Daten von der Bestandsanlage in die Cloud

Bei Bestandsanlagen gibt es häufig keine Möglichkeit, Maschinendaten automatisiert zu erfassen. Für diesen Zweck hat B&R die Orange Box entwickelt. Damit der Anwender die gesammelten Daten auch über Linien, Standorte und Kontinente hinweg vergleichen kann, ergänzt B&R die Orange Box um eine Cloud-Schnittstelle.

Maschinen laufen 20 bis 30 und noch mehr Jahre. In diesem Zeitraum ist es üblich, dass ihre Betreiber sie an den Stand der Technik anpassen. Wenn es allerdings darum geht, Probleme sichtbar zu machen, bevor sie eintreten, oder darum, Produktivität und Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen, kommen bei Bestandsanlagen oftmals noch Stift und Papier zum Einsatz.

„Bisher war es nicht möglich Betriebsdaten von nicht vernetzten Maschinen automatisiert zu erfassen“, sagt René Blaschke, Product Manager Industrial IoT bei B&R. Noch schwieriger sei es, wenn Daten von Maschinen verschiedener Hersteller in einer Linie ausgewertet werden sollen. „Die Kunst in diesem Fall ist, die fantasievollen Datenbezeichnungen der unterschiedlichen Automatisierungshersteller auf einen Nenner zu bringen“, erläutert Blaschke die Herausforderung, der er sich mit seinem Team gestellt hat.

Die Lösung, die B&R entwickelt hat, heißt: Orange Box. Sie bietet die Möglichkeit, Daten aus beliebigen Maschinensteuerungen auszulesen, zu systematisieren und zu analysieren. „Wir haben die Orange Box vor zwei Jahren auf den Markt gebracht und hervorragende Rückmeldungen bekommen“, erzählt Blaschke begeistert. Auf Basis der gewonnenen Informationen hätten zahlreiche Betreiber von Bestandsanlagen die Produktivität ihrer Maschinen und damit ihren Gewinn deutlich erhöhen können.

„Bis dato war das jedoch nur für einzelne Maschinen oder Linien möglich“, sagt Blaschke und ergänzt: „nun sind wir einen Schritt weitergegangen.“ Das Datenerfassungs- und Analysewerkzeug ist zukünftig in der Lage, Daten von Bestandsmaschinen in die Cloud zu übertragen. So lassen sich Maschinen und Anlagen auch über Linien, Standorte und sogar Kontinente hinweg überwachen, vergleichen und optimieren.

„Wenn wir Daten über das Internet zu einem Cloud-Anbieter schicken, werden die Themen Datenschutz und Cyber-Security sehr wichtig“, betont Blaschke. Daher empfehle sich die Verwendung eines Cloud-Services, der speziell für die Anforderungen der Industrie optimiert wurde, wie zum Beispiel ABB Ability. ABB als Betreiber dieser Cloud-Plattform verwendet modernste Sicherheitsstandards sowie Übertragungsprotokolle und garantiert damit Sicherheit und Integrität der gespeicherten Daten. Durch das Standardprotokoll MQTT kann die Orange Box Daten jedoch auch an beliebige andere Cloud-Plattformen übertragen.

Die Inbetriebnahme der Orange Box ist denkbar einfach: „Auspacken, den Industrie-PC mit der Software per Netzwerkkabel mit der Maschinen-Steuerung und dem IT-Netzwerk verbinden und schon läuft die Orange Box“, sagt Blaschke. Die Produktion müsse während der Installation nicht unterbrochen und auch in die Anlagensoftware müsse nicht eingegriffen werden. Ist eine Verbindung über eine Feldbus-Schnittstelle nicht möglich, können Daten aus einer Anlage auch über vorhandene I/O-Schnittstellen oder über eine Parallelverdrahtung und zusätzliche Sensoren aggregiert werden.

Der Anwender verknüpft in einem grafischen Editor lediglich die gewünschten Datenpunkte miteinander und kann sich dann die Gesamtanlageneffektivität (OEE, Overal Equipment Effectiveness) und andere Kennzahlen berechnen lassen. Die Ergebnisse sendet die Orange Box in die Cloud oder gibt sie per OPC UA an Ausgabegeräte mit Browser weiter. Da die Box über einen OPC-UA-Server verfügt können auch Manufacturing-Execution-Systeme (MES) und Enterprise-Ressource-Planning-Systeme (ERP-Systeme) auf die Daten zugreifen.

In der Orange Box ist ein modernes und einfach zu bedienendes Dashboard auf der Basis der HTML5-Visualisierungssoftware mapp View integriert. Dadurch lassen sich Auswertungen auf beliebigen webfähigen Geräten anzeigen – von Maschinenbediengeräten über Office-PCs, bis hin zu Smartphones und virtuellen Cloud-Applikationen. Anlagenverantwortliche erhalten auf diese Weise einen schnellen Überblick über die wichtigsten Effizienzkennwerte ihrer Anlage, sodass sie etwa bei einer sinkenden Anlagenverfügbarkeit entsprechend früh reagieren können.

B&R stellt diverse Software-Bausteine zur Verfügung, mit denen sich zusätzliche Funktionen ergänzen lassen: zum Beispiel eine automatische E-Mail oder SMS bei bestimmten Alarmen oder das automatische Speichern von Daten in eine SQL-Datenbank. Diese Software-Bausteine sind vorkonfiguriert und tauschen automatisch Informationen untereinander aus. Der Anwender muss lediglich die gewünschten Funktionen freischalten.

Grundbestandteil der Orange Box ist ein kleiner Industrie-PC mit vorinstallierter Software. Je nach Bedarf kann der Kunde dazu ein Bediengerät und/oder einen SiteManager bestellen. Der SiteManager ermöglicht der Orange Box die Kommunikation nach außen, zum Beispiel mit Cloud-Plattformen oder E-Mail- und SMS-Servern.

„Der SiteManager trägt entscheidend dazu bei, dass die Orange Box sichere Verbindungen zu Cloud-Plattformen ermöglicht“, sagt Blaschke. So erlaubt das kleine Gerät wichtige Funktionen wie automatisches Zertifikatshandling und Sicherheitsupdates. „Damit stellen wir sicher, dass die Sicherheitsrichtlinien der Cloudanbieter stets eingehalten werden.“

Durch die Anbindung der Orange Box an Cloud-Plattformen hat B&R die Einsatzmöglichkeiten des Datenerfassungswerkzeugs deutlich ausgeweitet. Anwender können aufgrund der Analysemöglichkeiten von Cloud-Applikationen, Probleme und Ineffizienzen von Maschinen und Linien im Feld leicht identifizieren und beheben. So können sie Stillstände ihrer Bestandsmaschinen senken, deren Laufzeit verlängern und den Output erhöhen. „Und zwar alles auf Basis der Daten, die die Orange Box von Maschinen sammelt, die bisher in keinerlei Netzwerk eingebunden waren“, sagt Blaschke.

Autor: Carmen Klingler-Deiseroth, freie Fachjournalistin

„Durch die Übertragung der von der Orange Box gesammelten Daten in die Cloud, werden Maschinenstillstände gesenkt, die Maschinenlaufzeit verlängert und der Output erhöht.“ René Blaschke, Product Manager Industrial IoT bei B&R