Vor allem die vertikale und horizontale Integration von Systemen spielt für viele Szenarien der Digitalisierung eine wichtige Rolle. Eine Lösung, die in diesem Zusammenhang auf dem Vormarsch ist, ist das MTP (Module Type Package). Diese Technologie wurde ursprünglich für die Integration von Package Units und modularen Anlagen entwickelt. Inzwischen hat die Branche aber erkannt, dass die Herstellerunabhängigkeit von MTP und Features wie die generische HMI-Beschreibung auch für andere Initiativen wie den Open Process Automation Standard (O-PAS) von Interesse ist. Hier ergeben sich die Vorteile aus Migrationsszenarien, Austauschbarkeit und Portabilität. Auch in der Pharma- und Bioproduktion wird MTP derzeit lebhaft diskutiert, mit Fortschritten bei der GMP-Qualifizierung von Anlagen.
MTP und DCS passen eigentlich ganz gut zusammen. Doch der derzeitige Entwicklungsstand bei der Integration der MTP-Technologie in verteilte Leitsysteme (DCS) ist aus Sicht der Endanwender unzureichend. Für den Namur-Arbeitskreis 2.1 DCS und PLC ist die beschleunigte Verbreitung von MTP für die zukünftige Integration in beide Richtungen daher entscheidend. Dabei geht es um die Integration von Geräten in DCS-Systeme und die Integration von DCS-Systemen in übergeordnete Systeme. Dementsprechend erwartet der Arbeitskreis im Endszenario anstelle des klassischen DCS wie heute Manufacturing-Execution-Systeme (MES) oder eine Art Hybrid mit Leitsystemen als Manifestation des Process Orchestration Layers (POL) in der Gesamtarchitektur.
Konzept für Gesamtarchitektur im Kontext O-PAS
Der AK 2.1 erwartet für die Zukunft deutlich mehr offene Leitsysteme als dies heute der Fall ist. Diese Vision wird durch den Open Process Automation Standard O-PAS skizziert. Angesichts der riesigen Anzahl bereits installierter Systeme wird es wohl keinen umfassenden Umbruch geben, sondern eher eine längere Übergangsphase. Eine solche Periode muss gut gemanagt und durchdacht werden, was zusätzlichen Aufwand erfordert, der über die reine Definition neuer Systeme hinausgeht. Hier sieht der AK eine wichtige Rolle für MTP: Wenn ein Leitsystem mit ausreichender Exportfähigkeit seiner Dienste und Parameter ausgestattet ist, kann es in ein offenes Steuerungsökosystem zusammen mit anderen Anlagen oder Anlagenteilen integriert werden, die bereits auf allen Ebenen des Systems nach kommenden Standards automatisiert sind.
Die Realisierung dieses Ansatzes bietet sowohl für Endanwender als auch für Systemlieferanten Vorteile. Endanwender können die verfügbare Lebensdauer ihrer Systeme optimal nutzen und den Übergang je nach ihren Bedürfnissen individuell angehen. Für die Anbieter bedeutet es auch, die eigene Marktposition zu stärken und kontinuierlich Dienstleistungen für bestehende Systeme anzubieten und die eigene Organisation organisch weiterzuentwickeln.
Die Grafik kombiniert Merkmale der Namur Open Architecture (NOA), des Module Type Package (MTP) und des Open Process Automation Standard (O-PAS). Dabei werden die zusätzlichen Überwachungs- und Optimierungsfunktionen von NOA auf die Advanced Computing Platform von O-PAS übertragen und das MTP als Schnittstellentechnologie zwischen bestehenden PLS und SPS und der O-PAS-Welt über sein Connectivity Framework (ein Echtzeit-Servicebus) genutzt.
Was braucht es dazu: Das DCS muss prinzipiell in der Lage sein, Module mit einer Spezifikation nach dem MTP-Standard zu integrieren. Diese Integration sollte sowohl auf der HMI-Ebene als auch auf der Steuerungsebene möglich sein. Dazu muss eine ausreichende OPC-UA-Anbindungsmöglichkeit in diesen Ebenen des DCS vorhanden sein. Darüber hinaus muss eine geeignete Einheit vorhanden sein, um den Zustand der Geräte abbilden zu können, und das DCS benötigt eine MTP-Exportfähigkeit, um für die Integration in die Prozessorchestrierung geeignet zu sein.
Aktueller Stand und Ausblick
Die Arbeit an der Definition des MTP-Standards ist in Wellen strukturiert, sodass es möglich ist, die Entwicklung verschiedener Aspekte zu parallelisieren und Schwerpunkte und Prioritäten je nach Bedarf zu setzen. Daher haben verschiedene Teile des Standards bisher unterschiedliche Reifegrade erreicht. Ein wichtiges Ziel ist dabei die weitere Internationalisierung der MTP als IEC 63280-Norm. Leider sind hier bis heute keine nennenswerten Fortschritte erzielt worden. Ein Schub wird jetzt mit der Überführung von MTP in die neue Trägerorganisation Profibus International (PNO bzw. Profibus Nutzerorganisation) erwartet.
Ein weiteres Problem, das der AK derzeit sieht: Anbieter und Endanwender warten aufeinander. Die Endanwender würden es bevorzugen, wenn alles rund um MTP fertiggestellt wäre. Es kann jedoch noch Jahre dauern, bis dieser Status erreicht ist. Auf der anderen Seite warten die Anbieter darauf, dass die Endanwender die vorhandenen Teile nutzen, auch im Sinne von wertvollem Feedback zur Verbesserung der anderen Papiere.
Das Ziel der Arbeitsgruppe ist es, die vorhandenen Teile jetzt zu nutzen und damit die Anwendungsfälle zu entwickeln. Die Integrationsfähigkeit von Package Units ist heute bei einigen Systemen bereits gegeben. Eine große Lücke besteht jedoch bei der Integration von DCS-Systemen.
Ein Schlüssel, um bei der Vereinheitlichung der Bemühungen von MTP und O-PAS voranzukommen, ist die Zusammenarbeit der verschiedenen Parteien von Endnutzern, Lieferanten und Organisationen. Eine mögliche Variante wäre, dass das DCN auch MTP als Integrationsmethode anbieten könnte: Wenn man eine automatisierte Anlage für die Integration in Betracht zieht, kann es sich um ein komplettes DCS, ein SPS-System (Skid) oder sogar um ein einzelnes DCN mit zugehörigen E/A handeln. MTP kann in all diesen Fällen helfen. Darüber hinaus sieht der AK weiteren Handlungsbedarf: So muss die Diskussion über Aspekte wie ein gemeinsames Informationsmodell zwischen O-PAS und MTP durch weitere Pilotprojekte und Feldversuche ergänzt werden, um Lösungen ohne praktischen Nutzen zu vermeiden. (br)
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