Zentrale und dezentrale Datenhaltung

Der Einsatz von beschreib- und auslesbaren Datenträgern ermöglicht es, eine Anlage dezentral, also weitgehend unabhängig vom zentralen Prozessrechner zu steuern. Dies ist Gegenstand aktueller Forschung [FHS04]. In diesem Zusammenhang stellt sich jedoch die Frage, wie sicher der Umgang mit diesen Daten ist. Es wird die Frage nach möglichen Widersprüchen in dem dann sogar mitunter recht hohen Datenbestand aufgeworfen [HJ04], [VJ04].

Konsistenz beschreibt in der Logik die Widerspruchslosigkeit bzw. -freiheit. Die Gefahr der Inkonsistenz entsteht immer dann, wenn dieselbe Information nicht an einer Stelle, sondern an mehreren unterschiedlichen Stellen in einem System hinterlegt wird. Ändert sich z. B. der Wert einer Variablen nur an einer dieser vielen Stellen und nicht entsprechend an allen gleichzeitig, entsteht ein Widerspruch innerhalb des Systems - die Inkonsistenz.

Zentrale Datenhaltung

Alle für den Prozessablauf notwendigen Informationen befinden sich in einem zentralen Leitrechner, dem auch alle Informationen, die während der Fertigung entstehen, zugespielt werden. Die Informationssensoren werden durch die Identifikationssysteme vor Ort gebildet. Üblicherweise wird eine mit den Erzeugnissen physisch verknüpfte Identifikationsnummer gelesen und, verbunden mit der Information über den ID-Punkt, durch das lokale Netz dem zentralen Leitrechner gemeldet. Erst dort kann die Identnummer mit der momentan im Fertigungsprozess benötigten Steuerungsinformation verknüpft und diese Information wiederum durch das Netzwerk der Prozesssteuerung überspielt werden.

Alle Informationen, die auf Feldebene entstehen, werden unmittelbar nach ihrer Entstehung dem Leitrechner gemeldet. Daher können alle Teilnehmer im Netz den aktuellen Prozessstatus über den Leitrechner abrufen. In diesem Steuerungskonzept werden hauptsächlich Identifikationssysteme mit festcodierten Datenträgern eingesetzt, wobei die bekanntesten der Barcode und die festcodierten Transponder sind.

Der Vorteil dieser Form der Steuerung und Datenhaltung liegt in der zu jedem Zeitpunkt gesicherten Integrität, Eindeutigkeit und Aktualität der Datenbestände im Leitrechner, da er letztendlich alle Aktionen überwacht und initiiert. Dies bedeutet aber auch, dass alle Daten, die im Fertigungsprozess entstehen und für dessen Weiterführung wichtig sind, sofort nach ihrer Entstehung dem Leitrechner gemeldet werden müssen. Im Leitrechner befindet sich jederzeit ein aktuelles und korrektes Prozessabbild, wodurch eine Überprüfung des Fertigungsfortschritts ohne Probleme möglich ist.

Fällt jedoch eine Netzwerkkomponente aus, so sind die Konsequenzen für das Gesamtsystem gravierend, da alle in der Hierarchie nachfolgenden Komponenten des Informationssystems nicht mehr mit Informationen versorgt werden können. Eine Störung in der Leitebene führt also zum Totalausfall. Ein weiterer Nachteil ist, dass eine Erweiterung des Informationssystems nur eingeschränkt realisiert werden kann. Neue Teilnehmer müssen auf jeden Fall in die bestehende Struktur integriert werden. Vergrößert sich mit ihnen die Auslastung des Kommunikationssystems und des Leitrechners, so sind davon alle anderen Teilnehmer im gleichen Ausmaß betroffen und der höhere Auslastungsgrad führt zu einer Verlängerung der Wartezeit.

Zentrale Steuerungssysteme mit einer leistungsfähigen zentralen Datenbank im Hintergrund werden vor allem dann eingesetzt, wenn ein gleichzeitiger Zugriff auf die Informationen von unterschiedlichen Stellen aus gebraucht wird, ständig ein transparentes Abbild der Prozessdaten zur Verfügung stehen muss oder wichtige Daten fortlaufend gespeichert werden sollen. Typische Einsatzbereiche sind neben der Produktion auch Anwendungen in der Lagertechnik oder in der Betriebsdatenerfassung.

Dezentrale Datenhaltung

Durch den Einsatz von beschreib- und auslesbaren Datenträgern eröffnet sich die Möglichkeit, eine Anlage dezentral, also weitgehend unabhängig vom zentralen Prozessrechner zu steuern.

Jedes Objekt führt einen kompletten Datensatz über seine Identität, seinen augenblicklichen Zustand, seine Vorgeschichte und Zukunft selbst mit sich - Material­ und Datenfluss werden so eins. Das setzt voraus, dass die relevanten Daten an jeder Bearbeitungsstation nicht nur direkt vom Objekt gelesen, sondern auch verändert und aktualisiert werden können. Unter allen bekannten Techniken zur automatischen Identifikation ist dies nur mit beschreibbaren RFID -Tags mit der erforderlichen Zuverlässigkeit möglich.

Durch die Möglichkeit, Objektdaten im Datenträger an jeder Bearbeitungsstation zu ändern, kann zwischen den einzelnen Stationen ein Informationsfluss aufgebaut werden, der bei entsprechendem Konzept die Steuerung wesentlich entlastet. Da alle Stationen informationstechnisch völlig autark arbeiten, kann ein solches System sehr einfach um neue Teilnehmer erweitert werden. Lokale Ausfälle einzelner Komponenten sind weniger kritisch als bei zentralen Konzepten.

Die dezentrale Struktur bedingt einen verteilten Datenbestand. Da nur die Summe aller Daten ein exaktes Prozessabbild liefert, ist deshalb die Visualisierung des gesamten Fertigungsprozesses in einem Leitstand unmöglich. Außerdem befinden sich die Transponder nicht ständig in Reichweite der Lesegeräte, weshalb die gespeicherten Daten nicht immer online verfügbar sind und eine Speicherung der Daten notwendig wird (Beschreiben weiterer Datenträger mit den gleichen Daten, Bearbeitung der Daten, Backup etc.).

Die Redundanz in der Datenhaltung birgt allerdings die Gefahr der sogenannten Inkonsistenz, d.h. sich widersprechender Datenbestände. Ohne besondere Maßnahmen kann es dann zu Fehlern in der Produktion kommen, deren Folgen nicht abschätzbar sind. Es ist daher unumgänglich, spezielle, an die Applikation angepasste Konsistenzverfahren zu entwickeln und zu implementieren. Möglichkeiten hierzu sind u.a. Zeitstempel und Konsistenzabfragen oder eine Modifikation des Datenhaltungskonzepts, so dass nur Daten, die sich nicht mehr ändern können, in den mobilen Speichern abgelegt werden.

Software.ZentraleUndDezentrale by Katrin Reiher at 05.03.2007 17:06