Wie die Produktionsleistung durch Datenanalysen gesteigert werden kann

In der Herstellung will man in die Produktivität und Effizienz in der Regel in allen Phasen des Produktionsprozesses steigern. Haben die Unternehmen dann erkannt, dass solche Profitabilitätssteigerungen oft nur erzielt werden können, indem komplexe industrielle Prozesse von Grund auf optimiert werden, entscheiden sie sich oft für eine programmierbare Automatisierungssteuerung und Optimisierungs-Software. Solche Tools werden zwar schnell weiterentwickelt, um mit den wechselnden Branchenanforderungen Schritt zu halten, doch komplexe Probleme wie Kommunikationslatenz und Netzwerksicherheit stellen oft große Herausforderungen dar.

Obwohl die in den Siebzigerjahren speicherprogrammierbaren Steuerungen (PLCs) im Vergleich zu Steuerungen auf Relaisbasis flexiblere Möglichkeiten bei der Programmierung bieten, werden sie nach wie vor per Kontaktplan programmiert, um das Erscheinungsbild von Schaltplänen nachzuahmen. Die PACs (Programmable Automation Controllers) führten zu einem Fortschritt, da sie die Möglichkeit bieten, auf einer einzigen Plattform mehrere Domänen wie diskrete Anwendungen sowie Bewegungs- und Prozesssteuerungsanwendungen zu betreiben. Sie sorgen somit für mehr Flexibilität und Interoperabilität in Unternehmenssystemen. Sie können sich jedoch nicht dynamisch an wechselnde Geschäftsziele anpassen und gelten als statische Komponenten, die mit Einschränkungen einhergehen, da die Designspezifikationen bei der Installation festgelegt werden.

Die meisten Hersteller verwenden zwar noch immer PLCs und PACs, aber in der heutigen Ära des Internets sind jetzt auch Analysen auf dem Vormarsch. Die Datenanalyse-Tools werden immer komplexer konzipiert, um die steigenden Anforderungen nach Flexibilität zu erfüllen und eröffnen mehr Chancen zur Erzielung der betrieblichen Effizienz, zur Kostenersparnis und zur Produktivitätssteigerung.

Integration von Geräten und Equipment
Beim IIoT werden viele physische Geräte genutzt, die große Datenmengen produzieren. Die Integration und Organisation dieser Daten ist entscheidend, um sinnvolle und praktisch umsetzbare Erkenntnisse zu gewinnen. Mithilfe der Daten und Analysen kann der Betrieb der Geräte auf die Ziele und Leistung des Unternehmens ausgerichtet werden. Wenn die Geräte und das Equipment erfolgreich in die Anlage und die Geschäftsautomatisierungs-Tools integriert werden, ist es einfacher, zustandsbasierte Wartungsstrategien zu entwickeln und die Gesamtanlageneffektivität (GAE) zu erhöhen.

Die Strategie der zustandsbasierten Wartung basiert auf der Überwachung des aktuellen Gerätezustands. Im Gegensatz zur kalenderbasierten Wartung wird hier aufgrund von Frühwarnsignalen für Ausfälle entschieden, welche Wartungsarbeiten erforderlich sind. Das funktioniert bei den meisten Gerätearten und besonders bei gleichmäßigen Aufgaben von Pumpen, Motoren, Kompressoren oder Lüftern gut. Die Techniker sehen sich die langfristigen Tendenzen bei den wesentlichen Prozessparametern der Geräte an und lernen dabei, Veränderungen im Verhalten zu ermitteln, die auf mechanische Probleme hinweisen. Fortgeschrittene Anwender können statistische Modelle für die Geräte entwickeln und das vorliegende Verhalten mit dem Modell vergleichen, um potenzielle Probleme aufzudecken.


Hochleistungsfähiges Edge Computing
Durch die neuesten Fortschritte im Bereich der Prozessortechnologie wird die Leistung von Industriegeräten zunehmend gesteigert. So kann ein Edge Controller schließlich immer mehr Aufgaben für unterschiedliche Zwecke übernehmen. Die Multicore-Prozessorleistung der neuen Generation von ergebnisoptimierenden Edge-Geräten lässt sich beispielsweise durch die Virtualisierung programmierbarer Automatisierungssteuerungs-Systeme voll auszuschöpfen.

Dass Hardware-Virtualisierungstechniken auf mehreren Betriebssystemen gleichzeitig betrieben werden können, führt zu einem neuen Ansatz bei der Optimierung von Steuerungsprozessen. Analyse- und Optimierungsanwendungen werden auf Maschinenebene ausgeführt, ohne die deterministische Echtzeitsteuerung zu beeinträchtigen oder zu behindern.




Echtzeitdaten
Durch die Erfassung und Analyse von Daten sowie die Nutzung dieser Daten in Echtzeit können diese an eine Vielzahl von Variablen angepasst werden. Die neueste Generation von programmierbaren Automatisierungssteuerungs-Systemen liefert mehr Produktivität, Effizienz und Sicherheit im Betrieb.

Jeder Betriebsvorgang ist anders und jedes Unternehmen verfügt über verschiedene Arten von verbundenen Geräten und Prozessen in unterschiedlicher Anzahl. Deshalb gilt: Je mehr Flexibilität und Konnektivität eine Optimierungs-Software für die Nutzung von externen Daten zur Analyse und Optimierung industrieller Vorgänge bietet, desto besser.

Edge-Technologie spielt auch bei der Echtzeitdatenverarbeitung eine wichtige Rolle. Die Cloud liefert zwar großartige Möglichkeiten für die dezentrale Verarbeitung und Speicherung riesiger Datenmengen, aber bei manchen Anwendungen, bei denen selbst Verzögerungen im Bruchteil einer Sekunde beim Versand und der Verarbeitung von Daten einen Vorgang beeinträchtigen können, treten nach wie vor Latenzprobleme auf. Bei diesen Anwendungen werden Verzögerungen verhindert, indem die Daten am Edge verarbeitet werden, statt sie an die Cloud zu senden. Dies ermöglicht schnelle Entscheidungen und eine echte Realtime-Response.

Lokale webbasierte HMIs
Mensch-Maschinen-Schnittstellen (HMIs) können mit einem Webbrowser auf die Daten eines Geräts zugreifen. Die webbasierte HMI bietet viele Vorteile. Der wichtigste Vorteil besteht darin, dass sie von überall aus zugänglich ist. Der Zugriff auf webbasierte HMIs ist auch von verschiedenen Mobilgeräten aus möglich. Dadurch benötigt das Unternehmen weniger Platz für seine Geräte und kann der neuen Generation von Mitarbeitern gerecht werden, die bei der Arbeit in oder außerhalb der Anlage diese Tools vorziehen. Eine webbasierte Anwendung muss nur einmal entwickelt werden und kann dann auf allen Geräten bereitgestellt werden, die typische Webbrowser unterstützen. Das spart während der Entwicklung und Fehlerbehebung Zeit und Geld.




Fernüberwachung
Die Beurteilung des Maschinen- und Systemzustands kann Erstausrüster besonders dann vor große Herausforderungen stellen, wenn sie über große Flotten oder viele Remoteobjekte verfügen. Ohne Konnektivität müssen die Wartungsteams des Erstausrüsters zu den einzelnen Kunden fahren und proaktiv oder reaktiv deren Geräte benutzen, um bereits aufgetretene Fehler zu beheben. Bei diesem ersten Szenario sind oft weite Anfahrtswege notwendig, um Geräte zu prüfen, die möglicherweise überhaupt keine Fehler aufweisen. Das zweite Szenario ist auch nicht besser, da der Erstausrüster den Kunden erst dann besucht, wenn dieser bereits mit Geräteproblemen kämpft. Dies kann den Ruf den Unternehmens in Mitleidenschaft ziehen und zu künftigen Umsatzverlusten führen.

Deshalb bieten Echtzeitinformationen besonders dann den Vorteil, dass die Wartungsteams des Erstausrüsters per Fernzugriff Einblick in den Zustand der Assets erhalten, wenn die Informationen auf einen Systemfehler hinweisen. So können Erstausrüster proaktiv agieren und die Geräte bereits bei frühen Warnhinweisen warten und nicht erst dann, wenn die Geräte bereits ausgefallen sind.

Wenn Erstausrüster per Fernzugriff Daten sicher sammeln und analysieren, können sie den Wartungstechnikern und den Endanwendern, die die Geräte gekauft haben, einfach brauchbare Informationen liefern. Durch den Zugriff auf detaillierte Fehlerprotokolle, Hardware- und Firmware-Versionen und Sweepzeiten können die Betreiber Fehler per Fernzugriff beheben und damit die Betriebskosten und ungeplante Ausfallzeiten erheblich verringern.




Die Fernüberwachung und -diagnose mit cloudbasierten Diensten verschafft Erstausrüstern außerdem einen Überblick darüber, wie die Kunden ihre Maschinen nutzen. So können sie auch die Asset-Leistung, Prozesse und Profitabilität steigern.

Über den Autor

Steve Ward ist Director of Application Engineering im EMEA-Raum für die Maschinenautomatisierungslösungen von Emerson und die Fachgebiete Kontrollsysteme, Benutzerschnittstellen, Industrie-PCs und industrielle IOT-Software- und Hardware-Produkte für die industrielle Automatisierung.

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Allgemeine Informationen finden Sie auch unter:
www.emerson.com/Industrial-Automation-Controls

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