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Daten sind die Währung der Zukunft. Damit dieser Schatz auch bei Bestandsanlagen besonders bequem und einfach gehoben werden kann, hat B&R die Orange Box entwickelt. Zu den ersten Anwendern dieses Datenakquisitions- und Analysesystems gehört der Geschäftsbereich Vehicle Dynamics innerhalb der Division Chassis & Safety von Continental, der damit eine bestehende Anlage binnen weniger Minuten nachgerüstet hat. Danach konnten die Verantwortlichen unmittelbar erste Daten aus der Liniensteuerung ziehen und sich einen Überblick über die wichtigsten Kennzahlen, zum Beispiel die Gesamtanlageneffizienz (OEE), verschaffen.

„Bisher lag der Fokus der Betriebsdatenerfassung vor allem auf der Erfassung und Auswertung der produktbezogenen Auftrags- und Materialdaten und zwar unabhängig vom Automatisierungsgrad einer Fertigungsanlage“, sagt Manuel Krebs, Leiter der Abteilung Central Control & Production IT Systems im Geschäftsbereich Vehicle Dynamics von Continental. „Mit den ständig wachsenden technischen Möglichkeiten der Datenanbindung moderner Steuerungssysteme ist es möglich, den Fokus deutlich weiter zu fassen und wesentlich schneller und zielgerichteter auf Anlagenstillstände oder andere Einschränkungen der Verfügbarkeit zu reagieren.“

Dabei profitiert der Automobilzulieferer von einem optimalen Setup, wie Krebs hervorhebt: „Wir planen und konzeptionieren unsere Produktionsmittel in unserem Geschäftsbereich Vehicle Dynamics für alle Produktionsstandorte selbst. Die Verantwortung für die Steuerungstechnik einschließlich der MES-Systeme und der Produktions-IT liegt in einer Hand. So haben wir optimale Voraussetzungen für ein einheitliches, sehr strukturiertes Vorgehen bei der Verwertung der unterschiedlichsten Daten aus der Produktion.“

Bestandanlagen in Produktions-IT einbinden

Ältere Anlagen verfügen in der Regel nicht über die technischen Voraussetzungen, um ausreichend Daten ohne Eingriff in die Anlagensoftware zu sammeln und auszuwerten. Sollen Bestandsanlagen noch längere Zeit weiterproduzieren, ist diese Lücke für Unternehmen aber auf Dauer nicht hinnehmbar. Mit der Orange Box lässt sich dieses Problem besonders einfach und mit minimalem Aufwand für den Anlagenbetreiber lösen, da sie den „letzten Meter“ bei der Anbindung von Bestandsanlagen überbrücken kann. Dies zeigt das Beispiel einer Bestandsanlage von Continental Teves, auf der am Stammsitz in Hannover seit vielen Jahren Luftfederbälge für Automotive-Anwendungen hergestellt werden.

„Als B&R die Orange Box vorgestellt hat, war unser Interesse sofort geweckt. Sie versprach ein guter und direkter Weg zu sein, konkrete Fragestellungen zur Effizienzsteigerung bestehender Anlagen zu beantworten. Aber es war auch ein gutes Stück reine Neugier und Technikbegeisterung dabei“, begründet Krebs den ersten Einsatz des Datenakquisitions- und Analysesystems.

Die Bedienoberfläche folgt bei Design und Bedienkonzept dem Vorbild Smartphone und lässt sich daher intuitiv und ohne Spezialkenntnisse bedienen. (Foto: B&R)

Fabrikanlagensoftware bleibt unangetastet

Die Randbedingungen für den Einsatz waren klar und strikt: Erstens musste die Anlage unangetastet bleiben, um Gewährleistungen oder Freigaben nicht zu gefährden. Zweitens durfte während der Installation und der Inbetriebnahme der Orange Box die Produktion nicht unterbrochen werden. Drittens musste der Aufwand für die vorbereitenden Arbeiten und Schulungen auf Seiten von Continental auf ein absolutes Minimum beschränkt sein. Alle drei Bedingungen erfüllte die Orange Box problemlos, weil sie genau für dieses Anforderungsprofil entwickelt wurde.

Die Randbedingungen für den Einsatz waren klar und strikt: Erstens musste die Anlage unangetastet bleiben, um Gewährleistungen oder Freigaben nicht zu gefährden. Zweitens durfte während der Installation und der Inbetriebnahme der Orange Box die Produktion nicht unterbrochen werden. Drittens musste der Aufwand für die vorbereitenden Arbeiten und Schulungen auf Seiten von Continental auf ein absolutes Minimum beschränkt sein. Alle drei Bedingungen erfüllte die Orange Box problemlos, weil sie genau für dieses Anforderungsprofil entwickelt wurde.

Für die Kommunikation der Bestandsanlage mit der Orange Box hat B&R drei Möglichkeiten vorgesehen: Zum einen kann eine Feldbus-Schnittstelle verwendet werden, falls die anzubindende Anlagensteuerung über eine solche verfügt. B&R hat dafür die Orange Box schon mit Datenschnittstellen zu allen üblichen Steuerungen der führenden Anbieter ausgestattet, sodass nur noch die passende selektiert werden muss, um die Verbindung herzustellen.

Wird die Steuerung nicht direkt unterstützt, oder ist die Anlage schon elektrifiziert, verfügt aber über keine entsprechende Feldbus-Schnittstelle, kann die Orange Box bereits vorhandene I/O-Hardware nutzen. Kommt auch dies nicht in Frage, können die Daten über eine Parallelverdrahtung und zusätzliche Sensoren aus der Anlage extrahiert werden. Da die betreffende Produktionsanlage bei Continental bereits über eine modernere Liniensteuerung verfügte, die von der Orange Box unterstützt wird, wählten die Verantwortlichen die besonders einfache Anbindungsvariante über die vorhandene Feldbus-Schnittstelle.

Das Datenakquisitions- und Analysesystem Orange Box von B&R erlaubt dem Anwender die einfache Verknüpfung von Datenpunkten mit Hilfe eines grafischen Editors. So kann sich der Anwender zum Beispiel schnell einen strukturierten Überblick über Ursachen für ungeplante Anlagenstillstände zu verschaffen. (Foto: B&R)

Nach wenigen Minuten erste Daten verfügbar

Nach dem Einbau der Orange Box im Schaltschrank, die sich mit den standardmäßigen Steuerungen von B&R die gleiche Hardwareplattform teilt, wurde das System bei laufender Produktionsanlage im Juli 2017 live geschaltet. Bereits wenige Minuten später konnten die ersten Daten abgerufen werden.

„Auf unserer Seite beschränkten sich die Vorarbeiten auf die Selektion derjenigen Datenpunkte, an denen wir interessiert sind“, sagt Krebs. „Die Verdichtung und Analyse der Daten übernimmt die Software von B&R.“

Die Konfiguration, Auswertung und Visualisierung der gesammelten Daten ist mit der Bedienoberfläche der Orange Box denkbar einfach. Ganz ohne Programmieren lassen sich zum Beispiel die einzelnen Datenpunkte mittels Boolscher Algebra über eine grafische Zuweisung verknüpfen und Grafiken zu OEE und anderen KPIs erzeugen. „Konfigurieren und nicht Programmieren – das macht die Orange Box aus“, bestätigt Krebs.

Konfigurieren statt programmieren

Möglich macht das mapp Technology. Die Bedienoberfläche der Orange Box wurde mit mapp View von B&R erstellt. Dieser mapp-Baustein setzt zu 100% auf Web- Standards und erlaubt nicht nur eine optimale Anzeige auf allen Ausgabegeräten mit Browser, sondern auch die direkte Umsetzung von Bedienkonzepten, wie sie von Smartphones her vertraut sind: Ein Einstiegsbildschirm erlaubt über Symbole einen schnellen Zugriff auf die wichtigsten Funktionen des Systems. Darunter eine Dashbord-Darstellung der wichtigsten Effizienzkennwerte. Mit Hilfe des von B&R ständig erweiterten Portfolios an mapp-Bausteinen können sich Anwender mit minimalem Engineering-Aufwand den gewünschten Funktionsumfang entsprechend ihrer Bedürfnisse auswählen und modular erweitern. Zum Beispiel können sich Anlagenbetreiber mit mapp Tweet, Alarme oder andere wichtige Meldungen an ihr Smartphone senden lassen oder mittels mapp Data Daten an übergeordnete Speichersysteme via OPC UA übermitteln und auf diese Weise Backups erzeugen.

Das Dashbord der Orange Box vermittelt in Echtzeit und ortsunabhängig einen schnellen und aussagekräftigen Überblick über die wichtigsten Effizienzkennwerte einer Anlage, sodass Anlagenverantwortliche jederzeit informiert sind und bei sinkender Anlagenverfügbarkeit zeitnah Maßnahmen ergreifen können. (Foto: B&R)

Schneller Weg zur Effizienzsteigerung

Bei der Einführung der Orange Box stand bei den Verantwortlichen von Continental der Zugriff auf die Faktoren im Fokus, die die Verfügbarkeit der bestehenden Produktionsanlage maßgeblich beeinflussen. Dazu zählen insbesondere die ungeplanten Stillstände der Anlage.

„Die Orange Box liefert diese und andere OEE-Kenndaten schnell und unkompliziert“, urteilt Krebs. „Die Produktionsverantwortlichen können sich damit in kürzester Zeit einen Überblick über die Effizienz der Produktionsmittel verschaffen, zeitnah die richtigen Fragen stellen und zielgerichtet Maßnahmen zur Effizienzsteigerung vorantreiben. Genauso, wie wir uns das vorgestellt haben."

Was ist mapp Technology?

B&R mapp Technology deckt wiederkehrende Programmieraufgaben ab, indem es vorgefertigte Bausteine bereitstellt, die einfach zu bedienen und zudem bereits ausführlich getestet sind – sogenannte Basis-Funktionen. Der Programmierer kann sich somit auf seine Hauptaufgabe konzentrieren: den Maschinenprozess in Software umzusetzen. Die mapp-Bausteine sind nahtlos in die B&R-Entwicklungsumgebung Automation Studio integriert. mapp-Bausteine lassen sich einfach konfigurieren, ohne dass der Entwickler jedes einzelne Detail programmieren muss.

Manuel Krebs

Leiter der Abteilung Central Control & Production IT Systems, Continental Teves AG

„Mit der Orange Box haben wir ein optimales Werkzeug an der Hand, mit dem sich auch Bestandsanlagen nahtlos und mit minimalem Aufwand in unsere IT- und Datenstrukturen einbinden lassen. Sie erlaubt es uns, bisher ungenutzte oder erst zeitverzögert verfügbare OEE-Kenndaten ohne Zeitverlust geordnet und zuverlässig einzusammeln und transparent auszuwerten.“

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