Intelligentes Alarm- und Störungsmanagement

Effizienter Einsatz von Personal und Material

• verarbeitet Ereignisse verschiedenster Datensysteme

• arbeitet parallel oder übergeordnet zu HMI/SCADA -, MES - oder ERP - Systemen

• reine Client / Server Architektur

• modular erweiterbar

• sichere Kommunikation

• schnelles ortsunabhängiges Eingreifen

• multiple Redundanz  

Die nächste Generation der Alarmierung und Analyse

Ging es vor Jahren noch um die automatische Erfassung von Alarmen in zeitrichtiger Reihenfolge und im Weiteren um die einfache Weiterleitung einer Störmeldung, sind die heutigen Anforderungen erheblich gestiegen und vielfältiger. Anlagenstillstände, Produktionsausfälle oder eine verbesserte Qualität sind neben dem schnellen und sicheren Reagieren im Alarm- oder Fehlerfall nur einige der Themen. Es steckt enormes Verbesserungs- und Automatisierungspotential in dieser Thematik, wenn manuelle Abläufe automatisiert werden können.

Das Konzept

Das Softwarepaket AIP ist eine reine Client / Server Anwendungsplattform, die modular erweitert werden kann. Die Grundfunktionalität besteht darin, Ereignisse verschiedenster Datensysteme zu aggregieren und Bedienern oder Bedienergruppen über neue Sendemedien zugänglich zu machen.

AIP legt sich somit an bzw. über bestehende SCADA HMI, MES und ERP Systeme und erlaubt schnellstes ortsunabhängiges Eingreifen. Gesicherte Kommunikation, flexible Konfiguration und multiple Redundanz sind die Eckpfeiler
der Konzeption.

Aufbau und Funktionalität

Eine der Kernkompetenzen besteht darin, wie unterschiedliche Leitsysteme, HMI SCADA oder Visualisierungen anzukoppeln sind. Im Besonderen sehen wir im ersten Schritt für diese Lösung die Behandlung der Alarme, Ereignisse, Meldungen und Störungen sowie deren Weiterverarbeitung.

Die Abarbeitung des Auftrages erfolgt durch die integrierte Workflow-Engine. Dieses Modul ist eine eigene Softwareapplikation, die auf der AIP Plattform arbeitet. Durch diese Funktionalität lassen sich unterschiedliche Prozesse managen, ausführen und modellieren. Im Zusammenhang mit einem Alarming ist eine freie Gestaltung der Eskalationsliste und eine sichere Zustellung des Auftrages an den Empfänger möglich.

AIP ist in der Lage, verschiedenste Leitsysteme (Informationsquellen) – auch redundant – über eine IP-Kommunikation mittels der Agenten an die Plattform anzubinden. Dieser Datenverkehr lässt sich lückenlos zurückverfolgen und protokollieren. Entsteht in Ihrem prozessnahen IT-Umfeld ein Alarm, Meldung oder Störung, generiert der AIP Agent einen eindeutigen Auftrag. Dieser Auftrag ist eine eindeutige Information und gewährleistet somit eine lückenlose Rückverfolgbarkeit des Datenstromes (Tracking).

Agenten zur sicheren Kommunikation

Die Kommunikationsmodule – die Agenten – liefern die Daten aus den Leitsystemen oder HMI SCADA über das Netzwerk in das Portal. Hierbei ist eine automatische Konfigurationsübernahme der Datenpunkte aus dem Leitsystem möglich und reduziert den Konfigurationsaufwand. Unterschieden wird zwischen datenpunkt- und regelbasierten Variablen. Datenpunkte spiegeln den Tagname der HMI/SCADA wieder. Bei der regelbasierenden Konfiguration entfällt die Konfiguration. Welcher Datenpunkt gemeldet wird, legt die Alarm- bzw. Meldeklasse des Leitsystems fest.

Der Agent erstellt für einen erfassten Alarm/ Ereignis einen eindeutigen Auftrag mit allen Informationen, die zur weiteren Verarbeitung im Portal benötigt werden. Aufträge werden persistiert, für redundante Anwendungen ggf.  multipliziert und dann an den AIP Server per gesicherter IP-Kommunikation versendet.

Wege des Auftrages

Ist ein Auftrag im AIP angekommen, kann frei definiert werden wie dieser zu behandeln ist. Als erstes wird die Serviceeinheit ermittelt. Aus der Serviceeinheit kann sich dann die aktuelle Schicht/Gruppe oder Person ergeben, je  nachdem welches Personal verfügbar ist. Ist dieser Schritt abgeschlossen, lässt sich zur Weiterleitung ein Sendemedium mit entsprechendem Empfänger wählen. Hier stehen diverse Kanäle / Wege bereit.

Sendemedien

Sendemedien dienen der gesicherten Zustellung des Auftrages an den Empfänger. Eine ständige Überwachung von Anlagen, besonders bei Abwesenheit des Bedienpersonals vom Leitstand, kann ortsunabhängig passieren. Die Sendemedien sind in der Lage visuell und akustisch einen Mitarbeiter zu informieren, damit dieser ggf. in den Prozess eingreifen kann.

Meldungen können als Text oder in computergenerierter Sprache (Text-to-Speech) versendet werden, wobei Meldungen auch bis in die SPS-Ebene quittierbar sind. Auch mobile Endgeräte wie Smartphones und Tablet-PCs werden mit Informationen der Sendemedien versorgt. Da die Versorgung von ISDN-Karten für aktuelle Betriebssysteme immer schwieriger wird, unterstützt AIP auch den VoIP-Anschluss.

Hinterlegen von Anlagen Know-how

Eine der wichtigen Aufgaben für die nächsten Jahre wird es sein, verfahrenstechnisches Know-how einer Anlage zu hinterlegen. Für diese Anforderung sind in den letzten Jahren bereits einige Lösungsansätze am Markt sichtbar geworden, jedoch ergaben sich noch keine praktikablen und anwendungsnahen Lösungen.

Mit dem AIP haben wir einen prozessnahen Ansatz gewählt, der auf Grund seiner Struktur eine maximale Freiheit in der Modellierung gewährleistet. Die direkte Verknüpfung mit dem Prozess, sowie die freie regelbasierte Steuerung mit einer definierten und automatisierten Abfolge ermöglicht das Hinterlegen von Anlagenwissen vieler Jahre.

Jegliche Kombination mit verknüpften Meldungen aus dem Prozess kann hier hinterlegt, mit Informationen oder Anweisungen belegt und jederzeit Reaktionsszenarien abgerufen werden.

Die Analyse

Zur Untersuchung der Alarme und Ereignisse steht ein entsprechendes Modul zur Verfügung. Mit diesem Werkzeug ist mittels einfacher Bedienung die Anlage auf Basis der AIP Plattforminformationen zu analysieren. Aktuelle und historische Ereignislisten, Top 10 Alarme, Alarmfrequenzen und detaillierte Logging-Informationen ermöglichen eine komfortable Analyse und ein Kategorisieren nach Problembereichen der gesamten Anlage.

Statistische Auswertungen nach Reaktionszeiten, Serviceeinheiten und Personal-Benachrichtigung können tabellarisch oder grafisch dargestellt werden. Eine Realtime Alarmanalyse über das Werk bzw. über zu vergleichenden Produktionslinien mit Alarmfrequenzen und Prioritäten helfen bei der Optimierung der Anlage.

Somit kann über die gesamte Anlage – also auch über verschiedene Quellsysteme, Produktionseinheiten oder Linien – eine Analyse aufgebaut werden. Im zweiten Schritt werden die vorkonfigurierten KPIs (Key Performance Indicators) in Templates sichtbar gemacht.

Die Einsparpotentiale

Die Einsparpotentiale liegen mit diesem Werkzeug gleich in mehreren Bereichen. Es existiert ein Werkzeug für z.B. die gesamte prozessnahe IT Überwachung. Die Planung von Schichten mit dem Fachpersonal in den  Fachbereichen lässt sich wesentlich einfacher gestalten. Dadurch wird eine Kostenreduzierung durch den sinnvolleren Einsatz der Mitarbeiter erreicht.

Durch die Verkürzung der Ausfallzeiten erhöht sich die Produktivität und die Verfügbarkeit von automatisierten Anlagen wird gesteigert. Über die Möglichkeit der intelligenten Verknüpfung von Arbeitsschritten, läßt sich nahezu jede Eventualität mit den Alarmen / Ereignissen aus dem Produktionsbereich verknüpfen.

Alarme und Ereignisse können mittels Strukturierung automatisch angelegt werden und gehen direkt ins AIP über. Eine Pflege der Alarmierungstexte ist also ebenfalls nicht mehr notwendig.

Einsatzbereiche

Ausgerichtet ist das Produkt für den Einsatz in Unternehmen mit erhöhten Sicherheitsanforderungen, der Ankopplung mehrerer Leitsysteme HMI/SCADA, MES und ERP-Systeme oder auch für den übergreifenden und optimierten Einsatz des Service- und Instandhaltungspersonals. Ereignisse, gleich welcher Art, werden dezentral erfasst und zentral verarbeitet. Nach der Aggregation kann das Ereignis universell einem Informationsziel bereitgestellt  werden. Anlagen Know-how sowie Alarmierungsszenarien lassen sich grafisch einfach hinterlegen.

Ankopplung / Schnittstellen / Sprachen

Im ersten Schritt existiert die klassische Ankopplung über OPC und WinCC/PCS7. Hinzu kommen die Integrationen iFIX von GE, atvise von Certec sowie InTouch von Invensys sowie die OPC UA-Anbindung. Weitere Systeme lassen sich auf Anfrage in dieses Konzept einbinden.

Grundlage für die Flexibilität ist das Tag/Variablen bzw. das regelbasierte Anlegen von Alarmen. Damit können verschiedene Bedingungen aus verschiedenen Leitsystemen automatisch ins AIP übergeben werden. Über die Workflow-Engine bzw. über die Hinterlegung von Methoden lassen sich zukünftig auch weitere Datenbanken oder Datenquellen in das Konzept einbinden.

Das Produkt ist in Deutsch, Englisch und Italienisch verfügbar. Weitere geplante Sprachen sind Spanisch und Französisch. Dies gilt auch für die qualitativ hochwertige ins System integrierte Text-to-Speech Engine.

Sicherheit

Für die gesamte Plattform ist eine redundante Auslegung im Kernkonzept berücksichtigt. Nur authentifizierte Benutzer erhalten Zugriffsrechte auf bestimmte Bereiche des Systems.

Angefangen von den Agenten, über die Plattform bis hin zu den Übertragungsmedien ist die Konzeption sicherheitsgerichtet. Agenten werden separat durch einen Agent Guard kontrolliert. Ein komplettes Ablaufprotokoll dient zur Kontrolle und Analyse.

Hinzu kommt die Kontrolle über das Betriebssystem, bzw. über Auslastung und Zustand der Rechnerhardware. So kann z.B. eine Information an das Servicepersonal weitergeleitet werden, wenn eine Festplatte voll ist oder ein HMI SCADA System nicht mehr reagiert.

Die sicherheitsgerichtete Kommunikation zwischen Agenten und AIP-Server, d.h. die Client/Server wie auch die Server/Client Richtung, wird kontinuierlich überprüft und kann auf beiden Seiten dargestellt werden.

Fazit

Angepasst an zukünftige Anforderungen und Architekturen wurde eine Plattform entwickelt, die als Basis für weitere Lösungsansätze dient. Im Zusammenspiel mit Historienprogrammen (z.B. ACRON) sind weitere Komponenten zur Unterstützung einer Gesamtlösung geplant, immer mit den Bedürfnissen des Endkunden im Blickfeld.

AIP bietet folgende Vorteile:

    Steigerung der Verfügbarkeit von automatisierten Anlagen
    Hinterlegung von Anlagen Know-how *
    Verkürzung der Ausfallzeiten
    Kostenreduzierung durch sinnvollen Einsatz des Bereitschaftspersonals
    Fernalarmierung des Bedienpersonals / Teams
    Ständiges ortsunabhängiges Überwachen von Prozessen
    Zentrales Applikationsdesign, verteiltes Erfassen
    Fernwertabfrage zur mobilen Anlagenüberwachung
    Kontrolle der Applikation bei der Inbetriebnahme
    Sehr schnelles Konfigurieren durch automatischen Import
    Ablaufprotokoll zur Sicherheit/Kontrolle
    zusätzliche Funktionen (auf Anfrage)


Technische Daten:

    PC-Software:
        Microsoft: Windows 7, Windows 8.1, Windows Server 2008 R2, Windows Server 2012 R2
        Für AIP Agenten außerdem Microsoft: Windows XP, Windows Vista
    Modem:
        GSM Modem CT 63 von VIDEC
    Ankopplungen:
        Siemens – WinCC, PCS7
        Certec – atvise web HMI / Standard OPC UA AC
        GE – iFIX
        Invensys – InTouch
        Standard – OPC
        Generisch - File/CSV
        weitere auf Anfrage
    Ausgabemedien:
        Sprache via VoIP, SMS, E-Mail, Speaker, AIP Messenger (Android, Windows)
    AIP Messenger
        Verfügbar über Google Play. (Suchbegriff 'VIDEC AIP')