Workflows im Überblick

Workflows bilden Maschinen- und Produktionswissen als nachvollziehbare Abläufe ab. Sie auslösende Ereignisse mit Bedingungen, Entscheidungen und daraus folgenden Aktionen.

Ein Workflow kann beispielsweise beschreiben:

• wann ein Maschinenzustand geprüft wird,

• welche Messwerte dabei relevant sind,

• welche Bedingungen erfüllt sein müssen,

• wie zwischen unterschiedlichen Zuständen entschieden wird und

• welche Aktion anschließend ausgeführt werden soll.

Der grafische Aufbau macht die Maschinenlogik auch für Anwender verständlich, die den zugrunde liegenden Programmcode nicht kennen.

Sicherheitshinweis

Workflows können auf OPC-UA-Werte zugreifen und – abhängig von ihrer Konfiguration – auch Werte auf einer Maschine verändern.

Testen Sie neue oder geänderte Workflows zunächst in einer sicheren Umgebung. Schreibende Aktionen dürfen erst freigegeben werden, wenn Ziel-Node, Datentyp, Wertebereich und Auswirkungen eindeutig geprüft wurden.

Voraussetzungen

Stellen Sie sicher, dass:

• der Machine Designer mit der richtigen Maschine verbunden ist,

• der OPC-UA-Tree vollständig geladen wurde,

• die benötigten Nodes bekannt sind,

• die fachliche Bedeutung der verwendeten Werte dokumentiert ist und

• der angemeldete Benutzer über die erforderlichen Zugriffsrechte verfügt.

Für schreibende Aktionen muss der OPC-UA-Server den Schreibzugriff auf den jeweiligen Node ausdrücklich erlauben.

Workflow-Designer öffnen

1. Öffnen Sie nach dem Verbindungsaufbau die Ansicht Maschine kennenlernen.

2. Wechseln Sie zum Bereich Maschinenlogik.

3. Klicken Sie auf Workflow gestalten.

4. Öffnen Sie einen vorhandenen Workflow oder erstellen Sie einen neuen Ablauf.

Grundelemente eines Workflows

Ein Workflow besteht aus miteinander verbundenen Elementen.

• Trigger: Legt fest, wodurch der Ablauf gestartet oder erneut ausgewertet wird.

• Bedingung: Prüft einen Wert oder Zustand.

• Entscheidung: Leitet den Ablauf abhängig vom Prüfergebnis in unterschiedliche Richtungen.

• Aktion: Führt einen Arbeitsschritt aus.

• Verbindung: Bestimmt die Reihenfolge und den Datenfluss zwischen den Elementen.

• Ende: Kennzeichnet den Abschluss eines Ablaufpfads.

Nicht jeder Workflow benötigt alle Elementtypen. Verwenden Sie nur die Elemente, die für den jeweiligen Ablauf tatsächlich erforderlich sind.

Neuen Workflow anlegen

1. Erstellen Sie im Workflow-Designer einen neuen Workflow.

2. Vergeben Sie einen eindeutigen Namen.

3. Ergänzen Sie eine kurze Beschreibung des fachlichen Zwecks.

4. Ordnen Sie den Workflow der richtigen Maschine beziehungsweise dem passenden Maschinenkontext zu.

5. Speichern Sie den neuen Workflow.

Geeignete Namen beschreiben den fachlichen Zweck, beispielsweise:

• „Temperaturgrenze überwachen“,

• „Stillstand erkennen“,

• „Qualitätsprüfung starten“ oder

• „Wartungszustand melden“.

Vermeiden Sie allgemeine Namen wie „Test“, „Workflow 1“ oder „Neu“.

Trigger festlegen

Der Trigger bestimmt, wann ein Workflow beginnt oder erneut geprüft wird.

Je nach verfügbarem Workflow-Element kann ein Trigger beispielsweise reagieren auf:

• die Änderung eines OPC-UA-Werts,

• das Erreichen eines bestimmten Zustands,

• ein zeitliches Ereignis,

• einen manuellen Start oder

• das Ergebnis eines vorhergehenden Ablaufs.

Wählen Sie den Trigger so, dass der Workflow nur dann ausgeführt wird, wenn eine fachliche Prüfung erforderlich ist.

Ein zu häufig ausgelöster Workflow kann unnötige Last erzeugen und dieselbe Aktion mehrfach ausführen.

OPC-UA-Node auswählen

Wenn ein Workflow einen Maschinenwert verwendet:

1. Öffnen Sie am betreffenden Element die Node-Auswahl.

2. Suchen Sie den benötigten Node im OPC-UA-Tree.

3. Wählen Sie den passenden Variablen-Node aus.

4. Kontrollieren Sie die Node-ID.

5. Prüfen Sie den Datentyp.

6. Übernehmen Sie den Node in das Workflow-Element.

Die sichtbare Bezeichnung allein reicht nicht aus. Für die technische Zuordnung ist die Node-ID maßgeblich.

Bedingung definieren

Eine Bedingung vergleicht einen aktuellen Wert mit einer fachlichen Vorgabe.

Typische Prüfungen sind:

• Wert ist größer als eine Grenze,

• Wert ist kleiner als eine Grenze,

• Wert liegt innerhalb eines Bereichs,

• Wert liegt außerhalb eines Bereichs,

• Wert entspricht einem erwarteten Zustand oder

• Wert hat sich gegenüber dem vorherigen Zustand geändert.

Legen Sie bei jeder Bedingung eindeutig fest:

• welcher Node geprüft wird,

• welcher Vergleich verwendet wird,

• welcher Vergleichswert gilt,

• welcher Datentyp erwartet wird und

• wie mit einem ungültigen oder fehlenden Wert umgegangen wird.
  

Entscheidungen und Pfade

Eine Entscheidung teilt den Workflow in unterschiedliche Ablaufpfade.

Ein typischer Aufbau besteht aus:

• einem Pfad für „Bedingung erfüllt“ und

• einem Pfad für „Bedingung nicht erfüllt“.

Beschriften Sie die Pfade so, dass ihre Bedeutung unmittelbar verständlich ist. Verwenden Sie beispielsweise „Temperatur zu hoch“ und „Temperatur im Sollbereich“ statt nur „Ja“ und „Nein“.

Prüfen Sie außerdem, ob für jeden möglichen Zustand ein gültiger Pfad vorhanden ist.

Aktionen festlegen

Eine Aktion beschreibt, was nach einem Trigger oder einer Entscheidung geschehen soll.

Mögliche Aktionen können – abhängig von den verfügbaren Workflow-Elementen – beispielsweise sein:

• einen Status setzen,

• einen Wert protokollieren,

• eine Meldung erzeugen,

• einen weiteren Prüfschritt auslösen,

• einen Ablauf beenden oder

• einen Wert auf einen schreibbaren OPC-UA-Node übertragen.

Jede Aktion sollte genau einen klar abgegrenzten Zweck erfüllen.

Werte auf OPC-UA-Nodes schreiben

Schreibende Aktionen greifen unmittelbar in die Daten der verbundenen Maschine ein.

Prüfen Sie vor der Freigabe:

• Ist die richtige Maschine verbunden?

• Ist die Node-ID korrekt?

• Ist der Node schreibbar?

• Stimmt der Datentyp?

• Liegt der Wert innerhalb des erlaubten Bereichs?

• Kann die Aktion gefahrlos mehrfach ausgeführt werden?

• Ist ein Rücksetzen oder Abbrechen möglich?

• Sind die Auswirkungen auf SPS, Maschine und Produktionsprozess bekannt?

Schreiben Sie keine Werte auf unbekannte Nodes. Sicherheitsfunktionen und Schutzmechanismen einer Maschine dürfen nicht durch einen Workflow ersetzt oder umgangen werden.

Elemente verbinden

1. Ordnen Sie die Workflow-Elemente in der gewünschten Reihenfolge an.

2. Verbinden Sie den Trigger mit der ersten Prüfung oder Aktion.

3. Verbinden Sie Bedingungen mit den zugehörigen Entscheidungspfaden.

4. Führen Sie jeden Pfad zu einer Aktion, einer weiteren Prüfung oder einem definierten Ende.

5. Kontrollieren Sie, dass keine unbeabsichtigten offenen Verbindungen vorhanden sind.

Der Ablauf sollte von links nach rechts beziehungsweise vom Start bis zum Ende eindeutig nachvollziehbar sein.

Workflow validieren

Prüfen Sie den Workflow vor der Ausführung auf Vollständigkeit und Konsistenz.

Achten Sie insbesondere auf:

• fehlende Verbindungen,

• Elemente ohne Konfiguration,

• nicht mehr vorhandene Node-IDs,

• unpassende Datentypen,

• unvollständige Entscheidungspfade,

• ungültige Vergleichswerte,

• Endlosschleifen und

• schreibende Aktionen ohne ausreichende Absicherung.

Beheben Sie alle gemeldeten Fehler, bevor Sie den Workflow testen oder freigeben.

Vorschau und Test

Verwenden Sie nach Möglichkeit die Vorschau beziehungsweise Testfunktion.

Gehen Sie schrittweise vor:

1. Prüfen Sie zunächst den Trigger.

2. Kontrollieren Sie die eingelesenen OPC-UA-Werte.

3. Testen Sie jede Bedingung mit geeigneten Werten.

4. Verfolgen Sie die gewählten Entscheidungspfade.

5. Prüfen Sie die vorgesehenen Aktionen.

6. Testen Sie auch fehlende, ungültige und unerwartete Werte.

7. Aktivieren Sie schreibende Aktionen erst nach erfolgreicher Prüfung.

Bei einem Test an einer realen Maschine muss sichergestellt sein, dass keine gefährliche Bewegung oder unerwünschte Produktionsänderung ausgelöst werden kann.

Beispiel: Temperatur überwachen

Ein einfacher Workflow kann eine Temperaturgrenze überwachen.

1. Der Trigger reagiert auf die Aktualisierung des Temperatur-Nodes.

2. Eine Bedingung prüft, ob der Wert oberhalb der zulässigen Grenze liegt.

3. Der Pfad „Grenze überschritten“ führt zu einer Warnaktion.

4. Der Pfad „Temperatur im Sollbereich“ beendet den Ablauf ohne Warnung.

5. Status, Wert und Zeitstempel werden für die spätere Prüfung protokolliert.

Der Workflow verändert in diesem Beispiel keinen Maschinenwert. Er bewertet den vorhandenen Live-Wert und erzeugt abhängig vom Ergebnis eine Reaktion.

Workflow speichern und freigeben

Speichern Sie den Workflow nach jeder fachlich abgeschlossenen Änderung.

Vor der Freigabe sollten dokumentiert sein:

• Name und Zweck des Workflows,

• verwendete Nodes,

• Trigger und Bedingungen,

• mögliche Entscheidungspfade,

• ausgeführte Aktionen,

• verantwortliche Person,

• Testdatum und Testergebnis sowie

• die zugehörige Produkt- oder Maschinenversion.

Aktivieren beziehungsweise verwenden Sie nur vollständig geprüfte Workflows.

Änderungen an der Maschine

Überprüfen Sie bestehende Workflows, wenn:

• sich der OPC-UA-Server geändert hat,

• Nodes verschoben oder umbenannt wurden,

• Node-IDs geändert wurden,

• neue Datentypen verwendet werden,

• sich zulässige Wertebereiche geändert haben oder

• die Maschine beziehungsweise ihre Steuerung aktualisiert wurde.

Ein Workflow kann technisch weiterhin gültig erscheinen, obwohl seine fachliche Bedeutung nicht mehr zur aktuellen Maschine passt.

Wenn der Workflow nicht funktioniert

Prüfen Sie in dieser Reihenfolge:

• Ist die richtige Maschine verbunden?

• Ist die OPC-UA-Verbindung aktiv?

• Wird der Trigger ausgelöst?

• Liefern die verwendeten Nodes aktuelle Werte?

• Wird der Status Good angezeigt?

• Stimmen die Datentypen?

• Sind alle Workflow-Elemente verbunden?

• Sind sämtliche Bedingungen vollständig konfiguriert?

• Besitzt der Benutzer die erforderlichen Lese- oder Schreibrechte?

• Verhindert eine Bedingung die erwartete Aktion?

• Enthält die Validierung eine Fehlermeldung?

Testen Sie anschließend die Elemente einzeln, bevor Sie den vollständigen Ablauf erneut ausführen.

Empfehlungen

• Halten Sie Workflows möglichst klein und übersichtlich.

• Verwenden Sie eindeutige Namen für Elemente und Pfade.

• Trennen Sie unabhängige Aufgaben in separate Workflows.

• Dokumentieren Sie Grenzwerte und fachliche Entscheidungen.

• Vermeiden Sie unnötige Schreibzugriffe.

• Prüfen Sie jeden möglichen Entscheidungspfad.

• Verwenden Sie sichere Ausgangswerte und definierte Fehlerpfade.

• Testen Sie Änderungen vor dem Einsatz an einer produktiven Maschine.
  

Ergebnis

Das Kapitel ist abgeschlossen, wenn Sie einen Workflow mit Trigger, Bedingung und mindestens einer Aktion erstellt, vollständig verbunden und erfolgreich geprüft haben.

Nächster Schritt

Zeichnen Sie die für den Workflow relevanten Maschinenwerte im Bereich Recording auf. Anschließend können Sie die Verläufe in Analyse & Charts untersuchen und die verwendeten Bedingungen anhand realer Produktionsdaten überprüfen.