Mensch-Maschine-Schnittstelle HMI-Software ermöglicht einfaches Nachvollziehen von Bedienaktionen und Konfigurationsänderungen

Autor / Redakteur: Andreas Schneegans / Reinhard Kluger

Auch bei Maschinen ohne ein SCADA-System wollen Produzenten nachvollziehen können, wie die Produktion auf ihren Maschinen gelaufen ist. Ferner ist es für Maschinenbauer selbst von Vorteil zu wissen, wie effizient ihre Produktionsmittel genutzt werden, ob und wo Optimierungsbedarf besteht. Beide Aufgaben unterstützen einfach projektierbare und handhabbare Visualisierungssysteme für maschinennahe Bediengeräte.

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Im optional geführten Audit Trail des Prozessvisualisierungssystems WinCC flexible wird für jeden Eintrag über jeden Bedienvorgang in einer Anlage automatisch eine Prüfsumme generiert. Signalisiert der Audit Viewer „grünes Licht“, entspricht die Aufzeichnung dem unveränderten Originalzustand.
Im optional geführten Audit Trail des Prozessvisualisierungssystems WinCC flexible wird für jeden Eintrag über jeden Bedienvorgang in einer Anlage automatisch eine Prüfsumme generiert. Signalisiert der Audit Viewer „grünes Licht“, entspricht die Aufzeichnung dem unveränderten Originalzustand.
( Archiv: Vogel Business Media )

Wenn die Qualität eines Produkts oder Produktionsschrittes nicht den Vorgaben entspricht, ist derjenige im Vorteil, der das Geschehen einfach analysieren und nachvollziehen kann. Dazu ist es wichtig zu wissen: Wie ist die Produktion verlaufen? Wann und warum ist was im Produktionsverlauf geschehen? Wer hat was und warum an der Maschine eingestellt oder verändert? Nur wer die Ursachen (er)kennt, kann die Fehlerquelle(n) lokalisieren, zielsicher eingreifen und die Abläufe optimieren. Somit kann er bei Bedarf auch Dritten gegenüber zweifelsfrei nachweisen, woran es gelegen hat (oder eben nicht).

Das kann sowohl für Betreiber als auch Hersteller von Produktionsmaschinen mitunter von großem Nutzen sein. Dieser Nachweis lässt sich im Idealfall wahlweise sofort oder erst im Nachhinein führen, gleich bei Schichtende oder bei späteren Reklamationen. Bei Produktionsmaschinen ohne SCADA -System kann sich daraus leicht die sprichwörtliche Suche nach der Nadel im Heuhaufen entwickeln.

Nachvollziehen mit wenig Aufwand

  • Wer jederzeit rekonstruieren will, wer wann was an einer Maschine gemacht oder was sich in der Produktion verändert hat, muss vorab die Voraussetzungen dafür schaffen durch:
  • •effiziente Benutzerverwaltung und Zugriffskontrolle,
  • •lückenloses Aufzeichnen und Archivieren von
  • —Bedienhandlungen,
  • —Prozesswerten und
  • —Meldungen sowie
  • •sicheren Schutz der Archive vor Manipulationen.

Einen Teil dieser Basisaufgaben erfüllt beispielsweise das Engineering- und Visualisierungssystem Simatic WinCC flexible von Siemens bereits mit Funktionen aus dem Standardumfang. Insbesondere für das Aufzeichnen und Archivieren von Bedienhandlungen gibt es die Option Audit . Wie das Basissystem ist auch das Optionspaket darauf ausgerichtet, Nachvollziehbarkeit mit sehr einfachen Mitteln und ohne schulungs- und damit zeitintensives Engineering zu realisieren. In den meisten Fällen beschränkt sich das Projektieren/Parametrieren auf die Auswahl vorgegebener Listeneinträge bzw. das Setzen von Haken in wenigen, übersichtlichen Eingabemasken.

Benutzerverwaltung individuell einstellbar

Um Bedienaktionen an einem HMI-Gerät überhaupt nachvollziehen zu können, muss der Zugang dazu durch Eingabe eines Benutzernamens und kennworts geschützt werden. Üblich ist dabei ein hierarchischer Zugriff, beispielsweise für bestimmte Bedienaktionen bzw. ausgewählte Bedienergruppen. Dieses Visualisierungssystem enthält bereits solche Basisfunktionalitäten für das Einrichten einer lokalen Benutzerverwaltung auf einem Bediengerät. Damit lässt sich der Zugriff auf Maschinenfunktionen einfach projektieren, indem z. B. beim Betätigen einer Schaltfläche zur Laufzeit eine Abfrage von Benutzername und Kennwort erfolgt.

In Systemen mit mehreren Bediengeräten kann eine zentrale Benutzerverwaltung/-pflege mit dem in der Simatic-Welt bereits etablierten Simatic Logon (hier als Option) auf einem Windows-PC im Netzwerk von Vorteil sein. Dabei werden die Ressourcen und Mechanismen des Betriebssystems einbezogen.

Über kurz oder lang – Datenarchivierung ist die Basis

Bedienaktionen nachvollziehen, Produktionsbedingungen kontrollieren, Störungen auf den Grund gehen und Prozesse optimieren zu können, setzt die Erfassung und Archivierung der dafür relevanten Daten voraus. WinCC flexible bietet dafür verschiedene Möglichkeiten:

  • •Audit Trail – für Bedienaktionen wie An- und Abmelden, Ändern von Prozesswerten, ...
  • •Prozesswertarchiv – für Prozesswerte wie Temperaturen, Drücke, Drehzahlen, …
  • •Meldearchiv – für Betriebs-, Stör-, System- und Diagnosemeldungen.

Der Audit Trail ist eine automatisch vom System generierte, chronologisch geordnete Datei zum Nachweis von Bedienaktionen. Darin werden sämtliche Bedienhandlungen aufgezeichnet, u. a. An- und Abmeldungen, Änderungen an der Benutzerverwaltung, das Anlegen, Ändern, Speichern und Transferieren von Rezepten, das Quittieren von Meldungen oder systemrelevante Aktionen wie das Starten, Stoppen und Kopieren von Archiven. Eine der wichtigsten Audit-Funktionen ist jedoch das automatische Aufzeichnen von Änderungen an Prozesswerten durch einen Bediener in der Audit Trail-Datei. Realisiert wird dies durch einfaches Aktivieren der Eigenschaft „GMP -relevant“ an der Variablen beim Projektieren.

„Elektronische Unterschrift“

Ist diese Eigenschaft gesetzt, werden bei Änderungen der Altwert, der Neuwert und der jeweilige Bediener im Audit Trail erfasst. Darüber hinaus können Prozesswertänderungen mit einem Kommentar versehen oder durch eine „elektronische Unterschrift“ (Benutzername und Kennwort) explizit bestätigt werden. Auch diese Informationen werden dann im Audit Trail festgehalten. Damit lässt sich jederzeit sehr einfach nachvollziehen, wer wann was aus welchem Grund getan hat.

Zyklisch mit Zeitstempel erfasste und archivierte Prozesswerte lassen sich als Prozesswertkurven darstellen und auch im Nachhinein komfortabel miteinander vergleichen. So werden Abweichungen vom Soll bzw. Unregelmäßigkeiten im Prozess schnell erkannt und es lassen sich gezielt

Gegenmaßnahmen einleiten.

Abgerundet werden die in der Regel als Ganzes genutzten Möglichkeiten der Rekonstruktion durch die Analyse von Betriebs-, Stör-, System- und Diagnosemeldungen aus dem Meldearchiv eines Bediengerätes.

Geschützt vor nachträglicher Manipulation

Die Variablenarchive können in gängigen Dateiformaten lokal auf einer Speicherkarte im Bediengerät oder auf einem Netzlaufwerk gespeichert werden, wobei sich fortlaufende Archive mit einer Prüfsumme vor Veränderung schützen lassen (optional).

Sowohl die Audit Trail- als auch die Prozesswert- und Meldearchiv-Dateien sind durch die optional erzeugte Prüfsumme für jeden einzelnen Eintrag vor nachträglichen Manipulationen geschützt. Sie können einfach exportiert und mit Hilfe des Tools „Audit Viewer“ eingesehen werden.

Damit lässt sich auch einfach überprüfen, ob Änderungen an den Archivdaten gemacht wurden. Ein „grünes Licht“ im Audit Viewer signalisiert auf den ersten Blick, dass die Prüfsumme stimmt und die Dateien dem unveränderten Originalzustand entsprechen.

Langzeitarchivierung möglich

Bildergalerie

Was in der Pharmaindustrie schon länger gängige Praxis ist, wird auch in der Lebensmittelbranche und immer häufiger in weiteren Industrien des klassischen Maschinenbaus gefordert: der Nachweis von Produktionsdaten auch noch nach Jahren. Auch dafür bietet die Siemens-Software verschiedene Möglichkeiten. Produktionsdaten können auf verschiedene Weise langzeitarchiviert werden: vom klassischen Ausdruck über die Speicherung auf gängigen Medien oder einem zentralen Archivserver bis hin zur Übernahme in ein überlagertes SCADA-System wie Simatic WinCC oder in Office-Anwendungen wie Microsoft Excel. Daraus ergeben sich weitere, sehr vielfältige Möglichkeiten der Darstellung, der Interpretation und der Nachvollziehbarkeit.

Projektierungsänderungen lückenlos nachvollziehen

Eingriffe ins Engineering-Projekt einer Applikation nachvollziehen zu können, ist Ziel und Aufgabe der Option „ChangeControl“. Damit werden alle Veränderungen an einem Projekt automatisch lückenlos und manipulationssicher aufgezeichnet, dokumentiert und in tabellarischer Form übersichtlich visualisiert. So erkennt man beispielsweise Abweichungen vom Auslieferungszustand des Projektes beim Endkunden sehr schnell und kann eventuelle Änderungen wieder rückgängig machen.

„White Paper“ zeigt Möglichkeiten

Dass sich mit diesem Visualisierungssystem mit geringem Zusatzaufwand selbst die hohen Anforderungen der Food & Drug Administration (FDA), der US-amerikanischen Behörde für Lebensmittelüberwachung und Arzneimittelsicherheit, erfüllen lassen, unterstreicht Siemens mit einem im Internet erhältlichen sog. „White Paper“. Darin sind die Anforderungen des Artikels FDA 21 CFR Part 11 den Möglichkeiten unter WinCC flexible anschaulich gegenübergestellt.

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Schneegans, Product Manager Simatic HMI Software, Siemens Industry, Nürnberg

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