Vertikale Integration der IT-Landschaft

Fertigungs- & Maschinenautomation
Vertikale Integration der IT-Landschaft
Fundierte, schnelle Entscheidungen des Managements tragen in
den heutigen dynamischen Märkten wesentlich zum Unter­
nehmenserfolg bei. Zuverlässige Basis hierfür ist die Bereit­
stellung realer, aktueller Produktionsdaten in den Management­
systemen durch vertikale Integration innerhalb der IT-Landschaft.
Moderne Systeme erlauben dabei eine Projektierung mit wenig
Aufwand und ohne zwischengeschaltete Gateway-PC.
Ein immer globaler werdender Wettbewerb, kurzfristige Marktveränderungen
sowie immer kürzere Produktinnovations- und lebenszyklen erhöhen den
Druck für Unternehmen die Wertschöpfungskette entlang der Produktion zu
optimieren. Hinzu kommen wirtschaftspolitische Einflüsse der globalen Märkte,
juristische Einflüsse, zum Beispiel durch
internationale Normen und Gesetze, sowie die Gewinnerwartungen von Aktionären. Die Produktqualität darf dabei
nicht auf der Strecke bleiben.
IT-Landschaften
werden komplexer
Unternehmen wollen diese Situation so
gut wie möglich in den Griff bekommen,
schnell und flexibel auf geänderte Anforderungen bzw. Rahmenbedingungen reagieren können und somit wettbewerbsfähig bleiben. Deshalb haben sie in den
vergangenen Jahren und Jahrzehnten
verstärkt in Technik und Technologien
investiert. Die Investitionen bezogen sich
primär auf Systeme, die die Geschäftsprozesse Customer Relationship Management (CRM), Supply Chain Management
(SCM), Product Lifecycle Management
(CRM) sowie Management- und Supportprozesse optimal unterstützen sollten.
Diese Systeme wurden in der Vergangenheit oftmals proprietär durch aufwendige Programmierung aufeinander abgestimmt und angebunden. Das Ergebnis ist
zumeist eine hochkomplexe IT-Landschaft
Dipl.-Inf. Katrin Kunz ist in der Abteilung Industrial Communication für die
Siemens AG in Nürnberg tätig.
E-Mail: [email protected]
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Katrin Kunz
Fehlermeldungen oder Stückzahlen, können direkt in übergeordneten Datenbanken
bzw. Managementsystemen bereitgestellt
werden. So wird es möglich, Geschäftsprozesse zu analysieren, Verbesserungspotenzial zu identifizieren und somit die Prozesse zu optimieren. Das Management kann
Datenbank z. B. Oracle zur
Sicherung von Qualitätsdaten
Managementebene
Kontrollebene
Fertigungsrechner zur
Produktionssteuerung
Scalance
X308-2M
Industrial Ethernet
S7-300 mit
CP 343-1 ERPC
PC mit
CP 1623
S7-300 mit
CP 343-1 ERPC
Feldebene
Maschine
Maschine
Datenzugriff über Datenbankfunktion (z. B. Schreibzugriff)
Datenzugriff über S7-Kommunikation
Bild 1. Archivierung von Qualitätsdaten mit einer SPS Simatic S7-300 und dem
Kommunikationsprozessor CP 343-1 ERPC
mit verschiedenen Insellösungen unterschiedlicher Hersteller auf allen Unternehmensebenen, die beherrscht werden muss.
Integration
von Feld- und Managementebene
Um oben genannten Zielen nach Flexibilität und schneller Reaktion auf Änderungen gerecht zu werden, ist eine nahtlose Integration von Systemen von der
Feld- bis hin zur Managementebene essenziell. In den Medien wurden hierzu
unter anderem die Begriffe „Shop Floor to
Top Floor“ bzw. „Sensors to Boardroom“
geprägt. Dabei werden Technologielösungen der unterschiedlichen Unternehmensbereiche verknüpft und Daten durchgängig auf allen Unternehmensebenen elektronisch zur Verfügung gestellt.
Ein besonderes Augenmerk gilt hierbei
der Integration von Manufacturing Execution Systems (MES) und Enterprise Ressource Planning Systems (ERP-Systemen).
Qualitätsdaten aus der Produktion, wie
die Daten der Feldebene (des „Shop Floor“)
wirksam nutzen, um zuverlässige Entscheidungen auf Managementebene (des
„Top Floor“) zu treffen. Aber wie kommt es
zur direkten Bereitstellung realer Produktionsdaten im Managementsystem?
Anspruchsvolles einfach lösen
Bisherige Lösungen für die Bereitstellung von Produktionsdaten auf der Managementebene waren mit einem relativ
hohen Aufwand verbunden. Zwischengeschaltete Gateway-PC und aufwendige
Programmierung war erforderlich, um
die Datenstrukturen der Produktion
(Feldebene) auf die Datenstrukturen des
ERP-Systems/MES auf der Management­
ebene abzubilden.
Neue Ansätze ersparen Unternehmen
den Einsatz von Middleware (Gateway
PC) sowie aufwendige Programmierung
durch die direkte Ankopplung von Steuerungen an die ERP-Systeme/MES. Kommunikationsprozessoren erlauben es, Da-
Heft 10/2010•
Fertigungs- & Maschinenautomation
Bild 2. Kommunikationsprozessor CP 343-1
ERPC zur einfachen und direkten Anbindung
an Datenbanken
tenstrukturen des Produktionssystems
und des Managementsystems direkt online anzusehen und Zugriffe mit entsprechenden Abbildungen (Mappings) zwischen diesen Strukturen einfach durch
„Drag and Drop“-Mechanismen vorzunehmen. Darüber hinaus ermöglichen sie
die Definition von Ereignissen durch
Konfiguration, die zum Beispiel Schreiboder Lesezugriffe auf die Datenbanken
der Managementebene auslösen (Bild 1).
Datenbankanschluss einfach und
wirtschaftlich projektieren
So schafft hier zum Beispiel das industrielle Kommunikationssystem Simatic
Net [1] Vorteile in puncto Effizienz und
Zuverlässigkeit. Es verfolgt den innovativen Ansatz, Verbindungen zu Datenbanken auf Managementebene einfach
und direkt zu projektieren, und zwar
ohne zwischengelagerte Gateway-PC.
Der Weg führt von Steuerungen der Feldebene mit Verbindung zu Datenbanken
über Industrial Ethernet.
Der Simatic-Net-Kommunikationsprozessor CP 343-1 ERPC (Enterprise Resource Planning Connect) verbindet zum Beispiel eine speicherprogrammierbare Steuerung Simatic S7-300 mit dem Industrial
Ethernet. Er bietet Standardkommunikationsdienste für S7-Steuerungen, Programmiergeräten (PG) oder Operator Panels (OP) aus dem Simatic-Spektrum und
offene Industrial-Ethernet-Kommunikation mit Send und Receive. Der Kommunikationsprozessor kann zusammen mit der
ladbaren Firmware-Erweiterung des Partnerunternehmens ILS Technology [2] zur
direkten Anbindung von Steuerungen S7-
• Heft 10/2010
300 an Datenbanksysteme, wie Oracle,
MySQL, MS SQL und DB2, über Industrial Ethernet eingesetzt werden. Er übernimmt die dafür notwendige Umsetzung
in die benötigten Formate (Bild 2).
Dabei benötigt einerseits der Automatisierer kein Datenbankwissen für die
ERP/MES-Anbindung und andererseits
das IT-Personal kein Automatisierungswissen. Grund hierfür ist, dass für Automatisierer und IT-Personal zwei unterschiedliche Werkzeuge bereitgestellt werden: Der Automatisierer bedient das bekannte Programmiersystem Step7, das
IT-Personal bekommt die „Device Wise
Embedded Edition“ des Partners ILS
Technology an die Hand. Weitere Vorteile der Kommunikationsbaugruppe sind
eine hohe Datenverfügbarkeit durch Zwischenspeicherung bei Verbindungsunterbrechung sowie eine Entlastung von
Netzinfrastruktur und ERP-Systemen/
MES durch Vorverarbeitung von Daten
im Kommunikationsprozessor.
Im Konfigurationsbeispiel in Bild 1
sind Fertigungsmaschinen auf der Feldebene mit je einer speicherprogrammierbaren Steuerung Simatic S7-300 und je
einem Kommunikationsprozessor CP
343-1 ERPC im Einsatz. Diese sind über
einen Switch Scalance X308-2M über
Industrial Ethernet mit einem Fertigungsrechner zur Produktionssteuerung (im
Beispiel ein PC mit einem CP 1623) sowie
einer Oracle-Datenbank zur Datensicherung verbunden. Die Kommunikation
erfolgt bidirektional. Der Datenzugriff
von der Feld- zur Managementebene,
also die Übertragung zu archivierender
Produktionsdaten an die Datenbank im
Managementsystem, erfolgt über übliche
Datenbankfunktionen. Der Datenzugriff
von der Management- zur Feldebene,
also die Produktionssteuerung über den
Fertigungsrechner, wird über Simatic-S7Kommunikation hergestellt.
Fazit
Innovative Produkte ermöglichen es,
Produktionsdaten direkt aus der Fertigung
ins Managementsystem zu übertragen. Bei
dieser vertikalen Integration kann flexibel
auf geänderte Anforderungen des Markts
reagiert werden. Auf Basis der im Managementsystem bereitgestellten aktuellen Produktionsdaten können damit fundierte Managemententscheidungen getroffen werden, die Unternehmen einen
Wettbewerbsvorteil verschaffen.
Literatur
[1]Siemens AG: www.siemens.de/simatic-net
[2]ILS Technology: www.ilstechnology.com
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