HMI-SCADA-Systeme schließen die Lücke zwischen MES und Shopfloor

Die Trennung zwischen der Leitsystemebene (MES) und dem HMI analog zur klassischen Automatisierungspyramide ist in produzierenden Unternehmen häufig noch gängige Praxis. Heterogene Systemlandschaften sind jedoch auf Dauer nicht wettbewerbsfähig. Systembrüche und ein nicht durchgängiger Informationsfluss sind an der Tagesordnung, da wichtige Informationen aus dem HMI nur ortsgebunden/lokal üblicherweise als Fat-Client-Lösungen verfügbar sind, obwohl sie auch anderswo notwendig wären. Ein weiterer, nicht unerheblicher Kostenfaktor im skizzierten Aufbau ist die teure und wartungsintensive Hard- und Middleware der Terminals.

Hier eröffnet die Digitalisierung neue Chancen: Eine Abkehr von den bestehenden, lokalen Fat-Client-Installationen im Bereich HMI ist nun möglich, wobei ein ausfallsicheres Netzwerk als produktionskritisches Medium vorausgesetzt wird.

Bessere Steuerung und Auswertbarkeit Ihrer MES-Daten durch Integration von SCADA-MES und SCADA-HMI

Das modular aufgebaute MES/ SCADA Legato Sapient kann um die HMI-Funktionalität erweitert werden. Mit Legato Sapient in Kombination mit unserem webbasierten HMI Modul haben Sie nicht nur alle Anlageninformationen zentral gespeichert und auf einen Blick sichtbar, sondern können auch direkt in den Anlagenprozess steuernd eingreifen. So schließt sich nicht nur die Lücke zwischen Leitebene und HMI und sorgt so für einen lückenlosen Informationsfluss ohne Verluste als „single point of truth“, sondern reduziert die Kosten für Terminal Hard- und Middleware entscheidend – eine gängige Hardware mit Webbrowser ist ausreichend.

Durch die Integration der webbasierten Variante des HMI in die Leitebene (MES) ergeben sich einige Vorteile:

Durchgängigkeit & 360° Blick auf die Produktion: Verknüpfung aus zentralen MES- und dezentralen HMI-Daten für volle Transparenz
Deutliche Kostenreduktion bei Hard- und Middleware durch Nutzung der Applikation im Webbrowser – dadurch kostengünstigere Hard- und Middleware ausreichend
Geringere Betriebskosten durch zentrale Versionsupdates und sonstige Änderungen
Ideale Lösung für heterogene Maschinenparks: integrierte, durchgängige Technologie von MES und HMI, unabhängig von den Anlagenlieferanten
Reduzierte Aufwände bei der Anlageninbetriebnahme durch den Betrieb des HMI-Designers in der Cloud „HMI-Designer as a Service“

MES Legato Sapient mit HMI-Modul – eine Kombination mit Mehrwert

Die steigende Komplexität in der Fertigung erfordert ein lückenloses Abbild des Gesamtprozesses. Hierfür sind Daten mit verschiedener Detailtiefe je nach Anwendungsfall notwendig. Legato Sapient mit dem webbasierten HMI-Modul kombiniert den dezentralen Blick auf die Maschine mit dem Gesamtüberblick im Leitstand und sorgt so für einen lückenlosen Informationsfluss und Systemdurchgängigkeit.

Diese Informationen müssen ergonomisch sinnvoll für den Werker angezeigt werden, damit er diese schnell erfassen und entsprechend reagieren kann. Legato Sapient mit HMI ermöglicht eine Systemdurchgängigkeit aus verschiedenen Perspektiven

Aus Userperspektive:

keine aufwändigen Wechsel zwischen verschiedenen Systemen
höhere Transparenz, infolgedessen schnellere Reaktionen und geringere Maschinenstillstandzeiten

Aus technischer Perspektive:

Projektierung: Grafische Übersichten müssen nur einmalig über den integrierten, webbasierten Designer erstellt und können sowohl auf HMI-Terminals als auch direkt in Legato Sapient verwendet werden

Softwarewartung/-betrieb: Zwei Systeme (sogar von zwei Herstellern) verschmelzen zu einem (Applikationssupport und IT-Integration)

Das HMI-Modul im Überblick

Geräteunabhängige, webbasierte Lösung: Visualisierungen immer und überall verfügbar ohne teure Hard- und Middleware
Dezentrale Perspektive: Lokales Bedienterminal mit anlagenbezogener Visualisierung
Einblick in Anlagendaten und gesamtheitliche Übersichten aus Legato Sapient
Serverbasierte Lösung für grafische Prozessvisualisierungen und prozessbezogene Bedienung
Unterstützung von mehreren hundert Einzelstationen
Geringe Latenz (< 1 Sekunde) für produktionskritische Interaktionen: Datenstrom ohne Umwege über die Datenbank
Regelung von anwenderspezifischen Funktionen durch Rechtekonzept u.a. für eine Ausführung von sicherheitskritischen Aktionen nur im Sichtbereich der Anlage

Der HMI-Designer im Überblick

HMI-Designer as a Service: Betrieb in der Cloud und damit zuverlässiger Support und einfache Updates
Schnelle und einfache Vorabinbetriebnahme der Anlagen beim Lieferanten durch Visualisierungserstellung (webbasiert) in der Cloud inkl. Live-Anbindung der Maschine
Kürzere Rollout-Zeiten beim Endkunden durch einfach Übernahme auf das Kundensystem
Automatische Standardisierung durch generelle und kundenspezifische Bibliotheken für graphische Elemente und deren Verknüpfungen (z.B. DIN EN ISO 10628 Verfahrenstechnik)
Einfache Dynamisierungen durch Low-Code-Ansatz ähnlich Excel-Formeln

Click-Demo zum HMI-SCADA-System von Legato Sapient

Der nebenstehende Screenshot zeigt eine typische HMI-Visualisierung aus dem Bereich der Verfahrenstechnik (VT). Die obere Kopfzeile stellt das zentrale Steuerungsmenü der anlagenspezifischen HMI-Applikation dar. Hierüber erfolgt die Navigation zwischen den einzelnen Bereichen sowie die Steuerung der Applikation.

Das Look & Feel der HMI-Visualisierungen ist über den HMI-Designer frei gestaltbar, Objektbibliotheken unterstützen die Standardisierung von grafischen und funktionalen Elementen. Das nachfolgende Beispiel zeigt jeweils typische Kopf- und Fußzeilen, wobei in der Kopfzeile in der Regel die grundlegenden Informationen zur HMI-Visualisierung dargestellt sind. Die Fußzeile der HMI-Visualisierung ersetzt die Bedienung der klassischen „Operator Panels“ über Hardware-Taster.

Das folgende Beispiel zeigt eine Fördertechnik (FT) mit vier Roboterzellen, über das Menü „Steuerung“ kann die Applikation auf Handsteuerung umgeschaltet werden.

Über die Fördertechnik Visualisierung kann durch Klick auf einen der Roboter in die Verfahrenstechnik-Detailvisualisierung navigiert werden. Hier werden z.B. Schaltzustände von Ventilen, aktuelle Meldungen und Prozesswerte (Temperaturen, usw.) sowie Füllstände dargestellt.

Durch Klick auf das Icon des Bedienfelds öffnet sich das Bedienmenü in der Sidebar. So kann die Maschinenbedienung nun direkt und unkompliziert über den Webclient erfolgen und genutzt werden.

Durch Klick auf die Applikationstechnik öffnet sich in der Sidebar ein Bereich zur Anpassung der entsprechenden Parameter, die nun geändert werden können, um sie so zu konfigurieren wie gewünscht.

Dieses nun abschließende Bild der Click Demo des HMI-SCADA-Systems zeigt ein typisches Bild der Fördertechnik (FT) wie es in der entsprechenden Software dargestellt wird und von den Mitarbeitenden benutzt werden kann.

Häufige Fragen zu HMI SCADA-Systemen und MES

Was ist SCADA?

Die Abkürzung SCADA steht für Supervisory Control and Data Acquisition. SCADA ist in der Automatisierungspyramide definiert als die Ebene zwischen der Steuerungs- und der Planungsebene und stellt somit das Verbindungselement zwischen direkter Maschinenbedienung, beziehungsweise dem Fertigungsprozess und der Planungsebene einer Anlage dar. SCADA-Systeme werden eingesetzt, um Anlagen aus der Ferne zu überwachen und Daten zu sammeln und zu verarbeiten.

Welche Rolle spielt das HMI in einem SCADA-System?

Die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine (Human-Machine-Interface, HMI) ermöglicht es den Werkern, die Maschinen einer Anlage digital zu bedienen. Grafische Darstellungen der gesamten Fördertechnik, sowie detaillierte Informationen zu Temperatur, Druck, Wasserfluss oder Ähnlichem versorgen die Arbeiter mit Echtzeitdaten. Jeder Prozess hat seine eigene HMI, die vom Werker eingestellt und überwacht werden kann. Die Zusammenführung aller HMIs in ein System bilden das SCADA-System.

Warum ein MES installieren, wenn es ein SCADA-System gibt?

Ein SCADA-System sammelt und überwacht lediglich die Daten einer Anlage. In einem MES werden die Daten zusammengeführt, um Entscheidungen auf Managementebene zu treffen. Dazu gehören die Berechnung der OEE, die Analyse der Daten hinsichtlich Effizienzverluste und die Umsetzung von Strategien zur Kostensenkung und Maximierung der OEE. SCADA dient demnach der Steuerungsebene, während das MES auf der Planungsebene arbeitet. Beide sind für Industrie 4.0 unerlässlich.

Sie haben konkrete Fragen zu den Germanedge-Lösungen? Dann schreiben Sie uns gerne über das Kontaktformular. Meine Kollegen und ich freuen uns auf den Austausch mit Ihnen.

Dominik Weggler
Head of Sales Germanedge

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