Develop³ Systems Engineering 02.2016

ANWENDUNGEN
MANUFACTURING EXECUTION SYSTEMS/LEITTECHNIK
Der Scada-Layer sammelt die
Prozessdaten und gibt diese an
das MES weiter
Bild: Guardus
Vernetzte Kommunikationswelten in Industrie-4.0-Technosphären
Die vier Räume der Datenintegration
In den Fertigungsorganisationen der Zukunft bleibt nichts wie es war. Entgegen zentralistischer
Planungs- und Steuerungsinstanzen findet das intelligente Werkstück künftig ohne fremde oder
menschliche Hilfe den optimalen Weg durch die Fertigung. Damit diese autonome Technosphäre
entstehen kann, müssen alle Akteure in einem Netzwerkverbund agieren und interaktiv kommunizieren.
Es bedarf der vollständigen Verschmelzung industrieller Technologien und IT-Systeme.
Erste Geige im integrierten Industrie-4.0-Orchester spielen die
Software-Systeme – allen voran Manufacturing Execution Systeme
wie Guardus MES. Sie sind der Klebstoff zwischen Automatisierungskomponenten
und ERP-Systemen. Zudem zeichnen sie für die
Software-basierte Interaktion zwischen Mensch, Produkt, Maschine
und Prozess verantwortlich. Um diese Aufgabe jedoch erfüllen zu können,
bedarf es einer nahtlosen Anbindung der Maschinen-IT sowie der
Mess- und Prüfsysteme an ein MES. Nur so entsteht eine Kommunikationswelt,
in der die so genannten Cyber Physical Systems prozessstabil
und -sicher gedeihen können. Darüber hinaus ist die Abbildung vollständiger
Datenbeziehungen Voraussetzung für das Bewegungsprofil
der intelligenten Werkstücke – also die Rückverfolgbarkeit des gefertigten
Teils, wie es bereits jetzt schon bei sicherheitsrelevanten Produkten
vom Qualitätsmanagement her gefordert wird. Betrachtet man den
Integrationsanspruch von Cyber Physical Systems genauer, kristallisieren
sich vier Räume heraus.
Integrationsraum 1 – Das intelligente Werkstück
Am Anfang muss ein Werkstück wissen, wer es ist. Schließlich hängt
an der Information der gesamte Werdegang vom Rohteil hin zum Endprodukt.
Dieses Bewusstsein halten MES per Definition vor, da die
Shopfloor-IT sämtliche qualitäts- und produktionsrelevanten Produktund
Prozessdaten verwaltet, visualisiert und überwacht. Die Übertragung
dieser Informationen – etwa durch eine eindeutige Seriennummer
– auf das Bauteil kann beispielsweise über RFID-Technologien
oder andere Speichermedien geschehen. Ein Beispiel aus der Praxis:
Die auf dem Werkstück mitgeführte Seriennummer wird über einen
Scanner in Guardus MES eingelesen. Nun werden Mitarbeiter und
Anlage anhand des identifizierten Produktes vom MES informiert, wie
der Produktionsprozess auszusehen hat – sprich: was mit dem Produkt
gemacht werden muss. Gleichzeitig wird der Produktidentifikationsprozess
dafür verwendet, alle folgenden Prozessdaten dem Produkt zuzuordnen
und dessen Bewegungsprofil für die Rückverfolgung aufzuzeichnen.
Diese Abläufe setzen ein integriertes MES voraus.
Integrationsraum 2 – Weg zur richtigen Maschine
Bei der Frage, wie nun das Smart Object samt RFID-Tag seinen Weg
durch die Produktion findet, machen verschiedene Denkansätze die
Runde. Der erste propagiert, dass das Teil selbst über detaillierte Informationen
zu seinen Produktions- und Montagevorgängen verfügt und
selbständig entscheidet. Dieser Ansatz scheint nicht nur unter den Aspekten
Datenschutz und -sicherheit riskant. Hinzu kommt der betriebswirtschaftliche
Blickwinkel: Die Planung einer kostenoptimalen Produktionsabfolge
benötigt komplexe Berechnungen, die unter anderem
Maschinenstundensätze, Anlagenkapazitäten sowie Stückkostensätze
und aktuelle Reihenfolge-Planungen umfassen. Diese Bewertung kann
ein singuläres Werkstück nicht alleine bewältigen, wodurch die Gefahr
besteht, dass die Produktionsplanung nicht wirtschaftlich vonstattengehen
kann. Viel schwerwiegender wirken sich darüber hinaus die
aktuellen Megatrends aus. Egal ob Big Data, Cloud oder SaaS – allen
aktuellen IT-Wegweisern liegt die zentralisierte Datenhaltung zugrunde.
Der zweite Gedanke zur Werkstück-Navigation sieht eine zentrale
MES-Instanz zur Steuerung der Produktionsabfolge vor, da deren integrierte
Datenbasis alle Beziehungen zwischen Werkzeug, Material,
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