Mehr schaffen, in weniger Zeit

Diese Problematik gilt für zahlreiche Branchen. Nahrungsmittelhersteller etwa müssen mit immer kürzeren Produktionsläufen eine immer größere und zudem auf regionale Vorlieben abgestimmte Produktpalette produzieren. Pharmazeutische Unternehmen stellen fest, dass sie ihre Wettbewerbsfähigkeit nicht mehr ausschließlich vom nächsten Blockbuster-Medikament abhängig machen können. Viele Autohersteller ändern ihre Produktionsstrategie und gehen verstärkt auf wechselnde Kundenvorlieben, neu entstehende Märkte, den immer schärfer werdenden Wettbewerb und steigende Kraftstoffpreise ein. Die Plattformen für Steuerungssysteme haben sich über die Jahre deutlich weiterentwickelt; sie unterstützen Unternehmen bei der Bewältigung neuer Herausforderungen in der Produktion. Während die ersten programmierbaren Steuerungen kaum mehr waren als ein besserer Relais-Ersatz, sind die heutigen Programmable Automation Controller (PACs) zu umfassenden und betriebswichtigen Hilfsmitteln geworden. Wird der PAC als Teil einer fabrikweiten Lösung eingesetzt, können Hersteller mit den Steuerungsfunktionen eine ganze Reihe von Produktionsdisziplinen abdecken und die generierten Daten an Software-Applikationen übergeben. Diese wandeln die Daten in Informationen um, die bei der Entscheidungsfindung unterstützen. Die drei bedeutendsten Weiterentwicklungen erfuhren die Controller hinsichtlich ihrer Flexibilität, ihrer Kommunikationsfähigkeiten und ihrer Skalierbarkeit. Automatisierungsbasis für hybride Fertigungsprozesse Selten gibt es in einer Fabrik nur einen Fertigungsablauf. Vielmehr wird eine Kombination aus diskreten Applikationen sowie Antriebs-, Batch-, Prozess-, Sicherheits- und Bewegungssteuerungslösungen benötigt. In der Vergangenheit war man oft gezwungen, mehrere Controller einzusetzen, um einen Anwendungsbereich abzudecken: Eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) für diskrete Steuerungsaufgaben, eine Bewegungssteuerung für Mehrachsen-Steuerungsanwendungen und ein dezentrales Steuerungssystem oder eine Regelung für Prozess-Applikationen usw. Für Hersteller war die Integration mehrerer Controller mit einem hohen Zeit- und Kostenaufwand verbunden. Moderne PACs, z.B. die Logix-Steuerungen von Rockwell Automation, können alle diese Applikationen fabrikweit von einer gemeinsamen Plattform aus steuern. Das Ergebnis ist reduzierter Zeitaufwand durch die Wiederverwendung bestehender Programmierwerkzeuge, niedrigere Wartungskosten infolge der Beschränkung auf wenige Ersatzteile, besserer Informationsaustausch zwischen den Applikationen und geringerer Bedarf an Support-Personal in der gesamten Fabrik. Sowohl der Trend zur schlanken Fertigung als auch die immer kürzer werdenden Produktionszyklen begründen die Notwendigkeit eines interdisziplinären PAC. Fertiger mit schlanker Produktion können durch die kürzere Entwicklungszeit und eine einfachere Implementierung die Kosten für die Wartungszyklen der Automatisierungslösungen senken. Auch die Arbeit des Wartungspersonals wird einfacher, da nur noch eine einzige Steuerungsplattform gewartet werden muss. Das Personal muss zudem nur noch Kenntnisse zu einem einzigen Programmierpaket erwerben und pflegen, anstatt sich für jede Steuerungsdisziplin mit einem eigenen Paket auseinandersetzen zu müssen. Effektives Management von Echtzeitsteuerung und Informationsfluss Hätte man noch vor wenigen Jahren das Steuerungssystem einer Fabrik genauer unter die Lupe genommen, wäre man auf ein Gewirr inkompatibler Netzwerke gestoßen, in dem nur über komplexe Umsetzer und Treiber Informationen von einem Netzwerk zum anderen fließen konnten. Dabei war nicht nur der Informationsfluss selbst behindert. Es war für Ingenieure auch schwierig, Informationen von einer Applikationsebene zur nächsten zu weiter zu leiten. Die Vernetzung von Steuerungssystemen hat sich immens verbessert. So bedienen sich die Netzwerke eines gemeinsamen Protokolls – ganz gleich ob sie für die Geräteebene, die Steuerungsebene, die Informationsebene oder für spezielle Sicherheitsapplikationen vorgesehen sind. Das Common Industrial Protocol (CIP) z.B. wurde Anfang der 1990er-Jahre vorgestellt und seither in eine ganze Reihe weiterer Netzwerke wie etwa ControlNet und EtherNet/IP eingebaut. Nahtlose Umsetzer- und Router-Lösungen haben die Vernetzung von Steuerungssystemen verändert. Heute können Informationen von der Geräteebene an das Personal im Leitstand auf der ERP-Ebene (Enterprise Resource Planning) weitergeleitet werden, ohne dass neue Protokolle oder Treiber erforderlich wären. Auf der Automatisierungsebene ist man wiederum in der Lage, ein einheitliches, offenes Netzwerk zu programmieren und zu projektieren, ohne proprietäre Sprachen oder Codes benutzen zu müssen. Speziell das Ethernet hat entscheidende Vorteile gebracht. EtherNet/IP, bei dem es sich um das unveränderte, standardmäßige Ethernet handelt, erlaubt dem Anwender ein effektives Management von Echtzeitsteuerung und Informationsfluss im gesamten Produktions- und IT-Bereich eines Unternehmens. Mithilfe von CIP bietet EtherNet/IP den Netzwerken darunter auch Bewegungssteuerungs- und Sicherheits-Netzwerke die Möglichkeit, in der Fabrikhalle nahtlos mit anderen gängigen IT-Funktionen wie Video, Daten und Telefonie zu kommunizieren. Die künftige Weiterentwicklung auf dem Steuerungssektor Die problemlose Verfügbarkeit von Informationen aus der Fabrik ist von grundlegender Bedeutung für fundierte Entscheidungen rund um die Produktionsfähigkeit und -kapazität eines Unternehmens. Firmen, die diese Informationen abrufen und nutzen können, genießen in der modernen globalen Wirtschaft einen echten Wettbewerbsvorteil. Steuerungen haben sich weiterentwickelt von den anfänglichen Relaisplatinen zur Automatisierung von Maschinen bis hin zu den tag-fähigen interdisziplinären Controllern von heute. Auch die Aufgaben der Controller haben sich in den zurückliegenden Jahren gewandelt: Sie unterstützen nicht mehr nur den Betrieb der Maschine, sondern spielen eine wesentliche Rolle für das Unternehmen, indem sie mit ihren Informationen die Entscheidungsfindung auf Leitebene unterstützen. Werden sie per EtherNet/IP mit der Intelligenz eines ERP-Systems verknüpft, können Steuerungen entscheidende Daten über eine bestimmte Linie oder ein Gerät bereitstellen und Angaben über die Geschwindigkeit einer Maschine oder deren Leistung im Zeitablauf liefern. Das Personal in der Leitebene kann daraus den Erfolg der Anlage ablesen und entscheiden, ob für die Zukunft Veränderungen nötig sind. Diese Informationen sind für die Hersteller wichtig, um im globalen Wettbewerb bestehen zu können. Da der PAC eine informationsorientierte Steuerung ist, wird er sich parallel zu den Anforderungen der Informationssysteme weiterentwickeln.