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Ausgewählte Ausgabe: 10-2017 Ansicht: Modernes Layout
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MES für Industrie 4.0


Wer nicht gerade ein neues Werk auf der „grünen Wiese“ baut, kennt das Problem – die Anbindung des „Shop Floor“ ist zeitintensiv und teuer, da Anlagen und Maschinen von verschiedensten Herstellern mit unterschiedlichen Schnittstellentechnologien angebunden werden müssen. Das Wort „müssen“ ist hier entscheidend – ohne Online-Verbindungen zu den wichtigsten Anlagen und Maschinen ist ein effizientes MES (Manufacturing Execution System) nicht denkbar und der Einstieg in Industrie 4.0 ist schon an diesem Punkt zum Scheitern verurteilt.
Daraus lässt sich ableiten, dass ein MES für die Industrie 4.0 zwingend flexible und projektspezifisch adaptierbare Komponenten benötigt, um diese Konnektivität sicherzustellen. Auf der Automatisierungsebene sind aktuell neben den etablierten herstellerspezifischen Protokollen und neutralen (Telegramm basierenden) IP (Internet Protocol)-Verbindungen vor allem OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) und MQTT (Message Queue Telemetry Transport) als Schnittstellen-Technologien zu nennen.
Durch die Anbindung des Shop Floor wird das MES zur „Datendrehscheibe“ im Kontext von Industrie 4.0. Zur Interpretation, Verdichtung und Weiterverarbeitung der aus dem Shop Floor gewonnenen Produktionsdaten (Maschinen-/Betriebsdaten sowie Prozesswerte) werden auch Stammdaten – entweder aus dem eigenen System oder aus benachbarten Systemen der Shop-Floor-IT (Informationstechnologie) – benötigt. Zu den relevanten Stammdaten gehören unter anderem die Beschrei- bung 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 benötigt, etwa für eine übergreifende kontextbezogene Betrachtung und Analyse im MES. Ein modernes MES muss dazu die Möglichkeit zur einfachen „Einbindung“ dieser Daten bieten. Damit 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 beispielsweise die Einführung von „Repositories“ zur syntaktischen und semantischen Beschreibung von Datenquellen und einer „Daten-Abstraktionsschicht“ zwischen Datenquelle und MES-Applikation.
„Losgröße 1“ sowie extrem kurze Produktzyklen verlangen eine hochgradig adaptive und im besten Sinne „intelligente Produktion“. In kurzen Zeitabständen ergeben sich immer neue Fragestellungen für das MES: Welche Maschine ist gerade der echte Engpass? Wo laufen die Taktzeiten aus dem Ruder? Wo gibt es Probleme mit der OEE (Overall Equipment Effectiveness)? Wo und warum gibt es Qualitätsprobleme?
Das MES, 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.
Zu guter Letzt ist eine zukunftssichere Architektur die Grundlage für die notwendige 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 – Software as a Service).
Abgeleitet daraus ergeben sich weitere Anforderungen an die Architektur. So muss zum Beispiel das GUI (Graphical User Interface) zu 100 % web-basierend nutzbar sein. Zudem müssen alle Kernfunktionen des Systems als Service vorhanden sein, wobei die einzelnen Services flexibel miteinander interagieren. Alle diese Eigenschaften erlauben den Aufbau eines kollaborativen Shop-Floor-IT-Systems mit dem MES im Mittelpunkt der vernetzten Produktionskette. 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.

Autoren

 Franz Fuchs

Geschäftsführer der Gefasoft GmbH in München.

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