout

Die zukünftig erwartete Möglichkeit der dynamischen Umkonfiguration eines Fertigungssystems kann so auf einfache Art und Weise den Prozessbeteiligten vermittelt werden. Die Entkopplung der Darstellung des Produktionssystems selbst von der Anzeige der Datenpunkte, ermöglicht sehr flexible und für unterschiedliche Benutzergruppen anpassbare Visualisierungen. Entsprechend der Rolle eines Benutzers werden die Informationen angezeigt, die der jeweilige Anwender zur Erfüllung seiner Aufgaben im gegebenen Kontext benötigt.

Verteilte Datenbasis

SCADA-Systeme arbeiten mit einer verteilten Datenbasis die Datenpunkte beinhaltet. Ein Datenpunkt enthält einen Ein- oder Ausgangswert, der durch das System überwacht und gesteuert wird. Man unterscheidet physikalische und mathematische Datenpunkte: Ein physikalischer Datenpunkt stellt einen gemessenen Wert dar, während ein mathematischer Punkt durch Berechnungen aus dem Zustand des Systems hervorgeht. Datenpunkte enthalten typischerweise Zeitstempel, sodass eine historische Auswertung ermöglicht wird. Die SCADA-Architektur hat zwei verschiedene Ebenen: die Client-Ebene, auf der die Mensch-Maschine-Interaktion stattfindet und die Datenserver-Ebene auf der überwacht wird. Die Daten-Server kommunizieren über Prozesscontroller mit den Feldgeräten. Die Prozesscontroller sind über Feldbusse, wie beispielsweise den Profibus, an die Datenserver angeschlossen. Diese wiederum sind untereinander und mit den Clients über Ethernet verbunden.