Prozess-Monitoring und -Steuerung unter Einsatz mobiler Endgeräte
Ein Ansatz zur Implementierung

Stefan Schönig, Andreas Ermer, Ana Paula Aires Silva und Arnim Reger

Durch Verwendung mobiler Endgeräte werden Bediener bei ihren Tätigkeiten unterstützt, ohne bei der Durchführung von Kernaufgaben abgelenkt zu werden. Dafür müssen diese Geräte verschiedene, auf den Benutzer abgestimmte Informationen und Dienste bedarfsgerecht bereitstellen. Ein Praxisbeispiel aus der Wellpappenindustrie zeigt die Vorteile des Einsatzes mobiler Endgeräte im Produktionsumfeld auf.

Unter dem Begriff „Industrie 4.0“wird die vollständige informationstechnische Durchdringung der Produktion verstanden. Die voranschreitende Entwicklung von Konzepten und Systemen zur Nutzung digitaler Informationen im industriellen Umfeld eröffnet verschiedenste Möglichkeiten zur Optimierung der Informationsverarbeitung und damit zur Steigerung der Prozesseffizienz [2]. Des Weiteren implizieren Industrie 4.0-Konzepte eine Abkehr von vollständig zentralisierten Anlagensteuerungskonzepten hin zu einer flexiblen, dezentralen Produktionssteuerung [1].
Die durch die Industrie 4.0-Initiative geförderte Verschmelzung von Produktion und Informationstechnologie führt im zukünftigem Produktionsumfeld zu einer Allgegenwärtigkeit von rechnergestützten Informationsverarbeitungssystemen, die unter dem Begriff „Ubiquitous Computing“zusammengefasst werden. In der Produktion wird darunter auch die Vernetzung von Produktionsmaschinen und übergeordneten Informationssystemen verstanden, so dass sämtliche produktionsbeteiligte Objekte über eine mobile Infrastruktur untereinander kommunizieren und interagieren können. Prozessrelevante Informationen lassen sich so in Echtzeit erfassen, wodurch Prozesse entlang der gesamten Wertschöpfungskette effizient gestaltet werden können [3].
Zur Realisierung dieser Ansätze werden auch Wearable Computing Systeme („Wearables“), wie Smartphones oder Smartwatches, eingesetzt [3]. Durch die Verwendung dieser mobilen Endgeräte („Smart Devices“) wird der Bediener bei seinen Tätigkeiten unterstützt, ohne bei der Durchführung seiner Kernaufgaben durch zusätzlichen Aufwand abgelenkt zu werden. Dieser Aufwand kann beispielsweise in der Beschaffung von Prozess- oder Anlageninformationen bestehen oder in notwendigen Ortswechseln zwischen verschiedenen Bedien-panels. Wearables müssen dabei verschiedene, auf den jeweiligen Benutzer abgestimmte Informationen und Dienste bedarfsgerecht bereitstellen.

Prozess-Monitoring und -Steuerung
Über mobile Geräte, wie Tablets, Smartphones und Smartwatches ist die Überwachung und Steuerung von Produktionsprozessen und -anlagen schon heute möglich. Die Nutzung von mobilen Endgeräten zur Mensch-Maschine-Interaktion von Produktionsanlagen und Maschinenbediener führt zu einer Steigerung der Flexibilität und der Prozesstransparenz. Somit können die Maschinenproduktivität, die Anlagenverfügbarkeit und die Qualität gesteigert werden, was zu einer nachhaltigen Erhöhung der Gesamtanlageneffektivität (OEE) führt.
Durch eine vollständige Vernetzung der Produktion können relevante Prozess- und Anlagendaten erfasst und strukturiert gespeichert werden. Der Einsatz industrieller M2M-Kommunikationsprotokolle und Schnittstellen stellt eine weltweite Verfügbarkeit der Daten auf Prozess- und Werksebene sicher. Mobile Geräte verwenden diese standardisierten, webbasierten Schnittstellen zum Zugriff auf erfasste Anlagendaten und stellen darauf basierend eine Vielzahl an Funktionen bereit: (i) Anzeige und Quittierung von Alarm- und Fehlermeldungen; (ii) Beobachtung von Statusinformationen und Prozessparametern verschiedener Produktionsmodule; (iii) Visualisierung historischer Prozessdaten und darauf aufbauende statistische Prozesskontrollverfahren (z. B. Nelson-Regeln) und (iv) Kommunikation zwischen Bedienern.
Das zuständige Bedienungs- und Wartungspersonal kann Alarmmeldungen oder Tätigkeitsanweisungen der Produktionsanlage in Echtzeit auf dem Smartphone oder der Smartwatch ablesen. Diese Meldungen und Anweisungen werden visuell, akustisch und bei lauten Prozessumgebungen mittels haptischen Signalen in Form eines Vibrationsalarms an die zuständigen Mitarbeiter weitergeleitet. Über konfigurierbare Benutzer- und Prioritätsgruppen können Produktions- und Schichtleiter, Anlagenbediener sowie Wartungspersonal gezielt auf Störungen und veränderte Situationen reagieren. 

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