Um der Komplexität heutiger Anlagenstrukturen und den umfangreichen Funktionen intelligenter Feldgeräte gerecht zu werden, erkennen immer mehr Unternehmen die Notwendigkeit eines modernen Asset Managements. Dabei sind insbesondere offene Lösungen und Interoperabilität gefragt. In der Praxis werden entsprechende Projekte jedoch häufig nur zögerlich realisiert. Eine zentrale Feldgerätekonfiguration über Ethernet könnte ein Einstieg sein.
Dipl.-Ing. Steffen Himstedt
Im Zuge des Kostendrucks der Unternehmen wurde auch im Automatisierungsbereich ein erhebliches Optimierungspotenzial erkannt. Die Lösung soll ein effektives Asset Management bringen, das in letzter Zeit immer stärker an Bedeutung gewinnt. Die betriebswirtschaftlichen Ziele sind dabei klar: Verringerung der Betriebs- und Instandhaltungskosten durch eine höhere Anlagenverfügbarkeit und Vermeidung ungeplanter Stillstände. Die Inbetriebnahmezeiten sollen möglichst kurz, die Lauf- und Lebenszeiten der Anlagen möglichst lang sein und darüber hinaus sollte die Anlage ausreichende Flexibilität bei Erweiterungen oder Umbauten gewährleisten.
Aus technischer Sicht ergeben sich noch ganz andere Anforderungen an ein modernes Asset Management. Denn der Einzug der intelligenten Feldgeräte hat nicht nur einen enormen technischen Fortschritt, sondern auch eine höhere Komplexität in die Anlagen hineingebracht. Eine Vielzahl an Feldbussträngen mit Geräten verschiedenster Hersteller muss nun effektiv verwaltet werden. Um die umfangreichen Funktionalitäten der intelligenten Feldgeräte auch optimal nutzen zu können, muss zunächst die Konsistenz zwischen den unzähligen Geräte- und Parameterdaten sichergestellt sein. Hier sind entsprechende Softwaretools gefragt, die diese Komplexität sinnvoll beherrschen und eine anwenderfreundliche Verwaltung ermöglichen sollen. Je nach Bedarf gehen die Anforderungen der Anwender dabei auch über eine reine Konfiguration und Diagnose von Feldgeräten hinaus, z. B. in Richtung Kalibriermanagement, Condition Monitoring oder insbesondere in der Pharmaindustrie auch hin zu automatischer Dokumentation und Änderungsmanagement. Generell sollte das Asset Management-Konzept darüber hinaus sowohl für Neuprojekte als auch für Bestandsanlagen anwendbar sein.
Feldgerätekonfiguration in der betrieblichen Praxis
Ein Blick in den betrieblichen Alltag zeigt, dass die meisten Unternehmen noch weit entfernt von einem modernen Asset Management sind. Stattdessen ist meist ein Flickenteppich an Softwaretools zur Feldgerätekonfiguration vorzufinden. Nicht nur die Vielzahl von Tools mit verschiedenen Versionen und Betriebssystemen in jedem Betrieb, sondern auch die unterschiedliche Hardware für den Systemzugang sorgen für eine hohe Komplexität und machen dem Instandhaltungspersonal das Leben schwer. Aufgrund der hohen Anzahl und des eher unregelmäßigen Einsatzes der Bedientools ist das Personal zudem häufig nur unzureichend geschult. Viele verschiedene Tools bedeuten auch, dass die Datenhaltung der Geräteparameter nur dezentral erfolgt, was wiederum ein hohes Fehlerpotenzial in der Instandhaltung mit sich bringt. Darüber hinaus ist die meist durchgeführte Punkt-zu-Punkt-Konfiguration vor Ort extrem zeitaufwendig, insbesondere im zugangslimitierten Ex-Bereich.
Erschwerend für die Realisierung eines Asset Managements kommt hinzu, dass das betriebliche Personal inkl. der mittleren Führungsebene nur selten umfassend über die heutigen technischen Möglichkeiten informiert ist, u. a. weil auch die ingenieurtechnischen Planer und Anlagenbauer versuchen, Asset Management so lange wie möglich zu verhindern. Da hier die Kosten für den Anlagenbau und nicht die Kosteneinsparungen während der gesamten Lebenszeit der Anlage im Vordergrund stehen, wird Asset Management eher als „nice-to-have“ angesehen und nur dann realisiert, wenn es ausdrücklich vom Betreiber der Anlage gefordert wird.
Unterschiedliche Standards
Zur Realisierung eines effektiven Asset Managements gibt es heute verschiedene Ansätze, die auf unterschiedlichen Technologien und Standards basieren.
Eine Möglichkeit besteht mit dem FDT-Konzept (Field Device Tool). Hier wurde eine technische Spezifikation geschaffen, unterschiedlichste Feldgeräte von verschiedenen Herstellern in einem Engineeringsystem feldbusunabhängig einzubinden und zu verwalten. Notwendig ist dazu eine FDT-Rahmenapplikation als Konfigurationstool wie z. B. FieldCare oder PACTware und der jeweilige DTM (Device Type Manager) als Gerätetreiber. Unterschieden wird dabei zwischen einem CommDTM für die Buskommunikation (z. B. Profibus), einem GatewayDTM für den Kommunikationsübergang (z. B. von Profibus auf Hart/Profibus PA) und einem DeviceDTM für das Feldgerät. Über die gemeinsame FDT-Rahmenapplikation können die DTMs der unterschiedlichsten Hersteller ihre Konfigurations- und Kommunikationsdaten austauschen.
Um auch bei Anlagen mit Siemens-Infrastrukturkomponenten die FDT-Technologie nutzen zu können, bietet Trebing & Himstedt eine Simatic NET DTM Library an, in der neben dem CommDTM für den Profibus-Zugang auch die GatewayDTMs DP/PA Link und ET 200 enthalten sind. Eine weitere Möglichkeit der Realisierung eines Asset Managements sind Lösungen auf Basis der am Markt bestehenden EDDL-Technologie. Hier hat die herstellerspezifische Bediensoftware eine deutlich höhere Bedeutung für das Erscheinungsbild der Feldgeräte. Ein sehr ausgereiftes Engineeringsystem ist beispielsweise die AMS Suite von Emerson Process Management, die neben der reinen Feldgerätebedienung auch weitergehende Funktionen z. B. zum Condition Monitoring und Kalibrierma-nagement beinhaltet.
Letztlich bieten sowohl FDT- als auch EDDL-basierte Konzepte bereits heute ausreichend technische Möglichkeiten, um alle oben genannten Anforderungen an ein Asset Management abzudecken. Beide Technologien werden zukünftig den Markt prägen und sich im Zuge des Wettbewerbs untereinander weiter verbessern. Für welchen Standard man sich entscheidet, hängt von dem jeweiligen Systemumfeld und den spezifischen Anforderungen ab, wobei hier die verfügbaren Funktionalitäten der Tools im Vordergrund stehen.
Vor-Ort-Konfiguration oder zentrales Asset Management?
Unabhängig von der Technologieentscheidung steht man vor der Wahl zwischen der Vor-Ort-Konfiguration an der Anlage oder einem zentralen Asset Management. Als Einstieg bietet sich insbesondere bei Anlagen mit einer geringen Anzahl an Feldbussträngen zunächst die Vor-Ort-Konfiguration mit einer entsprechenden Bediensoft- ware an. Sämtliche Feldgeräte eines Strangs können über einen zentralen Zugangspunkt herstellerunabhängig mit nur einem Tool konfiguriert werden.
Ein anlagenweites Asset Management ist allerdings nur mit einem zentralen, vom Leitsystem unabhängigen Ansatz möglich, z. B. mit dem Ethernet-Profibus-Interface (xEPI) von Trebing & Himstedt. Das kompakte Gateway wird parallel zum Profibus Master Klasse 1 des Leitsystems als Konfigurationsmaster MKL2 betrieben. Alle Stränge der Anlage werden zusammengefasst und zentral über Ethernet in einer Asset Management Station zusammengeführt. Sowohl die Gerätekonfiguration als auch die Ablage der Geräteparameter kann somit zentral für die gesamte Anlage erfolgen. Die Durchgängigkeit der zentralen Variante zeigt sich insbesondere in der direkten Konfigurationsmöglichkeit der Feldgeräte über die Kommunikationsebenen Ethernet, Profibus und Hart hinweg. Alle Profibus-PA- sowie Hart-Geräte, die über ein Remote I/O (RIO) mit Hart-Funktionalität an den Profibus angeschlossen sind, lassen sich auf diese Weise über Ethernet konfigurieren.
Fazit
Das Potenzial von Asset Management wird heute in der Praxis noch nicht annähernd ausgeschöpft. Dabei schaffen entsprechende Lösungen durch erhebliche Zeit- und Kosteneinsparungen in jeder Phase des Lebenszyklus kontinuierlich an Mehrwert, insbesondere im Fall eines zentralen Asset Managements über Ethernet. Deshalb ist es sinnvoll, gerade auch bei bestehenden Anlagen Schritt für Schritt den Weg in Richtung Asset Management zu gehen und entsprechend nachzurüsten.
cav 426
Vorteile eines zentralen Asset Managements
- Verkürzte Inbetriebnahmezeiten durch eigene Zugänge für die Parametrierung unabhängig von Feldkontroller, PNK bzw. SPS
- Flexibilität bei Erweiterungen und Anlagenumbauten bzw. Ersatz des Leitsystems
- Ausnutzung der umfangreichen Funktionalität intelligenter Feldgeräte und Weitergabe an Instandhaltungs- oder ERP-Systeme wie z. B. SAP (Produktionsplanung PP-PI, Instandhaltung PM, Materialwirtschaft MM)
- Konsistenz zwischen Geräte- und Parameterdaten durch eine zentrale Ablage
- Qualifizierungsuntersützung bei validierungspflichtigen Anlagen in der FDA-regulierten Pharmaindustrie durch Konfigurationsverfolgung
- Unabhängigkeit gegenüber dem Prozessleitsystem und Feldgeräteherstellern über den gesamten Life Cycle der Anlage
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