Digital Factory: Produktionsdatenintegration mit GUARDUS MES

Integrierte Datenbeziehungen zwischen Werkzeug, Material, Maschine und Mensch

Produktionsdatenintegration von GUARDUS MES nach dem Schichtenmodell nach DIN ISO 62264

Hannover Messe – Digital Factory, 8. bis 12. April 2013, Halle 7 Stand E40

Das Konzept zur ganzheitlichen Produktionsdatenintegration der GUARDUS Solutions AG zeigt den Fachbesuchern der Digital Factory 2013, wie die Layer-basierte Schnittstellenmethode des Manufacturing Execution Systems (MES) GUARDUS MES die Datenkommunikation zwischen Anlagen-IT und MES vereinheitlicht und beschleunigt. Im Vordergrund des DIN ISO 62264-konformen Ansatzes steht ein schlankes und wirtschaftliches Implementierungsvorgehen, das den Umgang mit Massendaten aus heterogenen Produktionslandschaften effizient abwickelt, ohne unerwünschte technologische Abhängigkeiten zwischen Maschine und MES zu verursachen.

Die Integration von Produkt- und Prozessparametern aus der Anlagen-IT von Produktionsmaschinen spielt beim Aufbau von MES-Kennzahlensystemen nach der neuen ISO-Norm 22400-2 eine entscheidende Rolle. Nur unter dieser Voraussetzung können Manufacturing Execution Systeme wie GUARDUS MES ihrer Aufgabe nachgehen, alle qualitäts- und produktionsrelevanten Produkt- und Prozessdaten entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu erfassen, zu visualisieren und zu überwachen. Schlank in den Implementierungszeiten und -kosten bindet das Integrationskonzept von GUARDUS MES die Datenlandschaft aller Produktionsanlagen ein und wird dabei den verschiedenen Herausforderungen im Alltag vieler Fertigungsbetriebe gerecht. So ist beispielsweise der Maschinenbestand oftmals durch eine hohe Heterogenität hinsichtlich Lebensalter und Hersteller geprägt. Dies führt dazu, dass eine Vielzahl an Automatisierungsprogrammen mit unterschiedlichsten Technologieständen harmonisiert werden muss. Zudem liefert die Automatisierungstechnik Prozessdaten im Millisekundenbereich, die aufgrund ihrer Fülle und Granularität nur teilweise MES-relevant sind. Es empfiehlt sich daher, diese Massendaten vorab zu selektieren und zu verdichten. Darüber hinaus beweist die Produktionsdatenintegration von GUARDUS MES vollständige Konformität zum Schichtenmodell nach DIN ISO 62264, welches die Einsatzgebiete von IT-Systemen im Produktionsumfeld definiert.

Die GUARDUS-Methode: Die Anlagen werden auf ihrer Automatisierungs- und Steuerungsebene (Level 1 des Schichtenmodells) um ein maschinenherstellerunabhängiges Interface ergänzt, wodurch die Kommunikationsintelligenz aller Maschinen vereinheitlicht wird. Die Installation, Konfiguration und Wartung dieser Interfaces lässt sich in der Regel durch die betriebseigene Elektriker-Mannschaft äußerst kosteneffizient umsetzen. Sobald die Bausteine installiert wurden, empfängt deren Sensorik die Maschinensignale und leitet sie über ein standardisiertes Gateway an die SCADA-Ebene (Level 2 des Schichtenmodells) weiter. Anlagen mit modernen Schnittstellen-Bordmitteln (z.B. OPC Server Software) können dabei ihre Daten auch direkt an die Prozessleitebene senden. Der SCADA-Layer sammelt jetzt die im Millisekundentakt eintreffenden Prozessdaten der angeschlossenen Teilnehmer und gibt sie selektiert sowie verdichtet an GUARDUS MES weiter. Grundlage für den Transfer sind Konfigurationstabellen, die exakt beschreiben, welche Prozessparameter in welcher Aggregationsstufe pro Maschine benötigt werden. Ein ähnlicher Integrationsprozess steht für die umgebenden Mess- und Prüfsysteme bereit. Darüber hinaus ist natürlich auch der umgekehrte Kommunikationsweg vom MES in die Anlagen-IT möglich. Das Ergebnis: Es entsteht eine integrierte IT-Infrastruktur, in der alle Ebenen beziehungsweise Integrationsteilnehmer des DIN ISO 62264-Schichtenmodells eigenständig agieren und – ohne Medienbrüche – schnell und flexibel kommunizieren.

Alles im Blick – auch den detaillierten Energieverbrauch
Wenn sich Produkt- und Prozessdaten in einer homogenen Datenbasis vereinen, entfaltet sich der größte Vorteil eines MES: detaillierte Auswertungen zur Qualität und Produktivität im Produktionsprozess in Echtzeit. Der nahtlose Datenfluss zwischen Anlage und IT eröffnet ein breites Spektrum an Kennzahlen, die nicht nur Aufschluss über Bearbeitungszeiten, Nutzungsgrade, Ausschussquoten oder Qualitätskosten geben, sondern auch den Ressourcen- und Energieeinsatz, sowie die Prozessstabilität und Fehlerhäufigkeiten genau beleuchten.

Für die direkte, auftragsbezogene Energieverbrauchsmessung ist das Aufrüsten der GUARDUS Integrationslandschaft ein Leichtes: Ein zusätzlicher Stromzähler am Interface-Baustein der Anlagen leitet seine gesammelten Verbrauchsdaten über das SCADA-Gateway an GUARDUS MES weiter. Hier findet nun die Verknüpfung von Produkt-, Prozess-, Planungs- und Energiedaten statt. Auf diese Weise kann der Zusammenhang von Produktionsauftrag, produzierter Menge und Ausschuss, Maschine und deren Zuständen sowie eingesetztem Werkzeug und Material in Bezug auf den Energieverbrauch transparent werden. Dank dieser Datenbeziehungen ermittelt das GUARDUS Kenzahlen-Cockpit energiebezogene Kennzahlen, wodurch sich präzise Verbesserungsmaßnahmen zur Energiesenkung ableiten lassen. Dazu gehören beispielsweise der Energieverbrauch pro Maschinen, Tag und Mengeneinheit, der Verbrauch für ein Produkt über mehrere Maschinen hinweg oder für eine spezielle Werkzeugkonfiguration während eines Produktionsauftrags.

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Über 27 Jahre Erfahrung im industriellen Fertigungsumfeld haben das System- und Softwarehaus GUARDUS Solutions AG zu einer festen Größe in den Bereichen Qualitäts- und Produktions-Management gemacht. Basis für den Erfolg des international renommierten Unternehmens mit Standorten in Ulm, Quebec (Kanada) und Timisoara (Rumänien) ist das Manufacturing Execution System GUARDUS MES. Diese Lösung bildet die Schnittstelle zwischen der operativen Ebene und den übergreifenden PPS- und ERP-Lösungen. GUARDUS-Lösungen gehören zu den führenden Systemen auf diesem Gebiet und sind bei mehr als 150 Unternehmen im praktischen Einsatz.

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