Datenmanagement in der Automatisierung

Versionskontrolle für die SPS

Je höher der Automatisierungsgrad in der Produktion, umso wichtiger ist eine genaue Abstimmung aller prozessbeteiligten Einheiten aufeinander. Diese Anforderung ist nicht nur für die Inbetriebnahme einer Anlage, sondern auch im laufenden Produktionsbetrieb von großer Bedeutung. Es sind immer wieder Verbesserungen und Anpassungen des Produktionsprozesses erforderlich, um auf wachsende und wechselnde Zielgrößen reagieren zu können.

Autoren: Dr. Tim Weckerle, AUVESY GmbH;
Dr. Thorsten Sögding, AUVESY GmbH.


In der Praxis ergibt sich die Notwendigkeit, Änderungen entsprechend zu verfolgen und deren Dokumentation schnell und einfach aufrufen zu können. Nun ist natürlich nicht nur die letzte Änderung von Relevanz, sondern auch die direkte Nachverfolgung ab der Basisversion über alle zurückliegenden Anpassungen. Denn gerade im regulierten Umfeld sind eine exakte Änderungshistorie und die entsprechende Dokumentation, auch von lang zurückliegenden Produktionsständen, unerlässlich. Um diese Anforderungen in der Praxis umzusetzen, steht mit der Software Versiondog der Firma Auvesy ein Datenmanagementsystem zur Verfügung, mit dem herstellerübergreifende Programme und Daten von SPSen, NCs, Visualisierungen, Robotern, Antriebstechnik und anderen Automatisierungskomponenten versioniert und nachverfolgt werden können. Das System basiert im Wesentlichen auf drei Fundamenten.

Zentrale Datenablage

Eine Grundaufgabe der Versionsverwaltung besteht darin, exakt eine gültige Version für einen Datensatz (im Sinne von NC- und SPS-Programmen oder Konfigurationsdateien) bereitzustellen. Dies bedeutet folglich, dass es per se auch nur eine aktuell gültige Version geben kann. Doch was heißt das konkret für die Instandhaltung in der automatisierten Produktion? Die alltäglichen Aufgaben im Sinne der Instandhaltung machen deutlich, dass eine durchgängige Bereitstellung einer eindeutig aktuell gültigen Version eines Datensatzes sich einigen Herausforderungen stellen muss, insbesondere wenn die Tätigkeiten unter Zeit- oder Ressourcendruck erfolgen. Hier ein paar Beispiele:

  • • In der Regel sind mehrere Kollegen aus der Instandhaltung und Projektierung an den Programmänderungen eines Produktionsprozesses beteiligt.
  • • Nicht jede Änderung ist auf Anhieb ohne Nebeneffekte. Gerade um einen komplexen Produktionsablauf nicht zu beeinträchtigen, muss eine vermeintliche Verbesserung erst validiert werden, bevor das geänderte Programm seine Freigabe erhält.
  • • Gegebenenfalls sind mehrere Änderungen an einem Programm erforderlich, die aufgrund unterschiedlicher Zuständigkeiten auch von unterschiedlichen Entwicklern bearbeitet werden müssen.

Es wird deutlich: Mit manuellen und individuellen Versionierungs- und Verwaltungsmaßnahmen der Daten lassen sich weder Durchgängigkeit noch Nachhaltigkeit erreichen. Das Versiondog-System greift genau hier unter die Arme:

  • • Die aktuell gültige Version eines Programmes wird als jene definiert, die zuletzt zentral auf dem Serversystem abgelegt wurde. Generell gilt, dass es exakt nur eine aktuelle Version geben kann.
  • • Der Zugriff auf die aktuell gültige Version im zentralen Server-Archiv erfolgt durch einen Anforderungsvorgang, dem sogenannten Check-Out. Änderungen im Automatisierungsprogramm werden durch das Zurückspielen des neuen Standes auf den Server freigegeben (Check-In).
  • • Die gleichzeitige Bearbeitung des Programms durch mehrere Anwender, die gegebenenfalls nichts voneinander wissen, wird unterbunden. Dies wird durch die Möglichkeit der exklusiven Bearbeitung eines Projektes sichergestellt.
  • • Die Projektdaten werden im Server-Archiv in ihrem ursprünglichen Datenformat und für den Notfall auch direkt zugänglich archiviert (als zip-Archiv in einer Ordnerstruktur).
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Versionierung und Änderungshistorie

Zur Gewährleistung einer verlässlichen und lückenlosen Nachvollziehbarkeit der Änderungen am Produktionsprozess ist es erforderlich, dass für jede Anpassung eines Programms der Anlass, der Zeitpunkt und die Verantwortlichkeit dokumentiert werden. So einfach und einleuchtend dies auch klingen mag, genauso herausfordernd stellt sich dies in der Realität dar. Ein wesentlicher Grund hierfür mag sein, dass der Vorgang des Dokumentierens nicht zwingend als Bestandteil der Programmänderung, sondern eher als lästige Nacharbeit eingestuft wird, die dann meistens situationsbedingt zu kurz kommt. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass die Dokumentation von Programmänderungen als Bestandteil des Änderungsprozesses verstanden wird. So übernimmt Versiondog nicht nur alle Verwaltungsschritte bis hin zur zentralen Ablage des geänderten Programms als aktuell gültige Version im zentralen Server-Archiv, sondern unterstützt und führt den Anwender dabei, seine getätigten Änderungen am Projekt noch einmal zu überprüfen und ohne großen Aufwand zu dokumentieren. Hier kommen die sogenannten smarten Vergleicher der Software zum Einsatz. Sie adaptieren die Projektdarstellung in Abhängigkeit der verwalteten Automatisierungsprojekte. Der Anwender erhält auf diese Weise eine verlustfreie und wiedererkennbare Informationsdarstellung der Projektänderungen in gewohnter Form, nämlich genau in der Strukturierung und Darstellung, wie er es in der Entwicklungsumgebung des Herstellers gewohnt ist. Alle Unterschiede zweier Versionen werden dem Anwender im Detail (z.B. grafisch, tabellarisch oder textuell) dargestellt. Das System unterstützt die Dokumentation der Änderungen, bevor die bearbeitete Version über den Check-In-Vorgang als neue aktuelle Version im Server-Archiv freigegeben wird. Ausgehend von einer lückenlosen Nachvollziehbarkeit aller Änderungen eines Steuerungsprogramms können aus der Änderungshistorie durch Versiondog folgende Vorteile abgeleitet werden:

  • • Von der ersten gültigen bis zur aktuell gültigen Version stehen dem Anwender mit Versionskommentar und Änderungszusammenfassung alle Datensätze zur Verfügung.
  • • Es existiert eine lückenlose Dokumentation, wer zu welchem Zeitpunkt etwas geändert hat, was der Grund der Änderung war und wie im Detail - also im Programm - die Änderung aussieht (Audit Trail).
  • • Es bleibt nachvollziehbar, welche Version wann im Einsatz war.

Überwachung der Programme in den Automatisierungsgeräten

Um eine durchgängige Qualität und Produktivität der Fertigungsprozesse sicherstellen zu können, ist es erforderlich, dass alle prozessbeteiligten Module hinsichtlich ihrer Programme und Parametrierung auf dem aktuellsten Stand sind. Hierfür müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein: Erstens muss eindeutig bekannt sein, was die aktuellste Version eines Programms ist. Zweitens muss sichergestellt werden, dass in den Automatisierungsgeräten auch genau die Programmversionen geladen sind, die gemäß der Vorgabe der aktuellsten Version auch dort laufen sollen. Mit Versiondog ist die erste Anforderung bereits geklärt: Es ist genau die Version, die zentral im Server-Archiv abgelegt ist. Nun kann zu jedem Datensatz eine Überwachungsaufgabe, auch Job genannt, hinterlegt werden, die zyklisch ausgeführt werden soll. So lässt sich beispielsweise täglich ein Job ausführen, der eine Überprüfung vornimmt, ob das Programm in der Steuerung immer noch der aktuellen Version im Server-Archiv entspricht. Bei Ermittlung einer Abweichung kann sich der Verantwortliche via E-Mail direkt informieren lassen. Die Überwachung der Programme im Automatisierungsgerät führt zu folgender Überlegung: Wenn sichergestellt werden kann, dass alle Geräte eines Fertigungsprozesses genau den Projektstand und Parametersatz geladen haben, der nachvollziehbar auch der aktuellen Version im Server-Archiv entspricht, können folgende Vorteile abgeleitet werden:

  • • Verbesserungen lassen sich aus der Analyse des Prozesses direkt in die Projektierung überführen, da zu jedem Automatisierungsgerät die aktuelle Version des Programms sowie die Konfigurationsdaten bekannt sind.
  • • Sollte eine Änderung in der Anlage entdeckt werden, so kann aus der Versiondog-Meldung systematisch eine Reaktion ausgelöst werden: Es gilt zu überprüfen, was sich geändert hat und ob sich die Änderung als Verbesserungsmaßnahme mit Wertschöpfung identifizieren lässt. Ebenso ist ermittelbar, ob es sich um eine gewollte/geplante Änderung handelt und ob Bereiche der funktionalen Sicherheit der Anlage durch die Änderung betroffen sind.
  • • Da der letzte Projektstand eines Gerätes bekannt ist, kann jederzeit ein Desaster Recovery mit kurzen Stillstandzeiten der Anlage durchgeführt werden.

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Fazit

Zusammenfassend hält Versiondog jederzeit den aktuell gültigen Software-Stand einer Produktionsanlage bereit, um damit eine Verbesserung oder den Umbau zu ermöglichen. Die Änderungen werden inklusive Kommentare erfasst und sicher hinterlegt. Davon eingeschlossen sind nicht nur die Änderungen der eigenen Mitarbeiter, sondern auch die von externen Dienstleistern oder Anlagenbauern. Das gewährleistet in Summe eine vollständige Änderungshistorie einer Produktionsanlage. Ebenfalls erfasst werden ungewollte Änderungen des Programms, welche beispielsweise durch Versehen, Unwissenheit oder Vorsatz (z.B. durch Cyber-Angriffe) verursacht werden können. Somit hilft Versiondog bei der Bereitstellung einer Datenbasis für Änderungen in der Produktionsanlage sowie der erforderlichen Unterlagen für Audits.

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