Die durchgängige Verfügbarkeit von Produktionsanlagen ist in der Fertigungsindustrie ein entscheidender Faktor, um effizient produzieren zu können. Aufkommende Störungen müssen schnell behoben werden, da bereits ein Stillstand der Produktion von wenigen Minuten außerordentlich hohe Kosten verursachen kann. Der momentane Umstieg von Feldbus auf Ethernet-Netzwerke stellt die Fabrikautomation jedoch vor große Herausforderungen. Die zentrale und protokollübergreifende Überwachung industrieller Netzwerke schafft Abhilfe. Mit nur einer einzigen Diagnoselösung können Anlagen erstmalig dauerhaft und über verschiedene Netzwerke hinweg überwacht werden. Die einfache Bedienbarkeit der Diagnosetools ist dabei ausschlaggebend, da im akuten Fehlerfall ein schnelles Handeln wichtig ist, um Ausfallzeit in der Produktion so gering wie möglich zu halten.
Herausforderungen an die Netzwerk-Diagnose
Damit industrielle Netzwerke optimal arbeiten können, sollten sie stets überwacht werden. Heutige Diagnosekonzepte sind jedoch meist nur unter einem hohen Aufwand durchzuführen, was unterschiedliche Ursachen hat. Zur Diagnose von Netzwerken existiert eine Vielzahl an verschiedenen Applikationen, die für den Anwender nur schwer zu überblicken sind. Außerdem arbeiten die meisten Software-Pakete mit Hilfe von komplexen Telegrammanalysen, die ein hohes Expertenwissen voraussetzen. Dies hat zur Folge, dass keine dauerhafte Überwachung von Netzwerken erfolgt, sondern die diversen Tools erst zur Fehlersuche herangezogen werden, wenn Störungen oder Ausfälle schon eingetreten sind. Dieses reaktive Vorgehen erfordert in der Regel einen hohen Zeitaufwand, da die Fehlerursache oft nicht mehr eindeutig ermittelt werden kann. Eine wesentliche Herausforderung an moderne Diagnosekozepte beinhaltet daher die Einfachheit der Anwendungen zur dauerhaften Sicherung der Anlagenverfügbarkeit, um proaktiv schon vor einem drohenden Netzwerkausfall eingreifen zu können.
Die zunehmende Etablierung von Ethernet gegenüber klassischen Feldbussen wirkt sich ebenfalls auf die Diagnose von Netzwerken aus. Durch die Verwendung von Industrial Ethernet können Netzwerke eine höhere Anzahl von Teilnehmern umfassen und komplexer aufgebaut werden.
Da ein Großteil der Fertigungsprozesse jedoch gleichzeitig auf klassische Feldbusse und Industrial Ethernet zurückgreift, muss die Funktionsweise beider Netzwerkarten gewährleistet werden. Für die Instandhaltung bedeutet dies einen zusätzlichen Aufwand, um das zuverlässige Arbeiten von allen Produktionsanlagen sicherzustellen. Bisherige Diagnosekonzepte, die der Überwachung klassischer Feldbusse dienen, sind wegen der unterschiedlichen Netzwerkstrukturen jedoch nicht auf das Monitoring von Ethernet übertragbar.
Anforderungen an effektive Diagnosekonzepte
Instandhalter von Produktionsanlagen wollen möglichst ohne viel Aufwand die Anlagenverfügbarkeit gewährleisten. Diagnosesysteme müssen deshalb sofort einsetzbar sein und ohne großen Engineering-Aufwand in die Produktionsanlage eingefügt werden können. Da Anlagen heute zunehmend komplexer sind und oftmals erweitert werden, müssen auch die Konzepte zur Diagnose eine Möglichkeit zur modularen Ergänzung bieten. Außerdem sollte der Umstieg von PROFIBUS auf PROFINET erleichtert werden. Um im Fehlerfall schnell reagieren zu können, ist eine einzelne protokollübergreifende Überwachung wichtig. Durch einfache Ansichten in der Benutzeroberfläche der Diagnoseapplikation muss der Status des Netzwerkes schnell zu erfassen sein. Generell sollte der Aufwand zur Überwachung von Netzwerken verringert werden. Das Netzwerk muss sich im Idealfall sozusagen "von allein" überwachen, ohne dass der Instandhalter proaktiv zum Handeln aufgefordert ist. Sobald ein Fehler auftritt, muss dessen Ursache schnell erkannt werden um gezielt eingreifen zu können.
Ein neuer Ansatz: Einheitliche Überwachung aller Netzwerke
Um die Überwachung industrieller Netzwerke zu vereinfachen und den Aufwand für die Instandhaltung von Produktionsanlagen zu verringern, wurde von Trebing + Himstedt ein neuartiges Diagnosekonzept entwickelt. Statt vieler verschiedener Tools reicht nun erstmals eine einzige Applikation aus, um industrielle Netzwerke zentral und dauerhaft zu überwachen und so das Funktionieren einer Produktionsanlage langfristig zu gewährleisten. Dabei ist der Typ des Netzwerkes nicht mehr entscheidend, sowohl PROFIBUS-, PROFINET-, Industrial Ethernet-, Modbus TCP als auch EtherNet/IP- Netzwerke innerhalb einer Anlage können mit nur einer einzigen Software zentral überwacht werden. Statt unterschiedlicher Bedienoberflächen findet der Anwender nun alle wichtigen Informationen zum Zustand industrieller Netzwerke übersichtlich und grafisch aufbereitet in einer Applikation vor. Die webbasierte Diagnosesoftware TH SCOPE stellt dabei die Informationen über den Zustand aller Netze bereit. Der Zugang von den Feldgeräten einer Anlage hin zur überlagerten Netzwerkstruktur erfolgt über ein einzelnes Gerät, den TH LINK. Um die ganzheitliche Überwachung zu ermöglichen, ist pro Netzwerk und Protokoll nur ein einziger Netzwerkzugang nötig. Über einen sicheren Remote-Zugriff können Instandhaltungsarbeiten auch außerhalb der Anlage durchgeführt werden.
Mehr Transparenz in den Netzwerken
Die Funktionsweise der anlagenweiten und protokollübergreifenden Diagnosesoftware ist dabei denkbar einfach. Sobald eine Störung oder Unregelmäßigkeit in einem Netzwerk auftritt, wird der Instandhalter automatisch per Email darüber informiert und kann schnell reagieren. Dank konkreter Hinweise zur Ursache des aufgetretenen Fehlers und detaillierten Anweisungen zur Beseitigung der Störung ist ein gezieltes Eingreifen möglich. Bereits am Schreibtisch kann der Instandhalter beurteilen, ob es sich um ein Problem im Netzwerk selbst handelt, oder ob der Fehler in einem der Feldgeräte aufgetreten ist. Es wird sofort ersichtlich, in welchem Teil der Anlage die Störung aufgetreten ist. So können unnötig lange Wege innerhalb der Produktionshalle vermieden werden. Der Instandhalter kann gezielt geeignete Werkzeuge zur Behebung des Fehlers mitnehmen und spart viel Zeit, denn schon wenige Minuten Stillstand einer Anlage können teure Produktionsausfälle zur Folge haben.Die einfache und intuitive Bedienung der Diagnoseapplikation spiegelt sich auch in der übersichtlichen und leicht zu verstehenden Benutzeroberfläche wider. Statt einer sehr komplexen Analyse auf Telegrammebene, die fundiertes Fachwissen erfordert, werden die umfangreichen Diagnoseinformationen anhand verschiedener Kenngrößen ausgewertet und grafisch visualisiert. Die Netzwerkübersicht stellt den Zustand aller Netzwerke im Ampelprinzip dar - grün für einwandfreie Funktionen, gelb für auftretende Unregelmäßigkeiten und rot für bereits eingetretene Fehler im Netzwerk. Struktur, Status und Auslastung des Netzwerkes lassen sich sehr schnell anhand der Topologie-Ansicht überprüfen. Die Kommunikationsqualität des Netzes wird im zeitlichen Verlauf anhand von Trends dargestellt. So lassen sich noch schneller effizienter Aussagen über den Zustand der gesamten Netzwerke machen und netzübergreifende Störungen einfach erkennen. Die feldbusübergreifende Diagnoselösung liefert darüber hinaus Vorteile im gesamten Produktlebenszyklus einer Anlage. Durch das Aufzeigen von Abweichungen im Soll- und Istverhalten der Netzwerke lässt sich beispielsweise die Inbetriebnahme schneller durchführen. Eine kontinuierliche Überwachung von Netzwerken während des Betriebs verringert Stillstandzeiten und erhöht die Reaktionsschnelligkeit.
Eine Prüfung der fehlerfreien Funktionsweise industrieller Netzwerke kann sowohl stationär vor Ort als auch im Fernzugriff außerhalb der Anlage erfolgen. Die einheitliche Diagnoselösung ist schnell einsatzbereit, es muss lediglich der Netzwerkzugang TH LINK in die Produktionsanlage eingebaut werden. Da die Diagnosesoftware TH SCOPE webbasiert funktioniert, können Informationen zur Überwachung des Netzwerks einfach über einen Browser abgerufen werden. Eine zusätzliche Installation auf einer Vielzahl von Rechnern ist nicht mehr nötig, was den Aufwand für die Instandhaltung weiter verringert.
Da Netzwerke mit dieser einfachen Diagnoseapplikation nicht mehr nur im akuten Falle eines Fehlers, sondern dauerhaft über einen langen Zeitraum überwacht werden können, ist nunmehr eine vorausschauende und zugleich kostensparende Instandhaltung von Produktionsanlagen möglich.
