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Die Erfindung betrifft ein System zum Betreiben einer Automatisierungsanlage.
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In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw., welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter Feldgeräten also auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben. Unter dem Begriff Feldgeräte sind in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung zumindest die zuvor genannten Komponenten zu verstehen.
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In modernen Industrieanlagen erfolgt die Kommunikation zwischen zumindest einer übergeordneten Steuereinheit und den Feldgeräten in der Feldebene in der Regel über ein Bussystem, wie beispielsweise Profibus® PA, Foundation Fieldbus® oder HART®. Die Bussysteme können sowohl drahtgebunden als auch drahtlos ausgestaltet sein. Die übergeordnete Steuereinheit, die in der Systemebene angeordnet ist, dient zur Prozesssteuerung, zur Prozessvisualisierung, zur Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme und Bedienung der Feldgeräte und wird auch als Konfigurier-/Managementsystem bezeichnet. Programme, die auf übergeordneten Einheiten eigenständig ablaufen, sind beispielsweise das Bedientool FieldCare der Firmengruppe Endress + Hauser, das Bedientool Pactware, das Bedientool AMS von Fisher-Rosemount oder das Bedientool PDM von Siemens. Bedientools, die in Leitsystem-Anwendungen integriert sind, sind das PCS7 von Siemens, das Symphony von ABB und das Delta V von Emerson. Unter dem Begriff 'Bedienen von Feldgeräten' wird insbesondere das Konfigurieren und Parametrieren von Feldgeräten, aber auch die Diagnose zwecks frühzeitiger Erkennung von Fehlern an einem der Feldgeräte oder im Prozess verstanden.
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Geräte- und/oder Systemhersteller stellen heutzutage den Betreibern von Automatisierungsanlagen eine Vielzahl von zusätzlichen Dienstleistungen zur Verfügung. So ist es für die korrekte Funktion einer Automatisierungsanlage und für die optimierte Messperformance der Feldgeräte wichtig, dass die in die Anlage integrierten Feldgeräte in gewissen Zeitabständen kalibriert werden. Ebenso wird in modernen Prozessanlagen z. B. Information darüber zur Verfügung gestellt, wann voraussichtlich mit dem Ausfall eines Messgeräts zu rechnen ist. Diese Information liefert die Möglichkeit, ein Feldgerät vor dessen Ausfall auszutauschen, wodurch ein Stillstand der Automatisierungs-anlage proaktiv verhindert werden kann.
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Oftmals schließen die Anlagenbetreiber mit den Feldgeräte- und/oder Systemherstellern Dienstleistungsverträge ab. Diese haben zum Ziel, die Instrumentierung der Anlage so zu managen, dass ein hohes Maß an Geräteintegrität und Geräteverfügbarkeit bei möglichst geringen Kosten erreicht wird. Darüber hinaus wird großes Augenmerk darauf gelegt, dass die Verfügbarkeit der Anlage und damit die Verfügbarkeit des Produktionsprozesses und der entsprechenden Erzeugnisse einem kontinuierlichen Verbesserungsprozess unterliegen. Der kontinuierliche Verbesserungsprozess beinhaltet insbesondere die nachfolgend genannten Dienstleistungen:
- – Durchführung aller geplanten Aktivitäten in Bezug auf die online oder offline Instrumentierung;
- – Unterstützung des Anlagenbetreibers im Falle eines Anlagenausfalls;
- – Reparatur und Reparaturmanagement von defekten Prozesskomponenten;
- – Entwicklung und Management von sog. Maintenance-Systemen für die Feldgeräte. Als Beispiel sei an dieser Stelle das Asset Management System W@M genannt, das von der Endress + Hauser Gruppe angeboten und vertrieben wird.
- – Ersatzteil-Management;
- – Kontinuierliche Verbesserung der Ablaufprozesse.
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Die Güte der durchgeführten Maßnahmen wird durch sog. KPIs (Key Performance Indicators) beschrieben. Hierzu sind insbesondere Größen zu rechnen, die die Qualität bzw. die Güte der Instrumentierung in einer Automatisierungsanlage beschreiben. Wichtige KPIs sind in diesem Zusammenhang
- – der Prozentsatz an in der Anlage eingesetzten Feldgeräten, die von dem Dienstleistungsanbieter umfänglich überwacht werden;
- – der Prozentsatz an Feldgeräten, die in Bezug auf den Kalibrierungsplan tatsächlich kalibriert werden;
- – die Anzahl der kritischen Ausfälle eines Feldgeräts oder eines Feldgerätetyps während seiner Lebenszeit in die Anlage.
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Weitere wichtige KPIs für den Anlagenbetreiber sind darüber hinaus die Kosten für die bereitgestellten Dienstleistungen, z. B. sind die Dienstleistungen im Wesentlichen Fixkosten oder variable Kosten, sind es Teil- oder Gesamtkosten. Von Interesse ist darüber hinaus die Häufigkeit der Maßnahmen, die im Hinblick auf eine vorausschauende Wartung getroffen werden.
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Um die zuvorgenannten Dienstleistungen und KPIs zur Verbesserung der Geschäftsprozesse bereitstellen zu können, sind darüber hinaus Computerprogramme erforderlich, die geschäftsrelevante Logik beinhalten und geschäftsrelevante Information bereitstellen. Damit diese Programme korrekt ablaufen, wird eine robuste IT Infrastruktur benötigt. Heute bekannte Computerprogramme sind entweder als Stand-alone Lösungen konzipiert, die auf einem Rechner laufen, oder als sog. ERP Lösungen, die global auf Servern laufen. ERP ist die Abkürzung für Enterprise Resource Planning, also die Planung des Einsatzes bzw. der Verwendung von der Unternehmensressourcen. ERP bezeichnet die unternehmerische Aufgabe, die in einem Unternehmen vorhandenen Ressourcen, wie Kapital, Betriebsmittel oder Personal möglichst effizient für den betrieblichen Ablauf einzusetzen und somit die Steuerung von Geschäftsprozessen zu optimieren. Ein ERP-System ist eine komplexe Anwendungssoftware zur Unterstützung der Ressourcenplanung eines gesamten Unternehmens.
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Auf dem Markt verfügbar sind heute eine Vielzahl von ERP Systemen bzw. IT Plattformen, wie beispielsweise SAP ERP, welche die Xcelsius Software umfasst, die geeignet ist, ein zu bewertendes System zu designen, abzubilden und zu visualisieren.
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Die heutzutage in der Prozessautomatisierungstechnik für die Instrumentierung einer Anlage eingesetzten intelligenten Feldgeräte sind in der Lage, Messwerte und Diagnoseinformation und Information über Prozessvariablen bereitzustellen, die die Prozesssteuerung betreffen. So ist beispielsweise ein Fieldbus Foundation (FF) Feldgerät in der Lage, Function Blocks abzuarbeiten, die Steueraufgaben unterstützen. Verwendet wird in diesem Zusammenhang auch das Schlagwort ”Control in the field”.
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Der Nachteil der bekannten Lösung ist darin zu sehen, dass die geschäftsrelevante Information über die IT Plattform bzw. über die IT Infrastruktur des Anlagenbetreibers berechnet und erzeugt werden muss. Hierzu wird die in der Feldebene vorhandene Information und ggf. weiterführende Information zur Ermittelung der KPIs gesammelt und in den Server übertragen. Dieser stellt die geschäftsrelevante Information zwecks Verbesserung der Geschäftsprozesse zur Verfügung. Die bekannten Verfahren sind mit hohen Kosten bezüglich der erforderlichen IT Infrastruktur verbunden. Insbesondere fallen in diesem Zusammenhang hohe Kosten für die Verwaltung, für Softwarelizenzen, usw. an. Verursacht wird auch ein relativ hoher Aufwand, da weiterhin auch ein manuelles Bereitstellen der benötigten Informationen notwendig ist. Die Folge hiervon ist, dass die von den IT Plattformen bereitgestellten geschäftsrelevanten Informationen, wie beispielsweise die Herstellungskosten eines Erzeugnisses oder dessen Verkaufspreis bereits zum Zeitpunkt der Bereitstellung veraltet sind. Eine Bereitstellung der geschäftsrelevanten Informationen in Echtzeit, also hochaktuell, ist mit den bekannten Systemen nicht möglich.
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Vielmehr ist es in der Prozessautomatisierung üblich, Informationen zu geschäftsrelevanten Berechnungen und Vorhersagen auf Berichten aufzubauen, die zumindest einen Tag alt sind. Oftmals sind die Berichte, auf deren Basis die KPIs erstellt werden, auch wesentlich älter als ein Tag. So ist es durchaus auch üblich, die Berichte nur einmal pro Woche oder sogar nur einmal pro Monat zu erstellen. Beruhen die Berechungen und Vorhersagen auf Größen, die einer hohen Dynamik unterliegen, ist die bekannte Vorgehensweise unbefriedigend.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Lösungen ist darin zu sehen, dass oftmals wichtige spezifische und strategische Informationen auf der Feldebene nicht verfügbar sind. Insbesondere wird die außerhalb der Feldebene vorhandene Information nicht in ausreichend korrekter Weise auf die Feldebene übertragen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren vorzuschlagen, das die Performance einer Automatisierungsanlage verbessert.
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Die Aufgabe wird bezüglich des Systems folgendermaßen gelöst: Das System weist mehrere in der Feldebene verteilt angeordnete Feldgeräte auf, die über zumindest einen Datenbus, auf dem ein Busprotokoll läuft, miteinander verbunden sind. Der Zugriff auf die Feldgeräte erfolgt über eine Feldzugriffseinheit, die mit zumindest einer Automatisierungs-/Integrations-Plattform und zumindest einem WebServer eines Service Providers verbunden ist. Zumindest eine geschäftsrelevante Logik, die die entsprechende geschäftsrelevante Information in einer komprimierten Form aufbereitet, ist in zumindest einem der Feldgeräte und/oder in der Feldzugriffseinheit gespeichert. Die von der geschäftsrelevanten Logik aufbereitete geschäftsrelevante Information wird von der Automatisierungs-/Integrations-Plattform einem autorisierten Nutzer unmittelbar oder über das Internet zur Verfügung gestellt. Alternativ wird die von der geschäftsrelevanten Logik aufbereitete geschäftsrelevante Information auf einer Anzeigeeinheit, die mit einem Datenbus gekoppelt ist, dargestellt. Das erfindungsgemäße System, ebenso wie das nachfolgend noch näher beschriebene erfindungsgemäße Verfahren dienen dazu, zusätzliche Informationen über den Geschäftsprozess bevorzugt in Echtzeit in die Automatisierungsanlage mit einzubeziehen und somit den Geschäftsprozess optimal an die jeweils herrschenden Bedingungen anzupassen. Da die geschäftsrelevante Logik in der Automatisierungsanlage verteilt und somit dezentral angeordnet ist, kann die geschäftsrelevante Information einem Anwender erheblich schneller zur Verfügung gestellt werden, als dies mit den bekannten Lösungen der Fall war.
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Zusätzliche Information über eine Ausgestaltung der Feldzugriffseinheit, die in Verbindung mit der Erfindung zum Einsatz kommt, findet sich in der nicht vorveröffentlichten am 06.10.2009 von der Anmelderin unter der Anmeldenummer
DE 10 2009 045 386.5 beim Deutschen Patentamt hinterlegten Patentanmeldung. Oftmals wird die Feldzugriffseinheit auch als PAP (Plant Access Point) bezeichnet. In der zuvorgenannten Deutschen Patentanmeldung ist eine Anordnung beschrieben, bei der die Feldzugriffseinheit bzw. das Feldbus-Interface so ausgestaltet ist, dass es kontinuierlich den Datenverkehr auf dem Feldbus abhört. Die Feldzugriffseinheit hat somit eine Listener-Funktionalität. Daher kann das Feldbus-Interface, ohne dass es selbst eine aktive Kommunikation durchführt, eine Vielzahl von Informationen sammeln, welche beispielsweise das Netzwerkmanagement der Automatisierungsanlage betreffen. Erfindungsgemäß sammelt der Listener im beschriebenen System geschäftsrelevante Information in aufbereiteter, komprimierter Form.
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Wird auf der Feldebene eines der zuvor beispielhaft genannten Feldbusprotokoll zur Kommunikation verwendet, während auf der Systemebene ein abweichendes Protokoll eingesetzt wird, so übernimmt die Feldzugriffseinheit mit Listener Funktionalität auch die Funktion eines sog. Gateways. Das Gateway hat die Aufgabe, eine Umsetzung zwischen den unterschiedlichen Protokollen auf Feld- und Systemebene zu bewerkstelligen. So erfolgt auf der Feldebene üblicherweise die Kommunikation über einen der in der Automatisierungstechnik gebräuchlichen sicheren und relativ langsamen Feldbus, während für die Kommunikation auf der Systemebene ein Datenbus eingesetzt wird, der sich durch hohe Datenübertragungsraten auszeichnet. Bevorzugt erfolgt die Kommunikation auf System- bzw. Firmenebene via Internet oder Intranet. Bekannte Busse sind hier High Speed Internet (HSE) oder Profibus DP.
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Die Erfindung geht aus von einer Feldzugriffseinheit, die zumindest die Listener Funktionalität aufweist. Diese Funktionalität ist ausreichend, wenn das Feldgerät so ausgestaltet ist, dass direkt über ein Busprotokoll, z. B. das Internet Protokoll, auf das Feldgerät zugegriffen wird. Falls auf der Feldebene und der Systemebene die Kommunikation über unterschiedliche Busprotokolle erfolgt, übernimmt die Feldzugriffseinheit darüber hinaus die Funktionalität des Protokollumsetzens.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist die geschäftsrelevante Logik in Form von Funktionsblöcken oder in Form von Rechenprogrammen mit Ein-/Ausgabefunktionen in den Feldgeräten und/oder in der Feldzugriffseinheit gespeichert. Darüber hinaus ist die die Feldzugriffseinheit bevorzugt derart ausgestaltet, dass sie die in den Feldgeräten aufbereitete geschäftsrelevante Information in Abhängigkeit von vorgegebenen Zeitabständen zyklisch oder azyklisch abfragt und über die Automatisierungs-/Integrations-Plattform per Internet oder direkt über die Anzeigeeinheit zur Verfügung stellt.
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Alternativ ist vorgesehen, dass die Feldzugriffseinheit derart ausgestaltet ist, dass sie die in den Feldgeräten aufbereitete geschäftsrelevante Information in Abhängigkeit von vorgegebenen Ereignissen abfragt und über die Automatisierungs-/Integrations-Plattform oder die Anzeigeeinheit zur Verfügung stellt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass zumindest die Feldzugriffseinheit und die Automatisierungs-/Integrations-Plattform als Einheit ausgestaltet sind. Weiterhin kann auch der WebServer in die Einheit integriert sein.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Anzeigeeinheit mit dem Datenbus verbunden ist und die aufbereitete geschäftsrelevante Information über eine Funkverbindung an die Feldzugriffseinheit weiterleitet. Im einfachsten Fall kann ein Handheld (PDA, I-Pod ...) oder eine andere mobile Einheit bzw. ein mobiles Telefon verwendet werden, um die geschäftsrelevante Information abzuhören und an die Feldzugriffseinheit weiterzuleiten.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems schlägt vor, dass die Feldzugriffseinheit die von dem WebServer zur Verfügung gestellte aktuelle Information, die die jeweilige geschäftsrelevante Logik zur Aufbereitung der geschäftsrelevanten Information benötigt, über Internet anfordert und in das entsprechende Feldgerät oder in die Feldzugriffseinheit herunterlädt. Mittels dieser Ausgestaltung verfügt das System über hoch aktuelle Information.
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Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn das System auf folgende geschäftsrelevante Information zurückgreifen kann. Es versteht sich, dass es sich bei den nachfolgend genannten Informationen um Beispiele handelt; die Auflistung ist keineswegs abschließend:
- – Information über die Rendite der Automatisierungsanlage;
- – Information über finanzielle, wirtschaftliche, strategische Aspekte, die mit der Automatisierungsanlage in Verbindung stehen;
- – Information über die Qualität der Messwerte, die von den Feldgeräten bereitgestellt werden;
- – Information über die Produktivität der Feldgeräte bzw. der Automatisierungsanlage;
- – Information über die Restlebensdauer der Feldgeräte und/oder die Verfügbarkeit der Feldgeräte;
- – Information über die optimalen Instandsetzungszeitpunkte, die Instandhaltungskosten und/oder die Ausfallkosten der Automatisierungsanlage.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Automatisierungsanlage mit mehreren in der Feldebene verteilt angeordneten Feldgeräten, die über zumindest einen Datenbus, auf dem ein Busprotokoll läuft, miteinander verbunden sind, wobei der Zugriff auf die Feldgeräte über eine Feldzugriffseinheit erfolgt, die mit zumindest einer Automatisierungs-/Integrations-Plattform und zumindest einem WebServer eines Service Providers verbunden ist, löst ebenso wie das System die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe: Zumindest eine geschäftsrelevante Logik, die geschäftsrelevante Information in dem Feldgerät und/oder in der Feldzugriffseinheit in komprimierter Form aufbereitet, wird in zumindest einem der Feldgeräte und/oder in der Feldzugriffseinheit gespeichert. Die aufbereitete geschäftsrelevante Information wird einem autorisierten Nutzer über Internet oder direkt auf einer Anzeigeeinheit zur Verfügung gestellt. Die Anzeigeeinheit kann hierbei der Feldzugriffseinheit oder dem Datenbus zugeordnet sein.
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Als besonders vorteilhaft wird es in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erachtet, dass die aufbereitete geschäftsrelevante Information dem Nutzer in Echtzeit zur Verfügung gestellt wird.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
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1: eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung des erfindungsgmäßen Systems und
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2: ein Ablaufdiagramm, das das erfindungsgemäße Verfahren verdeutlicht.
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In 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems zu sehen. Feldgeräte F1, F2, F3 sind über einen Datenbus in der Feldebene miteinander verbunden. Beispiele für Feldgeräte und geeignete Datenbusse sind bereits an vorhergehender Stelle erwähnt. Über denselben oder einen abweichenden Datenbus sind die Feldgerät mit einer übergeordneten Steuereinheit STEUERUNG verbunden. Ein separater Zugriff auf die Feldgeräte F1, F2, F3 ist über die Feldzugriffseinheit PAP möglich. Im dargestellten Fall ist als Automatisierungs-/Integrations-Plattform eine Feldzugriffseinheit mit WebServer vorgesehen. Bei dem WebServer handelt es sich bevorzugt um einen OPC-UA Server. Der OPC-UA Server ist mit einem Server eines Service Providers verbunden. Über den OPC-UA Server ist es möglich, dass dem Anlagenbetreiber die Information auf einer handelsüblichen Recheneinheit, insbesondere einem PC, zur Verfügung gestellt wird.
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Erfindungsgemäß ist die geschäftsrelevante Logik BI nicht auf einer IT Plattform zentralisiert, sondern die geschäftsrelevante Logik BI1, BI2, BI3, BI4 ist zumindest teilweise in den Feldgeräten F1, F2, F3 und/oder in der Feldzugriffseinheit PAP gespeichert. Somit ist es möglich, Ressourcen, wie Rechnerkapazität, Speicherplatz, usw., die auf der Feldebene in den Feldgeräten verfügbar sind, für die Berechnung von geschäftsrelevanter Information zu nutzen. Neben der dezentralen erfindungsgemäßen Lösung ist es auch möglich, dass eine Hybrid Lösung eingesetzt wird. Hier ist die geschäftsrelevante Logik BI teils in der Feldebene und teils außerhalb der Feldebene in einer über Internet zugänglichen IT Struktur zu finden. So liefern beispielsweise die Cloud-based Services strategisch wichtige hochaktuelle Information an die Feldgeräte, die in der Automatisierungsanlage in einer definierten Anwendung eingesetzt sind. Die Feldgeräte F und/oder die Feldzugriffseinheiten PAP errechnen anhand dieser strategischen Information und unter Nutzung der geschäftsrelevanten Logik die geschäftsrelevante Information, wie KPIs, ROA, usw. Insbesondere können die Effizienz, die Performance, die Produktivität, die Qualität, die Zuverlässigkeit und die Kosten der Anlage ermittelt werden. Beispiele für weitere geschäftsrelevante Informationen, die in Echtzeit oder zumindest hochaktuell dem Anlagenbetreiber zur Verfügung gestellt wird, sind zuvor bereits im Detail genannt worden.
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Die geschäftsrelevante Logik BI ist bevorzugt so beschaffen, dass sie die entsprechende geschäftsrelevante Information in einer komprimierten Form aufbereitet. Die Feldzugriffseinheit sammelt die geschäftsrelevante Information, bereitet sie ggf. weiter auf und stellt sie über den OPC-UA Server einem autorisierten Nutzer, beispielsweise dem Anlagenbetreiber oder dem Bedienpersonal, unmittelbar oder über Internet zur Verfügung. Hierdurch ist die Information hochaktuell an jedem gewünschten Ort verfügbar. Die von der geschäftsrelevanten Logik aufbereitete geschäftsrelevante Information wird in geeigneter Form auf einer Anzeigeeinheit dargestellt, wobei die Anzeigeeinheit in irgendeiner Weise mit dem Datenbus gekoppelt ist. In 1 sind mehrere Varianten dargestellt: So kann die Information beispeilsweise auf einem Display verfügbar sein, das direkt an den Datenbus DB angeschlossen ist. Im gezeigten Fall erfolgt die Kommunikation zwischen der Feldzugriffseinheit PAP und dem Display D per Funk. Additiv oder alternativ kann der Feldzugriffseinheit PAP ein Display D' zugeordnet sein, so dass die Information direkt an der Feldzugriffseinheit PAP verfügbar ist. Wie bereits erwähnt, steht die Information auch an jeder über Internet oder Intranet mit der Feldzugriffseinheit PAP verbundenen Recheneinheit PC zur Verfügung.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm, das das erfindungsgemäße Verfahren verdeutlicht. Gemäß Schritt 1 werden Anwendungen, die in der Lage sind, geschäftsrelevante Informationen BI zu designen und zu erzeugen und die als Cloud-based Anwendungen verfügbar sind, auf zumindest einen Teil der Feldgeräte F und/oder der Feldzugriffseinheiten PAP verteilt gespeichert. Die Anwendungen, die bei bekannten Lösungen zentral über Cloud Computing WebServices verfügbar sind, sind erfindungsgemäß also dezentral in der Feldebene erteilt. Cloud Computing (Rechnen in der Wolke) ist ein Begriff aus der Informationstechnik und bezeichnet primär den Ansatz, abstrahierte IT-Infrastrukturen, fertige Programmpakete und Programmierumgebungen dynamisch an den Bedarf angepasst über ein Netzwerk, z. B. Internet, zur Verfügung zu stellen.
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Wie in Schritt 2 gekennzeichnet, werden die geschäftsrelevanten Anwendungen, insbesondere die jeweiligen Algorithmen und/oder Funktionsblöcke über WebServices eines Providers in die Feldgeräte F und/oder in die Feldzugriffseinheit PAP geladen. Weiterhin werden die geschäftsrelevanten Informationen, insbesondere die Key Performance Indicators KPI und die erforderlichen Return an Assets ROA über die WebServices in die Feldgeräte F und/oder die Feldzugriffseinheiten PAP geladen.
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Unter Schritt 3 werden die Eigenschaften beschrieben, die den OPC-UA Server für die Automatisierungstechnik geeignet machen: Er stellt Datensicherheit her und somit beste Voraussetzungen für die IT Integration über vorhandene WebServices. Somit ist es möglich, die IT Infrastruktur zu verwenden, um die geschäftsrelevanten Anwendungen über Internet ”from the Cloud” herunterzuladen. Das OPC-UA Informationsmodell bzw. -muster wird via Cloud konfiguriert und bestimmt, welcher Satz von Parametern und Daten von den Feldgeräten zur Verfügung gestellt wird.
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Unter Schritt 4 werden die geschäftsrelevanten Algorithmen bzw. Funktionsblöcke ausgeführt. Hierzu werden die konfigurierten Parameter verwendet, um geschäftsrelevante Informationen, wie z. B. KPIs, zu ermitteln. Die von den Feldgeräten zur Verfügung gestellten Daten sind Echzeitdaten. Die Algorithmen laufen auf einer Echtzeit- und Logik-Maschine.
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Wie in Schritt 5 verdeutlicht, liefert der Feldbus Kommunikations-Stack das erforderliche Interface und dient der Verbindung und dem Austausch von Informationen mit den Feldgeräten F.
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Die von den Feldgeräten und/oder den Feldzugriffseinheiten aufbereitete geschäftsrelevante Information wird an den OPC-UA Server weitergeleitet. Anschließend ist die Information z. B. über den Bildschirm der Recheneinheit PC darstellbar und steht somit dem Anlagenbetreiber zur Verfügung (Schritt 6).
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Unter Schritt 7 ist die Alternative beschrieben, dass die geschäftsrelevante Information auf einer Anzeigeeinheit D' dargestellt wird, die dem WebServer zugeordnet ist.
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Schritt 8 verdeutlicht, dass die geschäftsrelevante Information KPIs über die WebServices zurückübertragen wird und beispielsweise in einer Datenbank gespeichert wird, die innerhalb des IT Centers gehostet wird. In dieser Datenbank sind beispielsweise die Kosten für Dienstleistungen monatsweise oder auch kumulativ dargestellt. Es versteht sich von selbst, dass die Information, die in der Datenbank gespeichert ist, auch in Form von aussagekräftigen Grafiken darstellbar ist.
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Schritt 9 verdeutlicht, dass die geschäftsrelevante Information in dem IT Datenzentrum weiter verwendet wird. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines konkreten Beispiels näher erläutert. Bei der Automatisierungsanlage handelt es sich um eine relativ kleine Anlage mit einigen Behältern. Es wird aus Zwischenprodukten ein und ein Endprodukt hergestellt. Der Anlagenbetreiber erhält zumindest eine der folgenden geschäftsrelevanten Informationen:
- – Wann ist die günstigste Tageszeit, um -basierend auf dem aktuellen Handelspreis- das Endprodukt oder ein Zwischenprodukt zu verkaufen?
- – Wann ist der günstigste Zeitpunkt innerhalb eines Monats, um benötigte Ausgangsprodukte von einem Händler einzukaufen? Insbesondere sind die Preise relativ niedrig, wenn eine Überkapazität vorliegt oder wenn die Nachfrage gering ist.
- – Welches ist der günstigste Zeitpunkt, um Wartungsarbeiten durchführen zu lassen? Beispielsweise steigen demnächst die Dienstleistungskosten an, oder die Nachfrage ist momentan sehr hoch oder benötigte Ersatzteile sind nicht mehr verfügbar oder die Feldgeräte F werden nicht mehr geliefert.
- – Wann ist der beste Zeitpunkt, um einen geplanten Anlagenstopp einzuleiten, da beispielsweise Wartungsarbeiten in der Anlage notwendig sind, oder da die Nachfrage nach dem Endprodukt aktuell gering ist?
- – Was können die momentan in der Anlage befindlichen Komponenten überhaupt an Performance liefern, wenn Verbesserungen der Geschäftsprozesse durchgeführt werden? Die Geschäftsprozesse können sowohl durch strategische, finanzielle und qualitative Parameter getriggert sein; oder Sie können durch Parameter bestimmt sein, die Produktion, Logistik, Verkäufe, Marketing und Rechnungswesen betreffen.
- – Wie ist die optimale Geschwindigkeit eines Batch-Prozesses, um bestens an die Marktprognosen, die Nachfrage, die Lagerhaltung oder die Logistik angepasst zu sein?
- – Welches ist die günstigste Tageszeit, um den Energiebedarf hochzufahren, da die Energiekosten um diese Tageszeit am niedrigsten sind?
- – Wie hoch ist der Verbrauch an Ressourcen (Produkten, Energie, ...) in Bezug auf die momentanen Energie-, Arbeits- und Logistikkosten oder in Bezug auf die Kosten für die Ausgangsprodukte?
- – Wie hoch sind die Kosten für einen nicht geplanten Anlagenstopp in Bezug auf den aktuellen Produktionsplan oder den Markpreis? Wie hoch sind die Kosten zur Behebung der technischen Mängel? Wie hoch sind die Nachfolgekosten, die durch Strafen für den Lieferverzug anfallen?
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Aufgrund der zuvorgenannten Information kann der Anlagenbetreiber entscheiden, ob der nächste Batchprozess aufgrund der hohen. Kosten der Ausgangsprodukte auf eine andere Tageszeit oder einen anderen Tag verschoben wird; oder ob aufgrund des günstigen Preises für das Ausgangsprodukt größere Mengen eingekauft und gespeichert werden; oder ob Wartungsarbeiten vorgezogen werden, da die Kosten aufgrund der geringen Nachfrage momentan niedrig sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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