Apr 11 2018

eCl@ss als Fundament für Industrie 4.0

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Standardisierte Gerätebeschreibung bringt Mehrwert

Viel wird in den letzten Jahren über Industrie 4.0 mit dem Ziel einer selbstorganisierten Produktion auch in der verfahrenstechnischen Industrie diskutiert und geschrieben. Vor allem der automatisierte Austausch von Prozessdaten ist dabei ein Diskussionsschwerpunkt. Ein wesentlicher Grundstein für Industrie 4.0 wird jedoch an anderer Stelle gelegt, nämlich bei den real in der Anlage verbauten Geräten und ihrer Dokumentation. Solange Gerätedaten und -parameter noch mehr oder weniger unstrukturiert und ohne Verifikation vom Gerätehersteller zum Anlagenbauer bzw. -betreiber übergeben, teilweise sogar komplett manuell übertragen werden müssen, lässt sich der Industrie-4.0-Gedanke in der Praxis nicht umsetzen.
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Solange Gerätedaten und -parameter noch mehr oder weniger unstrukturiert und ohne Verifikation vom Gerätehersteller zum Anlagenbauer bzw. -betreiber übergeben, teilweise sogar komplett manuell übertragen werden müssen, lässt sich der Industrie-4.0-Gedanke in der Praxis nicht umsetzen. Quelle: Coloures-Pic/fotolia

Während Dokumentation früher in vielen Fällen eher als nice-to-have betrachtet wurde, ist sie heute integraler Bestandteil eines Produkts. In einer Zeit, in der vermehrt kleine Losgrößen produziert und Produkte immer individueller werden, ist die Erstellung der Dokumentation und die Übergabe an den Kunden natürlich eine Herausforderung. Hersteller sind gefordert, ihre Geräte mit der zu 100 % zu ihnen passenden Dokumentation zu liefern. Dies gilt insbesondere für Produkte, die für den Einsatzfall speziell gefertigt und konfiguriert werden. Gefordert ist also keine Dokumentation mit Gerätedaten nur aus dem Katalog, sondern mit Daten, die von der Qualitätssicherung des Lieferanten während der Fertigung für das konkret ausgelieferte Produkt verifiziert wurden. Im Zusammenhang mit Industrie 4.0 müssen sich dann diese Daten folgerichtig automatisiert zwischen den Verwaltungs-Systemen der Gerätehersteller und den Systemen der Anwender austauschen lassen. Die industrielle Praxis sieht hier allerdings oft noch anders aus. Unübersichtliche, unstrukturierte Listen (z.B. im Excel-Format) werden übergeben, die aufwändig auf Richtigkeit geprüft und dann manuell ins System der Anlagenbetreiber übertragen werden müssen. Dabei gibt es bereits geeignete Standards und Tools, die diese Arbeit deutlich erleichtern und effizienter gestalten können.

Standardisierung als Basis für automatisierten Datenaustausch

ProDOK NG sorgt für einen integrierten Planungsprozess nach einheitlichen Regeln. Ein eCl@ss-Add-on ermöglicht den Datenaustausch gemäß den Standards Quelle: Rösberg

Mit der NAMUR Empfehlung (NE) 100 war in den letzten Jahren in Deutschland bereits ein Standard im Praxiseinsatz, der einen strukturierten Informationsaustausch zwischen Herstellern und Anwendern von PLT-Ausrüstung ermöglichte. Mittlerweile wurde die PLT-spezifische NE 100 integriert in den viel breiter gefassten Standard eCl@ss. Dieser weltweite, ISO/IEC-normkonforme Datenstandard eignet sich für die Klassifizierung und eindeutige Beschreibung von Produkten und Dienstleistungen mit Hilfe von standardisierten ISO-konformen Merkmalen. eCl@ss legt somit die Grundlage für einen digitalen Austausch von Produktstammdaten, der unabhängig ist von Branchen, Ländern, Sprachen oder Organisationen. In einem Unterbereich des Standards wurden speziell für die Prozessleittechnik Merkmallisten zu den wichtigsten Gerätetypen erstellt, in denen alle Merkmale abgebildet sind, die ein Gerätetyp generell benötigen könnte, um ihn für die Anwendung in der Prozessindustrie zu spezifizieren. In eCl@ss werden die verwendeten Begriffe zur Merkmal­beschreibung vereinheitlicht. Gleichzeitig bietet eCl@ss eine einheitliche Struktur auf Basis eines XML-Schemas an, in dem Informationen zwischen verschiedenen Firmen ausgetauscht werden können. Bei konsequenter Umsetzung lässt sich so jeder Datenaustausch während des Engineering-Prozesses nahezu automatisieren, Angebote einfacher vergleichen und kostbare Arbeitszeit einsparen, insbesondere bei – heute häufig benötigten – Datenrevisionen. Liegen Daten im eCl@ss-Standard vor, lassen sie sich während des gesamten Produktlebenszyklus konsequent weiter nutzen bis hin zu dem Zeitpunkt, an dem Komponenten lange nach der ersten Installation im Betrieb getauscht werden müssen, d. h., wenn gerätetechnische Alternativen mit denselben verfahrenstechnischen Parametern beim Hersteller angefragt werden müssen. Eine Arbeitsgruppe von eCl@ss arbeitet zudem an der Frage, wie sich für PLT-Geräte noch mehr als die vom Basic-Engineering geforderten Informationen für die Detailplanung strukturiert übergeben lassen. Dazu gehören z. B. noch viel detailliertere Angaben über Geräte­abmessungen, Bohrlöcher oder elektrische Verdrahtung.

Damit ein Standard wirklich nutzbar wird, müssen sich Änderungen am Standard, die in praktischer Verwendung notwendig werden, möglichst schnell nutzen lassen. Hierzu tragen bei eCl@ss ein streng festgelegter Release-Plan ebenso bei wie spezielle Vorgehensweisen, mit denen dringende Erweiterungen vor dem offiziellen Release-Datum einer neuen Version bereitgestellt werden können.

eCl@ss in der Praxis

Die BASF setzte bereits seit 2010 auf die NE 100, seither wurden ca. 120.000 Gerätedatensätze aufgebaut. Dr. Ronald Klein, Director – E&I-Engineering 2 bei BASF SE ist überzeugt, dass ein standardisierter Datenaustausch die Grundlage für Industrie 4.0 bilden wird: „eCl@ss ist derzeit mindestens europaweit das einzige standardisierte branchenübergreifende Strukturierungs- und Klassifizierungssystem für einen solchen automatisierten Datenaustausch. Wer Industrie 4.0 konsequent zu Ende denkt, wird künftig nicht darum herumkommen. Wir portieren daher derzeit alle unsere Gerätedaten von NE 100 nach eCl@ss und werden am Ende dieses Prozesses bei der BASF in Europa für ca. 500.000 PLT-Geräte die Daten im eCl@ss-Format vorliegen haben. Dazu bringen wir momentan unser PLT-CAE-System auf die aktuelle Version.“ Das Update wurde primär nötig, weil die vorhandenen Datenmengen die bislang eingesetzte Systemversion an ihre Performance-Grenzen brachten. Kein Wunder, denn bei ca. 20 bis 200 Merkmaldaten pro Gerät sammeln sich bei 100.000 oder gar 500.000 Geräten natürlich große Datenmengen an.

eCl@ss als Grundlage für den automatisierten Austausch von Gerätedaten Quelle: Rösberg

Die Automatisierungsexperten von Rösberg haben vor gut zehn Jahren nach Forderungen der BASF ein NE 100-PROLIST-Add-on für ihr PLT-CAE System ProDOK implementiert. Mit dem Ende der NE 100-PROLIST wurde für die neue Version ProDOK NG ein entsprechendes eCl@ss-Modul entwickelt zusammen mit Tools für die Portierung von bestehenden NE-100-PROLIST-Daten in eCl@ss-Daten. Mit der neuen Software-Version lassen sich nun auch sehr große Datenmengen ohne Performanceprobleme zuverlässig verwalten. Auch die Automatisierungsexperten sehen die Wichtigkeit des Standards für die praktische Umsetzung von Industrie 4.0. Dipl.-Ing. (BA) Martin Dubovy, Leiter Plant Solutions bei der Rösberg Engineering GmbH, ergänzt: „Momentan ist eCl@ss der einzige nutzbare Standard, mit dem sich ein elektronischer Austausch von PLT-Gerätedaten realisieren lässt. Das könnte sich künftig ändern. Die IEC arbeitet derzeit an der IEC 61987, die eine Alternative werden könnte. Dennoch ist es keine Sackgasse jetzt auf eCl@ss zu setzen. Parallel zur Entwicklung des IEC-Standards arbeitet ein Team an einem Mapping, mit dem sich eCl@ss-Daten dann automatisiert in IEC-Daten (und umgekehrt) übertragen lassen.“

Gerätehersteller in der Pflicht

Geschlossene Datenübertragungskette beim Gerätehersteller von der Kundenanfrage über die Fertigung bis hin zur Qualitätssicherung schafft die Grundlage für Datenintegrität. Quelle: Rösberg

eCl@ss bietet also beste Voraussetzungen dafür, Gerätedaten automatisiert zwischen Anlagen­bauer bzw. -betreiber und Gerätehersteller auszutauschen. Der elektronische Datenaus­tausch alleine nützt aber wenig, wenn die Datenintegrität nicht gewährleistet wird. Ohne eine geschlossene Datenübertragungskette beim Gerätehersteller, die von der Kundenanfrage über die Fertigung bis hin zur Qualitätssicherung konsequent alle Informationen zum tatsächlich an den Kunden ausgelieferten Gerät erfasst, bleibt die automatisierte Datenübertragung weit hinter ihren Fähigkeiten zurück (Bild 5). Hier sieht Klein die Gerätehersteller in der Pflicht: „Ohne Frage sind heutige PLT-Geräte durchdachte und qualitativ hochwertige High-Tech-Produkte. Dennoch sind sie aus unserer Sicht als Anlagenbetreiber faktisch Commodities, d.h. einfache Gebrauchsgegenstände, die primär funktionieren müssen. Verursacht ein solches Gerät durch schlechte Dokumentation im Anlagenbetrieb Probleme, übersteigen die daraus resultierenden Folgekosten in der Regel die Anschaffungskosten bei weitem.“

In einem Hochlohnland wie Deutschland wäre der Gewinn durch eine geschlossene Datenüber­tragungskette und konsequente Umsetzung des eCl@ss-Standards immens. Effizienzsteigerungen lassen sich sowohl beim Gerätehersteller erzeugen, wenn Daten von Auftragseingang bis Geräteauslieferung systematisch und von einem entsprechenden ERP-System unterstützt erfasst werden, als auch beim Anlagenbetreiber, wenn die belastbare Dokumentation künftig automatisch ohne aufwändige Verifikation ins System der Betreiber übernommen werden kann. Ab 2019 soll bei der BASF standardmäßig der Datenaustausch im eCl@ss-Advanced-Format stattfinden. Für Gerätehersteller bedeutet das, dass sie künftig nicht nur funktionierende Geräte, sondern auch verifizierte Dokumentationsdaten im eCl@ss-Standard liefern müssen.

Weitere Informationen zum Thema finden Sie unter:
http://www.roesberg.com/de/it-solutions/prodok-ng.html

Text:Roland Klein, BASF SE und Martin Dubovy, Rösberg Engineering GmbH 

Dr. Ronald Klein, Director – E&I-Engineering 2 bei BASF SE: „eCl@ss ist derzeit mindestens europaweit das einzige standardisierte Strukturierungs- und Klassifizierungssystem für einen solchen automatisierten Datenaustausch. Wer Industrie 4.0 konsequent zu Ende denkt, wird künftig nicht drum herumkommen.“ Quelle: BASF

Martin Dubovy, Leiter Plant Solutions bei der Rösberg Engineering GmbH: “Derzeit unterstützen wir die BASF dabei, ihre NE-100-Daten nach eCl@ss zu portieren. Mittelfristig sollen dann die Daten 500.000 PLT-Geräte mit ProDOK NG verwaltet werden.” Quelle: Rösberg

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BASF

Die BASF-Gruppe, am 6. April 1865 in Mannheim als Aktiengesellschaft „Badische Anilin- & Sodafabrik“ gegründet, ist der größte Chemiekonzern weltweit. Mit sechs Verbundstandorten und 352 weiteren Produktionsstandorten unterstützt die BASF mit ihren rund 114.000 Mitarbeitern Kunden und Partner in mehr als 80 Ländern weltweit. Ihr Hauptsitz befindet sich in Ludwigshafen am Rhein. Das breite Portfolio reicht von Chemikalien, Kunststoffen, Veredelungsprodukten und Pflanzenschutzmitteln bis hin zu Öl und Gas. 2016 erzielte das Unternehmen einen Umsatz von rund 58 Milliarden € und ein operatives Ergebnis vor Sondereinflüssen von etwa 6,3 Milliarden €. BASF ist börsennotiert in Frankfurt (BAS), London (BFA) und Zürich (BAS).

Rösberg Engineering GmbH

Im Jahre 1962 in Karlsruhe gegründet, bietet mit rund 100 Mitarbeitern an fünf Standorten in Deutschland und in China maßgeschneiderte Automatisierungslösungen für international agierende Unternehmen der Prozessindustrie. Heute ist RÖSBERG ein international erfolgreicher Automatisierer und Entwickler von Softwarelösungen. Zum Aufgabenspektrum gehört das Basic- und Detail-Engineering für die Automatisierung von prozess- und fertigungstechnischen Anlagen sowie die Konfiguration, Lieferung und Inbetriebnahme von Prozessleitsystemen. Zudem verfügt RÖSBERG über umfangreiche Projektierungs- und Anwendererfahrung beim Einsatz sicherheitsgerichteter Steuerungen und ist Experte für Funktionale Sicherheit.

Im Bereich der Informationstechnik bietet RÖSBERG branchenspezifische Softwarelösungen an. Mit dem PLT-CAE-System ProDOK ist RÖSBERG seit über 25 Jahren international erfolgreich. Unter dem Namen Plant Solutions begleiten ProDOK NG, die digitale Anlagendokumentation LiveDOK NG samt der App LiveDOK.mobile und der Plant Assist Manager (PAM) Anlagen während der gesamten Betriebszeit von Planung, Bau, Inbetriebnahme, Modernisierung, Erweiterung bis hin zur Stilllegung.

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