Konnektivität zum heterogenen Shop Floor

Um die Konnektivität zu den wichtigsten Anlagen und Maschinen sicherzustellen, benötigt ein MES-System für die Umsetzung einer Industrie 4.0 tauglichen Produktion flexible und projektspezifisch adaptierbare Komponenten. Auf der Automatisierungsebene sind aktuell neben den etablierten herstellerspezifischen Protokollen und neutralen (Telegramm basierenden) IP-Verbindungen vor allem OPC UA und MQTT als Schnittstellen-Technologien zu nennen.

MES als zentrale Datendrehscheibe

Durch ein Anbinden der Shop Floor-Ebene wird das MES-System zur Datendrehscheibe im Kontext von Industrie 4.0. Zur Interpretation, Verdichtung und Weiterverarbeitung der aus dem Shop Floor gewonnenen Produktionsdaten (Maschinendaten, Betriebsdaten und Prozesswerte), werden auch Stammdaten, entweder aus dem eigenen System oder aus benachbarten Systemen der Shop Floor IT, benötigt. Zu den relevanten Stammdaten gehören unter anderem die Beschreibung der Arbeitszeitmodelle, Basisinformationen zu den Maschinen und Anlagen (Name, Örtlichkeit, Prozessschritte), die Liste der Produkte (Artikel) und die zugehörigen Arbeitspläne / Stücklisten. Neben diesen Produktions- und Stammdaten werden auch Daten aus benachbarten Systemen, beispielsweise für eine übergreifende kontextbezogene Betrachtung und Analyse im MES benötigt. Ein modernes MES muss dazu die Möglichkeit zum einfachen Einbinden dieser Daten bieten. Mit Einbindung ist hier ausdrücklich keine komplizierte Schnittstelle mit doppelter Datenhaltung gemeint, sondern vielmehr eine Online-Abfrage der Daten im Kontext einer grafischen Visualisierung oder eines Reports. Ein möglicher Lösungsansatz dazu ist die Einführung von Repositories zur syntaktischen und semantischen Beschreibung von Datenquellen und einer „Daten-Abstraktionsschicht“ zwischen Datenquelle und MES-Applikation.

Für Durchblick sorgen

„Losgröße 1“ und extrem kurze Produktzyklen erfordern eine hochgradig adaptive und im besten Sinne eine intelligente Produktion. In kurzen Zeitabständen ergeben sich immer neue Fragestellungen: Welche Maschine ist gerade der echte Engpass? Wo laufen die Taktzeiten aus dem Ruder? Wo gibt es Probleme mit der OEE? Wo und warum gibt es Qualitätsprobleme? Das MES-System, das diese intelligente Produktion steuert und überwacht, muss die ständigen Änderungen möglichst zeitnah, idealerweise auch selbstlernend abbilden, damit der Durchblick in der Produktion nicht verloren geht. Datenanalyse, auch im Sinne von Big Data, und Reporting-Funktionen sind ein integraler Bestandteil des Frameworks. Die Erstellung von Dashboards durch den Anwender auf Basis vorgefertigter Apps (Widgets) muss jederzeit einfach möglich sein. Das Framework sollte im Sinne einer agilen Applikationsentwicklung auch die Erstellung neuer Apps ermöglichen – der Grundgedanke Open Innovation wird somit aktiv unterstützt und Ideen der Anwender werden direkt in der MES Applikation umgesetzt. Das MES wird dadurch, auch ohne zusätzliche BI-Tools, zu einem Werkzeug der intelligenten Produktion.

Eine zukunftssichere Architektur ist die Grundlage für die erforderliche Flexibilität des MES. Die Cloud-basierte Nutzung des Systems und eine hundertprozentig webbasierte GUI erlauben den Aufbau eines kollaborativen Shop-Floor-IT-Systems mit dem MES im Mittelpunkt der vernetzten Produktionskette. Gefasoft

Zukunftssichere Architektur

Eine zukunftssichere Architektur ist die Grundlage für die erforderliche Flexibilität des MES. Die mit Abstand wichtigste Anforderung dazu ist die mögliche Nutzung des Systems in der Cloud, wobei der Kunde entscheidet, ob er die Serversysteme im eigenen Haus betreiben möchte (Private Cloud) oder die gesamte Lösung extern gehostet wird (SaaS Lösung).

Abgeleitet daraus ergeben sich auch weitere Anforderungen an die Architektur. So muss zum Beispiel das GUI zu 100-prozentig Web basierend nutzbar sein und alle Kernfunktionen des Systems als Service vorhanden sein, wobei die einzelnen Services flexibel miteinander interagieren. Für die erforderlichen Online-Verbindungen zu den wichtigsten Anlagen und Maschinen im Shop Floor wird eine eigenständige Komponente, also ein Cloud Connector benötigt, die auch im Kontext einer Cloud-Architektur immer Netzwerk der Produktion angesiedelt sein wird. Diese Eigenschaften ermöglichen den Aufbau eines kollaborativen Shop Floor IT-Systems mit dem MES im Mittelpunkt der vernetzten Produktionskette.

Rollout und standardisierter Betrieb

Viele Unternehmen verfügen heute über ein internationales Produktionsnetzwerk mit mehreren Standorten. Daraus ergibt sich die Fragestellung nach der grundlegenden Systemarchitektur: ein zentrales System mit Anbindung an alle Standorte oder dezentrale Systeme je Standort oder eine Mischvariante mit mehreren zentralen Systemen (nach Sprachregion, nach Standortgröße) und der Anbindung weiterer Standorte. Diese Festlegung kann nur im Dialog mit allen betroffenen Abteilungen des Kunden einschließlich der Shop Floor-IT getroffen werden, und aufbauend auf diese Entscheidung erfolgt die weitere Planung des Rollouts.

Für das Setup und den Test der MES Applikationen ist ein uneingeschränkter Remote-Zugang auf alle benötigten Systeme eine grundlegende Rahmenbedingung. Die dafür notwendigen Anträge und Genehmigungsprozesse sind ein nicht zu unterschätzender Faktor im Gesamtterminplan. Die Konfiguration der Stammdaten, die ebenfalls oft mit großem Klärungs- und Engineering-Aufwand verbunden ist, sollte möglichst über Templates – oder noch besser, mit Hilfe von selbstlernenden Komponenten – vereinfacht werden. Für den eigentlichen Systembetrieb sollte das MES bereits in der Grundkonfiguration Funktionen für IT-Systemüberwachung, Monitoring und Alarmierung mitbringen, die je Applikation nur noch geringfügig adaptiert werden müssen.

(hw)