Maschinenanbindung leicht gemacht
Maschinenanbindung leicht gemacht
Eine solide Datenbasis stellt die Grundlage für jegliche Optimierungsmaßnahmen in der Fertigung dar. Bei der Erfassung dieser Daten gilt es zu Beginn dort anzusetzen, wo Ihre Wertschöpfung passiert: am Shopfloor!
In diesem Beitrag zeigen wir die vielen Nutzenpotenziale einer sauberen Maschinenanbindung und die ersten Schritte auf dem Weg zum vernetzten Maschinenpark auf.
Was wir als MES-Lösungsanbieter unter Maschinenanbindung verstehen und welchen Mehrwert Sie für Ihr Unternehmen generieren können?
Maschinenanbindung ist – wie so oft im Softwarebereich – ein sehr dehnbarer Begriff. Für den Einen bedeutet Maschinenanbindung eine einfache, unidirektionale Kommunikation, bei der Signale wie beispielsweise „Maschine ist eingeschaltet“ oder „Maschine läuft“ dem MES-System bereitgestellt werden. Im Gegenzug versteht man unter bidirektionaler Kommunikation, dass in den Produktionsablauf eingegriffen wird, beispielsweise durch Verriegelungen, Übergaben von ID‘s oder das Übertragen von Sollwerten. Umso wichtiger ist es, dass Lösungsanbieter auf die individuellen Bedürfnisse ihrer Kunden eingehen und ein klares Verständnis aller Beteiligten hinsichtlich der Erwartungen an die Maschinendaten geschaffen wird.
Die Umsetzung einer Smart Factory setzt die uneingeschränkte Vernetzung aller produktionsnahen Maschinen und Systeme voraus. Die Anbindung der speicherprogrammierbaren Steuerungen an das MES-System ermöglicht den Zugriff auf die Rohdaten der Steuerungen, die in sogenannten Datenbausteinen abgelegt sein können. Die Datenerfassung erfolgt somit direkt am Ort der Wertschöpfung, am Shopfloor.
Die Übersetzung der Daten in ein standardisiertes Format zur Kommunikation mit Sub-Systemen ermöglicht zudem die Bereitstellung für weitere Systeme wie beispielsweise Cloud-Anwendungen, Steuerungen oder firmenspezifische Programme entlang der gesamten Wertschöpfungskette.
Welchen Mehrwert können Sie durch Maschinenanbindung generieren?
An erster Stelle steht hier die Transparenz, die einen zentralen Erfolgsfaktor in der Fertigung darstellt. Das betrifft einerseits umfassende Informationen zu Anlagenlaufzeiten, Störungen, Ausfallzeiten, Gut- und Ausschussmengen (Daten betreffend Anlagenqualität), darüber hinaus aber auch die Speicherung von Prozessdaten zum Auftrag. Dies ermöglicht Rückschlüsse auf Produktfehler gegenüber Abnehmern (zB aufgrund falscher Soll- oder Ist-Parameter).
Zusätzlich bietet sich die Möglichkeit, Prozessdaten (sprich Massendaten) zyklisch oder ausgelöst durch einen Trigger in Zeitseriendatenbanken zu speichern. Der zeitliche Verlauf der Wertänderungen kann visuell über längere Zeitdauern (sprich mehrere Jahre) dargestellt werden und ebenso zur detaillierten Suche der Fehlerursache bei Kundenreklamationen dienen.
Die weitreichende Datenerfassung ermöglicht die Einhaltung rechtlicher Auflagen, wie zum Beispiel die in manchen Industriebereichen geforderte Speicherung von Lifetime-Daten zum Produkt.
Mittels Maschinenanbindung schaffen Sie eine intelligente, vernetzte, automatisierte und digitalisierte Produktion – anlagenspezifische Insellösungen gehören damit der Vergangenheit an. Anlagen können nicht mehr nur mit dem MES-System kommunizieren, sondern die gewonnenen Daten können mittels sogenanntem Data Integration Layer auch anderen Systemen entlang der gesamten Wertschöpfungskette zur Verfügung gestellt werden.
Welche Voraussetzungen sind notwendig?
Um eine Maschinenanbindung realisieren zu können, müssen die Anlagen im ersten Schritt an ein Netzwerk angebunden sein bzw. werden. Jüngere Steuerungen verfügen bereits über eine entsprechende Ethernet-Schnittstelle, die lediglich die Verkabelung und das Zuweisen von IP-Adressen notwendig macht. Bei älteren Steuerungen, bei denen eine Nachrüstung dieser Schnittstelle nicht möglich oder wirtschaftlich unrentabel ist, gibt es die Option, eine Kleinsteuerung oder ein Kommunikationsmodul nachzurüsten, die definierte elektrische Signale oder Sensoren auswertet und im Netzwerk bereitstellt.
Wenn alle Anlagen an das Netzwerk angebunden sind, stellt sich nun die Frage nach dem richtigen Kommunikations-Protokoll. Die meisten modernen Steuerungen verfügen über eines der wichtigsten Kommunikations-Protokolle, nämlich der Open Platform Communication, kurz OPC UA, das die herstellerunabhängige Anbindung von nahezu jeder Art von Maschinen und Anlagen ermöglicht. Mittels OPC UA werden die Maschinendaten nicht nur transportiert, sondern auch semantisch beschrieben.
Darüber hinaus stehen verschiedenste Erfassungsvarianten wie z.B. Feldbus, SCADA, SQL, etc. zur Maschinenanbindung zur Verfügung, die höchste Datenqualität für nachgelagerte Auswertungen und Analysen liefern.
Im Vorfeld ist es allerdings wesentlich, sich darüber im Klaren zu sein, was man mit der Maschinendatenanbindung bezwecken will: Soll ein unidirektionaler Datenaustausch realisiert werden, damit beispielsweise Prozesswerte zum Auftrag gespeichert werden? Oder soll eine bidirektionale Kommunikation zum Datenaustausch mit der Steuerung erfolgen, um z.B. ID‘s zu übergeben oder Sollwerte zu übermitteln? Für Serienmaschinen (oftmals Bearbeitungsmaschinen mit CNC-Steuerungen) existieren meist vollständig dokumentierte oder standardisierte Datenbausteinbeschreibungen. Bei Sonderanlagen, die über individuelle Programmierung verfügen, ist entweder ein gut dokumentiertes SPS-Programm oder ein mit der Anlage vertrauter SPS-Programmierer notwendig. Hier ist es von Vorteil, einen Kommunikationsdatenbaustein zu erstellen, in dem die notwendigen Parameter für den Datenaustausch bereitliegen.
Step by step zur erfolgreiche Maschinenanbindung
1. Anlagentypen im Maschinenpark:
Zuerst sollten Sie sich ein genaues Bild verschaffen, welche Anlagentypen in Ihrem Maschinenpark vorliegen und welche Kommunikationsschnittstellen diese aufweisen.
2. Abstecken des Mengengerüstes:
Wollen Sie nur Daten aus den Anlagen auslesen und dem MES-System lesend zur Verfügung stellen, oder wollen Sie eine bidirektionale Kommunikation herstellen, Prozessabläufe steuern und diese Daten standardisiert für Sub-Systeme zur Verfügung stellen? Dies ist natürlich auch abhängig davon, welche Signale Ihre Anlagen liefern können.
3. Auswahl des für Ihre Anwendung passenden Anbindungswerkzeugs:
Als erfahrener Lösungsanbieter können wir auf ein breites Know-How zu unterschiedlichen Steuerungen, Feldbussystemen, etc. zurückgreifen und gemeinsam mit Usern die richtige Wahl treffen, um komplexe Anforderungen zu realisieren. Wir beraten Sie gerne individuell über die vielfältigen Möglichkeiten und die Vor- und Nachteile der verschiedenen Lösungswege.
4. Erstellen der Signalliste:
In der Signalliste werden alle Parameter der abzugreifenden Signale (zB Maschinen- und Steuerungstyp, Kommunikationsart, Kommunikationsrichtung aus MDE Sicht, Signalkategorie, etc.) definiert, um schlussendlich die Maschinenanbindung in die Tat umsetzen zu können.
5. Realisierung der Signalgewinnung & -interpretation:
Nun haben Sie alle Daten parat, um die Maschinenanbindung zu realisieren.
Conclusio
Maschinenanbindung ist keine Raketenwissenschaft und ermöglicht es, schnell nachweisbare Erfolge zu erzielen, sofern Sie
- eine klare Vorstellung haben, welche Erkenntnisse Sie aus den gewonnenen Daten ziehen wollen
- sich mit Ihren Anlagen beschäftigen, um Kommunikationsschnittstellen und Datenverfügbarkeit zu eruieren
- über ein geeignetes Werkzeug verfügen, um die Daten auszulesen und für nachgelagerte Auswertungen aufzubereiten.
Industrie Informatik steht Ihnen hierbei beratend zur Seite und unterstützt Sie bei der Realisierung.
Anita Peherstorfer
