Hohe Liefertreue durch Maschinen-Integration

Die Spritzgießmaschinen der Firma Arburg werden optional mit einem integrierten embedded OPC UA-Server geliefert. Dadurch lässt sich bei der Einrichtung von Anlagen beim Anwender vor Ort der Aufwand für Installation und Inbetriebnahme senken. Zudem vereinfacht der Einsatz von Standard-Schnittstellen die Integration in übergeordnete IT-Anwendungen wie Enterprise-Resource-Planning-Lösungen oder Manufacturing-Execution-Systeme. Bei der Entwicklung griff der Maschinenbauer auf ein OPC UA-Toolkit zurück.

Bild: Arburg

Mit der Herstellung von Kunststoff-Spritzgießmaschinen hatte das 1923 gegründete Familienunternehmen Arburg Anfang der fünfziger Jahre zunächst gar nichts zu tun: Arburg stellte damals Blitzlichtgeräte für den internationalen Markt her. Doch funktionierten die ‚Blitzer‘ aufgrund von Kriechströmen nicht mehr richtig. Als Lösung sollten die Verbindungsstecker mit einem Kunststoffmantel versehen werden. Nur gab es dafür keine geeignete Maschine. Das Unternehmen konstruierte und baute die Maschine also selbst.

Dieser Schritt führte dazu, dass der Maschinenbauer zu einem der weltweit führenden Hersteller hochwertiger Spritzgießmaschinen aufstieg. In vielen Branchen und Lebensbereichen kommen heute Produkte aus spritzgießfähigen Materialien wie Kunststoff, Metall und Keramik zum Einsatz, die mit der Technologie des Unternehmens hergestellt werden. Dazu zählen Mobiltelefonschalen, sterile Behälter, Verkleidungs- und Schalterteile oder Airbags. Der Maschinenbauer bietet individuelle und branchenspezifische Spritzgießlösungen aus einer Hand, von Spritzgießmaschinen über Robot-Systeme und Turnkey-Lösungen bis hin zur Produktionsoptimierung.

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Das Produktprogramm umfasst hydraulische, hybride und elektrische Maschinen, die sich individuell ausstatten lassen: von der Basis- bis hin zur High-End-Maschine. Die Robot-Systeme, seien es lineare Robot-Systeme, Picker oder Sechs-Achs-Roboter, werden in eine zentrale Selogica-Steuerung integriert, um die Inbetriebnahme durch geringe Rüst- und Einrichtzeiten zu erleichtern.

Kennzahlen-Analyse für bessere Maschinen-Auslastung

Das Leitrechnersystem ermöglicht eine durchgehende Planung und Steuerung der Fertigung. Das kann für Anwender Vorteile im Hinblick auf Produktqualität und Stillstandzeiten bedeuten: Unabhängig von Hersteller, Baujahr und Fertigungsprozess sind Spritzgießmaschinen und Produktionsanlagen in das Steuersystem integrierbar. Der Anwender kann so Artikel-, Werkzeug- und Materialstammdaten zentral verwalten, Auftragsfortschritt, Maschinenzustand, Prozessparameter und Alarme online erfassen, und Kennzahlen zu laufenden Aufträgen, Schichten sowie Produktionsqualität ermitteln. Diese umfassende Integration erfolgt im Hintergrund über eine OPC UA-Anbindung zwischen Leitrechnersystem und Maschine. Als Ergebnis kann der Benutzer Kapazitäten aufgrund verlässlicher Daten bestmöglich auslasten, was auch der Liefertreue zugute kommt.

Von der Maschine in den Leitrechner

Arburg hat die Technologie ‚Spritzgießen‘ durch konsequente Produktentwicklung immer wieder mitbestimmt. Das Umspritzen von Einlegeteilen, das Mehrkomponenten-Spritzgießen und die horizontal frei verschiebbare Spritzeinheit sind Beispiele der Entwicklungen des Unternehmens. Auch im Bereich der industriellen Datenkommunikation über OPC engagiert sich der Betrieb: Als im Jahr 2009 nach einer Lösung für die Anbindung des Leitrechnersystems an die Spritzgießmaschinen gesucht wurde, entschied man sich für OPC UA: „Wir brauchten einen anerkannten, internationalen Standard und fanden ihn in Form von OPC Unified Architecture“, sagt Michael Vieth, Gruppenleiter TA-Leittechnik bei Arburg.

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Plattformunabhängig durch Standardisierung

Der Maschinenbauer hat eine untypisch hohe Fertigungstiefe von rund 60 Prozent, sogar Hard- und Software für die Steuerung der Spritzgießmaschinen werden im eigenen Hause hergestellt. Dennoch gab es im Bezug auf die Anschaffung eines OPC UA-Toolkits wenig Diskussion. „Wir waren uns schnell einig, dass wir uns auf unsere Leittechnik-Kernkompetenz konzentrieren sollten, nicht auf das Programmieren der untersten OPC UA-Schichten. Darüber hinaus hatten wir eine Deadline, und diese war nur mit Hilfe eines OPC-Toolkits zu schaffen, welches den Einsatz des Echtzeitbetriebssystems VX Works von Wind River unterstützt“, erläutert Vieth.

Der mit dem OPC UA VX Works Server Toolkit der Firma Softing entwickelte Embedded OPC UA-Server läuft unter dem Windriver-Betriebssystem auf der Visualisierungs-CPU der Selogica-Steuerung und ermöglicht die Kommunikation mit der Außenwelt, sowohl mit einem Arburg-Leitrechnersystem als auch mit Drittsystemen. Der für den Einsatz im Leitrechnersystem des Spritzgieß-Anbieters entwickelte OPC UA-Client läuft in einer Java-Umgebung. Das zeigt die Plattformunabhängigkeit des OPC UA-Standards.

Und genau so wie Anwender über OPC UA ihre eigenen Leitrechnersysteme an die Spritzgießmaschinen anschließen können, kann im Gegenzug das Leitrechnersystem Spritzgießmaschinen von Drittfirmen über das Standard-Protokoll ansprechen. „Obwohl wir offensichtlich eine der ersten waren, die das OPC UA VX Works Server Toolkit von Softing eingesetzt haben, verlief die Entwicklung des OPC UA-Servers ohne Probleme. Fragen wurden schnell und akkurat vom Kundensupport beantwortet, wenn notwendig in Abstimmung mit der Entwicklung“, sagt Armin Ruoff, zuständiger Software-Entwickler bei Arburg.

Mehr Zeit für wertschöpfende Tätigkeiten

Das Leitrechnersystem wurde als modulare Produktionsmanagementlösung konzipiert. Bei der Entwicklung des Funktionsumfangs stand die Unterstützung einer sicheren und wirtschaftlichen Produktion im Fokus. Eine flexible und schnelle Reaktion auf Anforderungsänderungen ist eine wichtige Voraussetzung. Die zentrale Online-Datenerfassung und Verarbeitung von Maschinen- und Auftragsdaten auf der Basis von OPC UA sorgt für den dazu notwendigen Überblick in der Fertigung und bietet noch weitere Vorteile: Der Anwender kann auf die manuelle Erfassung von Maschinen- und Betriebsdaten verzichten. Dadurch wird Zeit für andere, wertschöpfende Tätigkeiten wie die Produktionsplanung und -organisation frei.