Konnektivität ist der Schlüssel zum Mehrwert

Phoenix Contact präsentiert offenes Ecosystem auf der Namur-Hauptsitzung

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Mit der Namur Open Architecture (NOA) hat die Namur den Weg zur Verwendung neuer Technologien neben dem Leitsystem geebnet. Inzwischen wurden einige Use Cases realisiert. Als Sponsor der 82. Namur-Hauptsitzung präsentierte Phoenix Contact vor mehr als 650 Teilnehmern unter dem Motto „Enhanced Connectivity for Smart Production“ industrietaugliche Umsetzungen dieser Use Cases und den Vorschlag für ein offenes, sicheres und skalierbares Ecosystem.

Phoenix Contact hatte das erste Mal die Sponsorenschaft dieses Familientreffens für die Automatisierungs-Commuity übernommen. Gleich zu Beginn seiner Rede machte Frank Stührenberg, CEO des Unternehmens, mit der Aussage „Konnektivität ist unsere DNA“ deutlich, dass das Motto der Namur-Hauptsitzung exakt zur Firmenphilosopie passt. Danach gab er einen kurzen Überblick über die Firmenentwicklung von Phoenix Contact und insbesondere der einzelnen Produktbereiche. Er stellte hierbei einen Kontext zu den aktuell verfügbaren Produktlinien und Schwerpunkten her. Hierzu gehören seit 1923 Klemmen, seit 1968 die Leiterplattenanschlusstechnik und seit 1980 die Interface-Technik. Im Laufe der folgenden Jahre kamen u. a. die Bereiche Überspannungsschutz, Interbus, Safety Relais für Funktionale Sicherheit und das wichtige Thema Cyber Security hinzu.

Wissensgewinn durch Strukturierung

Roland Bent, Chief Technology Officer (CTO) des Unternehmens, betonte anschließend: „Heute denken wir die Konnektivität weiter zu einer Enhanced Connectivity, denn zuverlässige und praxistaugliche Lösungen für die neue Welt der Digitalisierung sind dringend erforderlich. Enhanced Connectivity steht bei Phoenix Contact neben dem physikalischen Anschluss für eine übergreifende, offene, sichere und digitale Kommunikation. Damit sind die Voraussetzungen erfüllt, neue Ansätze wie die Namur Open Architecture (NOA) und Open Process Automation (OPA) zu realisieren.

Denn die Anforderungen der Betreiber sind klar: Flexibilität und Ausbeute erhöhen, Wartungskonzepte optimieren, Ausfälle vermeiden, Qualität verbessern, Ressourcen schonen, Fachkräftemangel begegnen und insgesamt die Betriebskosten senken. Die Basis für eine weitere Optimierung der Prozesse und Anlagen bilden Daten, die beispielsweise intelligente Feldgeräte neben den primären Messgrößen liefern. „Bevor diese Daten jedoch in vollem Umfang für Digitalisierungsmehrwerte, etwa für die Instandhaltung oder Prozessoptimierung, genutzt werden können, gilt es diese zu aggregieren, zu strukturieren und kontextualisieren.“

Kontextualisierung erforderlich

Phoenix Contact empfiehlt daher eine Architektur, in der die über ein Prozessinterface ausgelesenen Daten zunächst kontextualisiert werden. Das heißt, sie werden aggregiert und strukturiert bereitgestellt, bevor sie in der eigentlichen Informationsverarbeitungsebene verwendet werden. Dies wird von einem „Enhanced Connectivity System“ (Ecosystem) sichergestellt.

Der Ansatz von Phoenix Contact beschreibt die Möglichkeit einer einfachen Realisierung des NOA-Konzepts. Die zusätzlichen Informationen von neuen Low-Cost-Sensoren oder bereits existierenden Feldgeräten werden über den Seitenkanal einfach, sicher und rückwirkungsfrei ausgelesen, unabhängig vom jeweils verwendeten Übertragungsprotokoll in einen Kontext gebracht, in einem Edge-Gateway vorverarbeitet und dann den übergeordneten Ebenen – beispielsweise einer Cloud – zur Analyse und Prozessoptimierung bereitgestellt.

Online-Store vereinfacht Engineering

„Rohdaten, Prozessdaten oder Diagnosedaten“, so Ulrich Leidecker, President Industry Management & Automation bei Phoenix Contact, werden mittels Daten-Mapping mit Hilfe von gerätespezifischen Beschreibungen (EDD, FDI) zu wertvollen, nutzbaren Informationen. „Den kompletten Vorgang des Daten-Mappings nehmen wir dem Anwender ab, denn er kann sich vorgefertigte Bausteine und Applikationen direkt aus einem Online-Store herunterladen.“

Die dort vorhandenen Apps ermöglichen ein vereinfachtes Engineering der dazugehörigen Asset-Monitoring-Anwendungen. In dieser Ebene kann auch ein Open-Runtime-System wie das PLCnext-Ecosystem von Phoenix Contact die Informationen „on the edge“ analysieren und sie unter Verwendung komplexer Algorithmen für vorausschauende Wartung oder Prozessoptimierung nutzen. „Das Ecosystem PLCnext“, so Leidecker, „ist maximal auf Offenheit angelegt, herstellerunabhängig und nicht proprietär. Dies ist unser Vorschlag, den NOA-Seitenkanal zu strukturieren, um offene Lösungen mit unterschiedlichen Anbietern zu ermöglichen.“

Neben dem Hauptvortrag bot Phoenix Contact Workshops und Demonstratoren zu neuen Connectivity-Technologien wie MTP, Ethernet-APL, 5G oder dem Status von OPAF (Open Process Automation Forum) an, die ebenfalls im Bereich der Prozesssteuerung Anwendung finden.

IGR testet neue Ansätze

Connectivity ist heute ein Begriff geworden, über den man das komplexe Thema des Datenzugriffs auf Informationen aus dem Feld einfach zusammenfasst. Dabei stecken hinter diesem einzelnen Wort in der Praxis technisch umfangreiche und vielfältige Lösungen, um Use Cases oder Applikationen die notwendigen Informationen zur Verfügung zu stellen. Dies wurde bei dem anschließenden Vortrag von Ronny Becker, Prüfingenieur bei Bilfinger Maintenance, deutlich. Becker betreut im Industriepark Höchst eine Demonstrations- und Testanlage für Industrie 4.0, die Unternehmen eine optimale Möglichkeit bietet, neue Ansätze zu testen. Die Interessengemeinschaft Regelwerke Technik IGR im Industriepark Höchst hat 2017 das Projekt gestartet, um das Thema Digitalisierung und dessen Umsetzung in der Prozessindustrie näher zu beleuchten. Dazu wurden die verfügbaren Produkte und Ideen der Lieferanten in eine neu aufgebaute kleine Prozessanlage implementiert und getestet. Beim Betrieb dieser Connectivity‐Lösungen ergaben sich unterschiedlichste Herausforderungen. Der Vortrag von Ronny Becker zeigte einige dieser Herausforderungen auf und beschrieb die umgesetzten Lösungswege.

Er erzählte u. a. von technischen Schwierigkeiten beim physikalischen Abgriff der Geräteinformationen über einen Parallelpfad, z. B. über Hart und dem immensen Administrationsaufwand des Anlagenpersonals beim manuellen Anreichern der Prozessdaten mit semantischen Informationen. Becker beschrieb viele positive Erfahrungen aus dem zweijährigen Praxisbetrieb der Demoanlage. „Es zeigt sich in der Zwischenzeit aber auch, dass für eine einfache Umsetzung der Konnektivität ein standardisiertes Informationsmodell wie das NOA‐IM unbedingt erforderlich ist. Hier sind nun die Lieferanten in der Pflicht, NOA in ihre Produkte zu implementieren“, betonte Becker.

Geld geht vor Hoffnung

Dass Daten und Konnektivität zum Mehrwert führen, ist kein Selbstläufer, kein Automatismus. Erstens müssen diese eine lange Verarbeitungskette durchwandern, um mittels Kontextualisierung und Datenauswertung zu relevanten Informationen und neuem Wissen zu gelangen. „Ob die neuen Erkenntnisse tatsächlich zum Mehrwert führen, das entscheidet sich erst bei der Handlung, also beim Use Case“, betonte Dr. Ilona Sonnevend von der Bayer AG. Ihr Aussage „Geld geht vor Hoffnung“ war das geflügelte Wort auf der gesamten Hauptsitzung. „Es geht nicht darum herumzudigitalisieren, sondern echten Nutzen zu generieren.“

Ihrer Meinung nach gibt es zwei unterschiedliche Möglichkeiten, um Use Cases aufzustellen. Man kann mit dem Gedanken des Technologie-Push überlegen, welche Anwendungen mit zusätzlichen, aus der Feldebene automatisch gewonnenen Daten bzw. Informationen unterfüttert werden könnten. So entstehen dann erste Anwendungsideen, wie z. B. „Plug and Produce“. „Aus Produktionssicht ist es aber eher wünschenswert, diese Herangehensweise umzudrehen und sich erstmal anzuschauen, was das Leben im Betriebsalltag vereinfachen könnte. Wo entstehen Verluste? Wo könnte man die Arbeit der Produktionskollegen optimieren? Und wenn währenddessen Use Cases entdeckt werden, zu der zusätzliche Daten mittels Konnektivität herangezogen werden müssen, ist es sinnvoll, diese als Anwendungsidee hochzuhalten.“

Pull-Effekt erhöht Geschwindigkeit

So entsteht nach ihrer Meinung ein betriebsseitiger Pull-Effekt, der der Umsetzung einen ganz neuen Geschwindigkeitsschub verpassen könnte. Um die Use Cases ausfindig zu machen, die den Betriebsalltag deutlich vereinfachen könnten, muss man die jeweiligen Produktionsprozesse und dessen Akteure näher kennenlernen. Begonnen mit den beteiligten Funktionen, Rollen und Personen, nachfolgend mit den jeweiligen technischen Systemen. „Denn wenn über Konnektivität geredet wird“, so Sonnevend, „reicht es nicht, die technischen Systeme miteinander zu vernetzten – dazu muss auch das Prozessverständnis über Funktionsgrenzen hinweg harmonisiert werden.“

Wie genau das gelingen kann, dazu gibt es bereits erste Ansätze und technische Architekturentwürfe. Aber die Veränderungen finden nicht in großen, sondern erstmal in ganz kleinen Maßstäben statt. „Daher ist es höchste Zeit zum Ausprobieren und zum Experimentieren. Die Betriebe brauchen einen Sandkasten, in dem man, zusammen mit Experten, die neuen Möglichkeiten der Datengewinnung und -auswertung ausprobieren kann und erste Anwendungen „basteln“ kann. Dazu brauchen wir geeignete, skalierbare und vor allem schnell anwendbare Werkzeuge bzw. Applikationen. Mega-Projekte und die dazugehörigen Business Cases unter dem Schlagwort Digitalisierung werden ohne die Möglichkeit, dies in kleinen Maßstäben agil voranbringen zu können, nur sehr schleppend vorankommen.“

Warum bekommen wir Digitalisierung nicht zum Fliegen?

Schon seit vielen Jahren wird in der Prozessindustrie über Digitalisierung und Datenaustausch gesprochen. Trotzdem findet Digitalisierung heute häufig immer noch stärker in Powerpoint als in der Realität statt. Wichtige Daten werden weiterhin auf Papier sowohl zwischen einzelnen Gewerken als auch zwischen Planung und Betreiber übergeben. Der Vortrag von Andreas Schüller von Yncoris beschäftigte sich deshalb mit der Frage, weshalb die Prozessindustrie Schwierigkeiten hat, die Digitalisierung erfolgreich vorzubereiten und umzusetzen. Seiner Auffassung nach liegen mögliche Ursachen in der unterschiedlichen Interessenslage verschiedener Akteure des Lebenszyklus einer Prozessanlage begründet. Zudem wird seiner Meinung nach häufig argumentiert, dass in Europa fast alle Projekte Brownfield-Projekte sind, bei denen eine Digitalisierung des Bestands zu aufwendig ist. „Erstaunlich ist jedoch“, so Schüller, „dass auch große Greenfield-Projekte nicht mit modernen Ansätzen geplant und später betrieben werden.“ Als Lösungsansatz zeigte er den Ansatz über Use Cases gegenüber einer pauschalen Digitalisierung auf, verbunden mit der Hoffnung, dass auf der Namur-Hauptsitzung 2020 vom Hauptsponsor Schneider Elektric geeignete Ansätze vorgestellt werden, die zeigen, wie die Prozessindustrie die Digitalisierung nachhaltig umsetzen kann. Das Motto lautet dann „Boosting Your Asset Lifecycle for Power and Process“.

Namur e.V., Leverkusen


Günter Eckhardt

Chefredakteur

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