Open-Source-HMIs für Verpackungsmaschinen

Joe Ambrose ist der Digital Innovation Program Manager für BW Packaging Systems. Der folgende Inhalt enthält Auszüge aus seinem Interview mit Steuerungsdesign, das ursprünglich am 25. Februar 2022 auf controldesign.com erschien.

Anfang des Jahres lud mich Control Design ein, eine Leserfrage zu Open-Source-HMI-Software zu beantworten. Der Leser fragte: „Was sind die Vor- und Nachteile von Open-Source-HMI-Software?“ Und welche zusätzliche Hardware könnte nötig sein?“ Nach Rücksprache mit unserem größeren Team für digitale Innovation haben wir die folgenden Erkenntnisse mit den Lesern von Control Design geteilt.

Wie sich Vertrautheit auf die HMI-Auswahl auswirkt

Eines der wichtigsten Designelemente besteht darin, zu wissen, womit sich die Endbenutzer wohl fühlen. In vielen Fällen wünschen sich unsere Organisationen eine bestimmte HMI^{Eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) ist das Dashboard, über das ein Bediener mit Verpackungssystemen oder -geräten interagiert. Moderne HMIs können Schulungsressourcen für Bediener bereitstellen, vorbeugende Wartungserinnerungen bereitstellen, bei der Behebung von Maschinenstörungen helfen und vieles mehr.} basierend auf zuvor installierter Ausrüstung oder Vertrautheit. Dies kann die verfügbaren Optionen bei der Betrachtung von Open-Source-Entwicklungsplattformen einschränken, da die meisten HMIs speziell entwickelt werden und eine spezifische, im Handel erhältliche Entwicklungsplattform erfordern. Wenn Flexibilität oder Anforderungen für die Verwendung von Open-Source-Entwicklungsplattformen bestehen, gibt es zwei wesentliche Vorteile: Flexibilität und Lizenzkosten. Die vollständige Kontrolle und Konfiguration der Software ist möglich, da der Quellcode der Entwicklungssoftware verfügbar ist. Ein ausreichend qualifizierter Ingenieur wäre in der Lage, Software zu entwickeln, die auf ein viel einzigartigeres Endbenutzererlebnis zugeschnitten ist, oder maßgeschneiderte Lösungen für eine Kundenanfrage. Open-Source-Software bedeutet in der Regel keine Lizenzkosten für Entwicklungssoftware. Dies kann von Vorteil sein, hängt aber von der Implementierung ab. Die meisten Open-Source-Lösungen erfordern eine IPC-zentrierte Lösung, die möglicherweise zusätzliche Ausrüstung (USV, Datenkonzentrator, Hosts, Bildschirme usw.) erfordert, die die Einsparungen ausgleichen würde. 

Berücksichtigung der HMI-Gesamtbetriebskosten (TCO)

Für die Entwickler und den Endbenutzer: Gesamtbetriebskosten (TCO)^{Unter den Gesamtbetriebskosten (TCO) versteht man die langfristigen Kosten, die mit dem Besitz und der Wartung einer Verpackungslinie oder -maschine über den gesamten Lebenszyklus verbunden sind. Die TCO umfassen Kosten im Zusammenhang mit dem Kaufprozess, dem Anlagenbetrieb, der Maschinenwartung und dem technischen Support.} Bei der Betrachtung von Open-Source-Plattformen ist es immer wichtig, ein Gleichgewicht herzustellen. Wie bei jeder Open-Source-Community-Entwicklung gibt es einen guten Ausgangspunkt, um neue Funktionen und Fähigkeiten in den Code für die spezifische Anwendung oder den spezifischen Anwendungsfall einzubauen. Sofern jedoch keine Beiträge an die Community zurückgezahlt werden, besteht das Risiko von Kompatibilitätsproblemen mit Aktualisierungen der Open-Source-Umgebung. Darüber hinaus stellt die Abzweigung aus der Community eine größere Belastung für den Anwender dar, Probleme mit dem Ausgangspunkt aufrechtzuerhalten und zu beheben. Es muss darüber nachgedacht werden, ob ein Unternehmen über die richtige Mischung aus Software- und Steuerungsingenieuren verfügt, um die Entwicklung und Wartung eines Systems zu unterstützen, was auf lange Sicht zu hohen Kosten führen kann. Wenn ein Team geschult und dann entsprechend besetzt wird, können bei der Entwicklung der Lösung viele Ressourcen verloren gehen.

SPS-Integration und andere technische Überlegungen

Neben den Kosten gibt es noch einige andere technische Überlegungen, darunter: Fehlertoleranz^{Fehlertoleranz bezieht sich auf die Fähigkeit eines Geräts (oder eines Systems), auch dann weiter zu funktionieren, wenn eine (oder mehrere) seiner Komponenten ausgefallen sind.}, Sicherheit und zusätzliche Software. Steuerungssysteme zeichnen sich in der Regel durch eine hohe Fehlertoleranz aus und bieten die Möglichkeit, Hardware schnell auszutauschen und Anwendungen dort neu bereitzustellen, wo PC-basierte Lösungen nicht so benutzerfreundlich sind. Die meisten im Handel erhältlichen Lösungen verfügen über Cybersicherheitszertifizierungen, die Open-Source-Lösungen nicht bieten oder möglicherweise nicht aufrechterhalten können. Dies ist insbesondere beim Umgang mit Daten zu bewerten. Open-Source-Software unterstützt die erforderlichen Funktionen möglicherweise nicht nativ PLC^{Eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ist eine robuste Steuerung, die zur Steuerung von Fertigungsanlagen und -prozessen entwickelt wurde.} Kommunikationsprotokolle, sodass zusätzliche Software erforderlich ist, um diese in ein unterstütztes Format zu übersetzen. Im Allgemeinen sind mit dieser Software Kosten verbunden, die sich auf Stückkosten belaufen.