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So profitieren HMI-Anwender von einem Prozess - Wonderware

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So profitieren HMI-Anwender von
einem Prozess-Historian
von Jim Frider, Product Marketing Manager, Information Products, Schneider Electric
How HMI Users can Benefit from a Process Historian
Heutzutage hat jeder mit einem Smartphone sofortigen Zugriff auf eine immense Flut an
Informationen. Stellt sich Ihnen eine Frage, erhalten Sie die Antwort in Sekunden. Was das
angeht, leben wir in einer aufregenden Zeit.
Wenn Sie in einem Industriebetrieb arbeiten, ist es jedoch häufig schwierig oder sogar
unmöglich, die benötigten Detailinformationen zu finden, um ein Problem zu lösen oder
einen Prozess zu optimieren. Selbst Bedienern mit Zugriff auf die von den Leitsystemen
eingehenden Echtzeitdaten fällt es häufig schwer, auftretende Probleme zu verstehen.
Warum ist das so?
Das Problem
Viele Industrieanlagen verwenden HMI-Anwendungen (Human Machine Interface), um
die Echtzeit-Prozessdaten anzuzeigen und die modernen Industrieprozesse zu bedienen.
Die Erfassung und Speicherung der Prozessdaten erfolgt dabei häufig nur lückenhaft.
Treten irgendwann Probleme auf – was sie unweigerlich tun – steht eine vollständige
Prozesshistorie oft nicht zur Verfügung. Ohne einen solchen Prozessverlauf sinkt die
Effektivität jedes einzelnen Mitarbeiters. Eine Optimierung der Prozesse wird ebenfalls
deutlich erschwert. Angesichts eines stetig steigenden Wettbewerbsdrucks ist eine geringe
Optimierungsgeschwindigkeit jedoch keine erfolgversprechende Strategie.
Die Lösung
Heute bieten Prozessdaten-Historians eine bewährte Methode, die Daten aus den
HIM-Systemen zu erfassen und zu speichern – und damit die Lücken im Archiv der
Prozesshistorie zu schließen. Für den Zugriff auf die in den Historians gespeicherten
Prozessdaten stehen zudem vielfältige Berichts- und Analyse-Werkzeugen zur Auswahl.
Mit Historian-Daten können Unternehmen:
•• Probleme schneller beheben
•• Verbesserungspotenziale einfacher erkennen
•• Behördliche Auflagen kostengünstig umsetzen
Prozessdaten-Historians und integrierte Datenanalyse-Clients sind seit mehr als 25 Jahren
erhältlich. Bei den aus der Stromwirtschaft und Prozess-Großindustrie stammenden ProzessHistorians handelt es sich um spezialisierte Datenbankanwendungen zur Erfassung von
Daten aus hochvolatilen Industrieprozessen.
Es gibt drei Hauptgründe, warum Historians sich für Industrieanwendungen besser
eignen als relationale Datenbanken:
1. Gesamt-Datenvolumen – moderne Leit-/Überwachungssysteme erzeugen riesige
Datenmengen; in wenigen Monaten kommen leicht mehrere hundert Gigabyte
zusammen.
2. Datenspeicherraten – mehrere zehntausend Datenwerte pro Sekunde sind in
Industrie-Umgebungen keine Seltenheit. Damit sind normale relationale Datenbanken
überfordert.
3. Zeitfolgedaten - kontinuierliche Eigenschaften wie Durchflüsse und Temperaturen
werden in regelmäßigen Abständen gemessen. Das Speichern und Abrufen dieses
Datentypus gestaltet sich mit relationalen Datenbanken kompliziert.
Prozess-Historians wurden entwickelt, um diese Defizite relationaler Datenbanken zu
überwinden. Heute sind Historians für Industrieprozesse jeder Größe und Art verfügbar –
von der Erfassung aus einzelnen Maschinen und Prozessen bis zur gesamten Anlage und
sogar standortübergreifend.
Wichtige
Aspekte
Konnektivität
Wenn Sie keine Verbindung zu Ihren Daten herstellen können, ist die Erfassung einer
vollständigen Prozess-Historie nicht möglich. Moderne Historians, die in HMI-Systeme
integriert sind, wie der Wonderware® Historian, erlauben grundsätzlich die Erfassung
jedes im HMI dargestellten Parameters. Außerdem sollten Sie Historians wählen, die
mit möglichst vielen Drittanbieter-Datenquellen kommunizieren können und OPCVerbindungen unterstützen.
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Implementierung
Bei jeder Softwareanwendung ist die korrekte Implementierung der Schlüssel zum Erfolg.
Das gilt natürlich auch für Prozess-Historians. Historians, die in HMIs integriert sind, können
den für die Konfiguration benötigten Zeitaufwand jedoch deutlich senken, genauso wie das
Implementierungsrisiko. Ein Beispiel hierfür ist der Wonderware Historian, der sich mithilfe
der Messstellenliste aus Wonderware InTouch® automatisch selbstkonfigurieren kann. Dieser
automatisierte Vorgang spart Zeit und senkt die Gefahr von Konfigurationsfehlern.
Erweiterbarkeit
Wie bereits erwähnt, lassen sich moderne Historians auf die unterschiedlichsten Industrieanwendungen skalieren. Historians, die mehrere Ebenen (Tiers) unterstützen, bieten
jedoch einen deutlichen Vorteil. Bei einer solchen hierarchischen Historian-Architektur
erfassen die untergeordneten Historians (Tier 1) die Daten auf lokaler Ebene. Auf dieser
Ebene werden die Daten den Mitarbeitern zur Verfügung gestellt. Außerdem können alle
oder einige der Tier-1-Daten an einen übergeordneten Tier-2-Historian übermittelt werden.
Dort werden sie archiviert oder automatisch verdichtet, um die Analyse durch andere
Unternehmensmitarbeiter zu erleichtern. Achten Sie bei der Auswahl des Historians daher auf
eine flexible Skalierbarkeit, einschließlich der Möglichkeit einer hierarchischen Architektur.
Cloudbasierter
Historian-Server
Abbildung 1
Hierarchische HistorianArchitektur
Tier 2
Zentrales Berichtsund Aufzeichnungssystem
Tier 1
Lokale Störungssuche
und Zwischenspeicherung
Hochverfügbarkeit/Systemwiederherstellung
Je mehr sich die Mitarbeiter an den einfachen Zugriff auf den Prozessverlauf gewöhnen,
um so wichtiger wird die Verfügbarkeit dieser Systeme. Einige Historians sind in der Lage,
die empfangenen Daten zwischenzuspeichern, falls das primäre Kommunikationsnetzwerk
ausfällt. Sobald die Kommunikation wiederhergestellt ist, werden die Daten an den Historian
weitergeleitet, sodass keine Informationen des Prozessverlaufs verloren gehen. Diese
wichtige Store-and-Forward genannte Funktionalität sollte jeder Prozess-Historian besitzen.
In vielen Unternehmen ist die Virtualisierung mittlerweile Standard. Die Anbindung an
Virtualisierungsplattformenvon VMware® und Microsoft® (Hyper-V) ist eine weitere Methode,
das Risiko beim Einsatz hochverfügbarer Historian-Lösungen zu minimieren, genauso wie
bei Lösungen zur Systemwiederherstellung (Disaster Recovery). Im letzteren Beispiel,
befinden sich redundante Historians an räumlich getrennten Einrichtungen, um selbst im
Falle von Naturkatastrophen oder bei menschlichem Versagen die Unversehrtheit der Daten
zu gewährleisten.
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Berichte und Analysen
Um Historian-Daten in verwertbare Informationen zu verwandeln, sind die Mitarbeiter
auf Berichte und weitere Arten der Datenvisualisierung angewiesen. Historians müssen
daher über eine Vielfalt an integrierten Werkzeugen zur Datenanalyse, Trenddarstellung
und Berichtserstellung verfügen. Nur so erhalten die Verantwortlichen bei Bedarf die
passenden Informationen. Webbasierte Tools bieten Anwendern einen komfortablen
Zugriff auf ausgewählte Anlageninformationen. Moderne mobile Geräte sorgen dafür, dass
die Mitarbeiter jederzeit über alle Aspekte der Anlagenleistung auf dem Laufenden sind.
Spezielle Analysesoftware wie Wonderware Intelligence kann ebenfalls genutzt werden, um
ausführlichere Prozessanalysen durchzuführen und Übersichtsanzeigen zur Anlagenleistung
zu erstellen.
Abbildung 2
Zugriff auf Analysesoftware
von Tablets und anderen
mobilen Geräten
Mobile Lösungen
In der heutigen Arbeitswelt ist Mobilität unverzichtbar. Dank der Allgegenwart von
Smartphones und Tablets können Mitarbeiter von Industrieunternehmen heute
unabhängig von ihrem Standort und jederzeit Informationen per Fingerzeig abrufen.
Mobile Berichtsanwendungen wie Wonderware SmartGlance® erlauben das
Versenden von Berichten direkt an die Mobilgeräte der Mitarbeiter. Unternehmens- und
Planungsverantwortliche können die Prozesse mithilfe von EMI-Lösungen (Enterprise
Manufacturing Intelligence) wie Wonderware Intelligence analysieren. Sie können einem
bestimmten Problem auf den Grund gehen oder Leistungs-Übersichtsanzeigen (Dashboards)
erstellen, um die zuständigen Mitarbeiter auf dem Laufenden halten.
Abbildung 3
Wonderware SmartGlance
sendet Mitarbeitern PushBenachrichtungen auf ihre
Smartphones
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Arbeitsprozesse
Der Zugriff auf Ihre Prozesshistorie ist ohne Frage ein großartiges Hilfsmittel. Aber was tun
Sie, wenn ein Problem auftritt, bei dem Sie aktiv werden müssen? Spontanmaßnahmen sind
nützlich, aber möglicherweise wollen Sie die Aktivitäten zu einem Problem nachvollziehen,
das nach Ansicht der Historian-Daten erkannt wurde. Workfow-Management-Anwendungen
wie Wonderware Workfow® sind direkt in Anwendungen wie HMI, Historian, MES sowie
Mitteilungsdienste wie SMS, E-Mail integriert. Sie stellen sicher, dass bestimmte Arbeiten
jedes Mal korrekt ausgeführt werden. Da jeder Arbeitsvorgang aufgezeichnet wird, verfügen
die Verantwortlichen über ein genaues Protokoll, welche Maßnahmen wann erfolgt sind –
Informationen, die sie für zukünftige Verbesserungsmaßnahmen nutzen können. Besonders
im Zusammenhang mit behördlichen Auflagen oder Sicherheitsfragen sind WorkfowManagement-Lösungen ein wichtiges Hilfsmittel.
[Start]
[ApprovalActivityTarget]
Abbildung 4
Beispiel- aus Wonderware
Workfow
[Approved]
[ApprovalActivitySource]
Typische
Konfiguration
[Successful]
[Abort Activity Execution1]
[Logger1]
Die Anbindung eines Historian an eine HMI-Lösung ist normalerweise recht unkompliziert, vor
allem wenn der Historian in der HMI-Anwendung integriert ist. In kleineren Anwendungen wird
der Historian häufig auf demselben Rechner wie die HMI-Lösung installiert. Normalerweise
läuft der Historian jedoch aus Gründen der Performance und Zuverlässigkeit auf einem
separaten Server. Im Folgenden einige typische Historian-Konfigurationen je nach Größe des
Unternehmens.
Single Site
Abbildung 5
Konfiguration für
einen Standort
LeitsystemNetzwerk
Historian
AnalyseClient
E/A
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HistorianServer
HMI
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Mehrere Standorte
Historian
AnalyseClient
Unternehmensnetzwerk
Abbildung 6
Historian
BerichtsClient
Tier 2
HistorianServer
WAN
Konfiguration für
mehrere Standorte
Firewall
Historian
AnalysisClient
Historian
AnalyseClient
Lokaler
Historian
StandortNetzwerk
HMI
Historian
AnalyseClient
Lokaler
Historian
StandortNetzwerk
E/A
Firewall
Firewall
Lokaler
Historian
StandortNetzwerk
E/A
HMI
E/A
HMI
Hierarchische Historian-Architektur
Unternehmensnetzwerk
Historian
AnalyseClient
Tier 2
HistorianServer
Historian
BerichtsClient
Firewall
Abbildung 7
Hierarchische
Konfiguration
LeitsystemNetzwerk
Tier 1
HistorianServer
Historian
AnalyseClient
E/A
HMI
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So profitieren HMI-Anwender von einem Prozess-Historian
Fazit
Moderne Industrieunternehmen, die ihre Kosten minimieren, ihre Produktivität maximieren,
den Ausschuss reduzieren sowie die Sicherheits- und Umweltschutzvorschriften einhalten
wollen, kommen heute ohne eine vollständige Prozesshistorie nicht mehr aus. Historians
sind Softwareanwendungen, mit denen jede HMI-Lösung erweitert werden kann, um
den gesamten Prozessverlauf zu Zwecken einer späteren Fehlersuche und Analyse
aufzuzeichnen. Sie sind im hohen Maße skalierbar, sicher und können dank einer großen
Palette verfügbarer Berichts- und Analyse-Clients, sowohl für Desktop-PC als auch für
mobile Geräte, jeden Mitarbeiter mit nützlichen Informationen versorgen. Historians und
HMI-Anwendungen bieten eine perfekte Lösung für alle Industrieunternehmen, die ihre
Produktion optimieren und ihre Erlöse maximieren wollen.
Weitere Informationen finden Sie auf www.wonderware.de
Schneider Electric
Invensys Systems GmbH • Hermann-Klammt-Str. 1-3, D-41460 Neuss, Deutschland • Tel: +49 2131 4062-0 • Fax: +49 2131 4062-167 • www.wonderware.de
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Produktnamen sind i.d.R. Marken ihrer jeweiligen Eigentümer.
PN WW-4209-DE
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