Die Automatisierungspyramide

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1 Die Automatisierungspyramide MES, SCADA, OPC, DCOM oder SOAP/XML? Seite 1

2 Automatisierungspyramide Betrieb Engineering Informatiktechnologien Leittechnik Seite 2

3 Bemerkung In den Notizen steht der zu den Folien gehörende Text. Seite 3

4 Geschäftswelt früher Lieferanten Lager Kunde Produktion Lager Lager ich habe produziert, wer kauft es? Seite 4

5 Idealisierte Geschäftswelt heute Lieferanten ich möchte etwas, produziere es! Kunde Produktion Lager Seite 5

6 Betrieb: Erfüllung der Anforderungen erfüllt Funktionalität hohe Verfügbarkeit hohe Datensicherheit leistungsfähig Erweiterbarkeit (Leistung, Funktionalität) Flexibilität Benutzerfreundlich Arbeitsplätze Operating Reaktionszeiten einfache Wartung, Standardkomponenten gutes Kosten- / Nutzenverhältnis Seite 6

7 Funktionalität MES,ERP,CMS,PPS,PLS, BMP, SPC, e- Business,B2B E-Commerce,PDM,LVS, WWS, POS, HMI, Reporting, LIMS, Anlagensteuerung, Batch Control Gliederung in Funktionsebenen: Unternehmensleitebene Produktionsleitebene Prozessleitebene Seite 7

8 Die klassische Automationspyramide! Unternehmensleitebene Produktionsleitebene Prozessleitebene Feldebene Anlage Nach Polke, Prozessleittechnik, Oldenburg 1994 Seite 8

9 Die Ebenen: Unternehmensleitebene Kostenrechnung Finanzbuchführung Vetriebsabwicklung Umweltschutz BPM : Business Process Modeling Forschung und Entwicklung PDM: Product Development Management CMS: Content Management System KMS: Knowledge Management System MIS: Management Information System Seite 9

10 Die Ebenen: Produktionsleitebene PPS: Produktionsplanung und -steuerung ERP: Enterprise Ressource Planning MRP: Manufacturing Ressource Planning CRM: Custom Relationship Manager B2B E-Commerce: Buisness to Buisness E-Commerce LIMS: Lab Information Management System Seite 10

11 Die Ebenen: Prozessleitebene MES: Manufacturing execution system HMI: Human-Machine-Interface SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition PLS: Prozessleitsystem LVS: Lagerverwaltungssystem Seite 11

12 Die Ebenen: Feldebene Geräte/Devices Intelligente Geräte Feldbus Signalanpasser, Trenner Seite 12

13 Modelle Schränken hierarchische Modelle den Lösungsraum unnötig ein? Fordern andere Denkweisen (Technologie-bedingt) neue Modelle? Seite 13

14 Andere Modelle: Y-CIP Modell technische Funktionen Produktentwurf Logistik Auftragsbearbeitung Primärbedarfsplanung Materialwirtschaft Zeit-und Kapazitätswirtschaft Freigabe Produktionssteuerung Verpackungsentwicklung Anlageentwicklung und -konfiguration Qualitätsplanung Rezepterstellung Prozesssteuerung Verfahrensentwicklung Wie wird heute der Einsatz von Informationssystemen sein? Betriebsdatenerfassung und Kontrolle Chargendokumentation Lager- und Tranportsteuerung Verpackungssteuerung Versandsteuerung Qualitätskontrolle Umweltkontrolle Quelle: P.Loos 1997 Seite 14

15 Automationspyramide: Leittechnik Leittechnik Systemstruktur Hardware Netzwerk Software Seite 15

16 Data General Hardware gestern PPS/ERP/MRP Produktionsleitebene Ethernet HMI/SCADA Server HMI Prozessleitebene Ethernet OPC-Server Feldebene Feldbus Steuergerät Feldgeräte Seite 16

17 Beispiel aus der Logistik HOST/ZEDV Leitstand LVS Pickinfo WE1 WE1 WA1 WA1 WA1 Konzentrator Konzentrator Collitransport Sorter Stapler RBG1 RBG10 RBG1 RBG10 Quelle: K. Hasler, FHSO Seite 17

18 Hardware heute Ethernet Multivendoranlage Netzwerkstruktur USBWebCam 2 Internet/ Intranet PC USB PC Programmierung WebCam 2 Switch PC multivendor.hst.fhso.ch Firewall redundante Verbindu ng Ethernet Backbone Schneider Remote Output Switch Roboter Steuerung Switch Rockwell Flex I/O Rockwell SPS Schneider Remote Input I/O Block zentral Schneider SPS B&R SPS Jetter SPS I/O Block CAN I/O Block zentral I/O Block zentral Seite 18

19 Netzwerk heute Die Kommunikationsbarrieren werden niedriger! Aber: CIP Protokoll Stack IDA Protokoll Stack Powerlink Protokoll Stack Seite 19

20 Software: Analyse Produktionsleitebene Unternehmensleitebene Reaktionszeiten Datenmengen Administration Kennzahlen Betrieb Administration Zeit Messdaten Produktion Feldebene Prozessleitebene Zeit Messdaten Messdaten Seite 20

21 Software: Analyse HMI, HCI Transaktions/Verarbeitungslogik administrative Daten Auftragsdaten Produktdaten Qualitätsdaten Projektierungsdaten Anlagedaten Produktionsdaten(aktuell und vergangene) Rezepturen (Parameter oder Produktionsprogramme)... Steuern mit Internet und Datenbanken? Echtzeit-Steuerlogik: Steuerprogramm Seite 21

22 Software: Strukturierung? Anforderungen hohe Verfügbarkeit hohe Datensicherheit Datenkonsistenz fehlertolerant & Restart fähig Wartung/Testbarkeit Flexibilität (neue Anlagen, Veränderungen) Skalierbarkeit Seite 22

23 Software: Strukturierung zentral vs. dezentral zentral Unternehmensleitebene Produktionsleitebene dezentral Prozessleitebene Feldebene Seite 23

24 Software: Strukturierung? Beispiel: Integration eines LVS HOST Aufträge LVS/LSS Lagerplätze Redundant: Stammdaten (teil) Bestände (total) 1. autonomes LVS: + autonomer Betrieb + individuell + Verfügbarkeit - Datenredundanz Bestände Aufträge HOST Aufträge Redundant: Lagerplätze LSS 2. Host-integriertes LVS: + Integration + viele Standardfkt. - Overhead durch Standard - Performance Quelle: K. Hasler, FHSO Seite 24

25 Software: Lösungsanbieter Produktionsleitebene Unternehmensleitebene MIS/ERP Prozessleitebene Feldebene HMI/SCADA Steuersoftware Vertikale Integration Seite 25

26 Informatiktechnologien Welche Technologien sind zur Integration notwendig/vorhanden? standardisierte Lösungen in Betriebssystemen proprietäre Lösungen Seite 26

27 Informatiktechnologien Applikationen HMI/SCADA/MES/ERP 7 Application OPC Prop Middleware 6 Present Layer DCOM/RMI SOAP/ XML HTTP SNMP DNS FTP POP/SMTP Prop Sockets 5 Session Layer RPC Portmapper / /21 POP/25 Prop 4 Transport Layer UDP TCP Prop 3 Network Layer IP V4/6 Prop 2 1 Data Link Layer Physical Layer Seite 27

28 Informatiktechnologien: Microsoft 2000: Windows DNA (Distributed internet Applications Architecture).NET-Connected Software in the Enterprise Seite 28

29 Informatiktechnologien: Microsoft Standardisierte Schnittstellen: VBA: Visual Basic for Applications COM/DCOM: Component Object Model ActiveX: Ausführungsumgebung für COM-Komponenten OPC: OLE for Process Control OLE-DB: OLE-Interface für Datenbanken DAO: Data Access Objects.NET SOAP: Simple Object Access Protocol UDDI, WSDL Seite 29

30 Informatiktechnologien: JAVA Anbindung eines Leitsystems mit JAVA Business Server Seite 30

31 Informatiktechnologien: JAVA Standardisierte Schnittstellen: RMI: Remote Method Invocation JDBC: Java Database Connectivity JINI: Architektur für sich selbst konfigurierende Netzwerkteilnehmer Seite 31

32 Informatiktechnologien: Datenbanken Standardisierte Datenbankschnittstellen: ODBC: Open Database Connectivity SQL: Structured Query Language Seite 32

33 Engineering Komplexe Systeme! Grenzen verschwinden zwischen SPS und Betriebsinformatik (IPC) Betriebssystemkenntnisse notwendig! Konfiguration von Software-Paketen Sicherheitskonzepte Fernwartung Problem: Verfügbarkeit von Ingenieuren mit Kompetenz im Bereich vert. Integration Seite 33

34 Schlussbemerkungen: CIM hatte keinen grossen Erfolg, wieso soll jetzt die vertikale Integration eine Chance haben? Kommunikationsnetzwerk Internet? offene Systeme? verteilte Logistik? Datenerfassungssysteme? E-Commerce? Online-Datenbanken/Dokumentationen Seite 34

35 Probleme in der Praxis Systemintegration Schnittstellen Systemevaluation am Beispiel der Gotthardroute Seite 35

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Ziele. 04.04.2006 Seite 2 04.04.2006 Seite 1 Ziele Sie können die Vorteile von OPC benennen Sie kennen die wesentlichen Objekte eines OPC-Servers Sie können einen einfachen Client konfigurieren Sie kennen die DCOM-Einstellungen

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