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Beacons, IoT und Warenwirtschaft

Zentrale für die intelligente Fabrik

Enterprise-Resource-Planning-Systeme in Industrie 4.0-Anwendungen müssen schnelle Folgen von Produktionsschritten unterstützen. Die Fertigung, das Internet of Things und die kaufmänischen Systeme tauschen laufend Daten aus. Mit der klugen Implementierung der richtigen Technologie könnte Industrie 4.0 jedoch halten, was es verspricht: Mehr Effizienz, mehr Wirtschaftlichkeit und mehr Wertschöpfung.




Für das Beispiel in der Serienfertigung sollen 100 Schrauben produziert werden: Im ersten Herstellungsprozess sendet die Fräsmaschine per Beacon alle 15 Sekunden die Anzahl der produzierten Schrauben an die IoT-Plattform. Bei einem Fehler erhält das ERP-System eine Warnung. Bild: Comarch Software und Beratung AG

Der Erfolg der vierten industriellen Revolution hängt nicht alleine von den Maschinen- und Produktionsdaten ab, die jeder Fertigungsprozess heute erzeugt. Schließlich ist Datensammeln kein Selbstzweck. Der Zweck besteht darin, Abläufe effizienter, Produkte besser und Reaktionen schneller zu machen. Damit Maschinen und Prozesse nicht nur mit dem Internet, sondern auch untereinander kommunizieren, braucht es Systeme, in denen die Daten zusammenlaufen und die so alle Komponenten zusammenbringen. Es gibt Enterprise-Resource-Planning-Anwendungen, die auf diese Aufgabe ausgelegt sind. So kann die Warenwirtschaft zum Knotenpunkt der digitalen Fertigung werden, in der Maschinen nicht mehr für jeden Prozessschritt auf menschliche Anweisungen oder eine Programmierung angewiesen sind, sondern sich selbst dynamisch steuern.

Ein Industrie 4.0-taugliches ERP arbeitet prozessorientiert und unterstützt besonders schnelle Folgen von Produktionsschritten, ohne dass Menschen viel eingreifen. Produktionsmaschinen können zum Beispiel regelmäßig eine Statusmeldung absetzen, ob Maschine und Prozess rund laufen. Kommt es etwa zu einem Fehler, landet diese Information automatisch als Warnung im ERP-System. Mitarbeiter können darauf reagieren, indem sie die aktuellen Kapazitäten der Fabrik im ERP prüfen und die Fertigung auf eine intakte Maschine umleiten. Unterhalten produzierende Unternehmen mehrere Produktions- und Verwaltungsstandorte oder wollen den mobilen Zugriff auf ERP-Daten ermöglichen, könnte der Einsatz einer browserbasierten Software zielführend sein. Es müssten in diesem Fall keine lokalen Apps installiert werden. Zudem lässt sich so erreichen, dass alle Anwender jederzeit mit dem gleichen Datenbestand arbeiten sollen. Diese Funktion als ‚Single Source of Truth‘ können gut angebundene ERP-Systeme erfüllen.

Nachrüsten ist oft unwirtschaftlich

Um die Anbindung der Unternehmensanwendung zu erleichtern, sollten die Systeme zur Internet-Kommunikation fähig und mit offenen Schnittstellen ausgestattet sein. So lassen sich nachgeordnete Systeme ebenso wie die der Lieferanten und Kunden ohne Medienbrüche einbeziehen. Die Fertigungsprozesse in einer smarten Fabrik sind dynamisch und flexibel. Wenn das ein Warenwirtschaftssystem nicht von Haus aus unterstützt, ist Nachrüsten schwierig und oft unwirtschaftlich. Denn die Anpassung läuft häufig über undynamische Workarounds, die stetigen Programmieraufwand verursachen und so dem Paradigma einer intelligenten Fabrik widersprechen.

In der Produktion hingegen lassen sich alte Maschinen, die über keine Sensoren verfügen, mit Beacons nachrüsten, die per Bluetooth oder im WLAN Nachrichten über ihren Status versenden. Zwischen Sender und ERP-Lösung vermittelt eine Internet-of-Things-Plattform. Sie verwaltet und integriert Daten, gibt die Geschäftsregeln vor, sorgt für Updates der Unternehmensanwendung, startet und kontrolliert die vernetzten Geräte und filtert in Echtzeit prozessrelevante Daten. Die Business-Logik kann dabei sowohl von der IoT-Plattform als auch vom ERP-System ausgehen – solange eine Synchronisation stattfindet. IoT-Plattform und ERP-System müssen dafür ineinandergreifen. Der Softwarehersteller Comarch bietet alle Komponenten für solche Lösungen inklusive der Beacons als ein aufeinander abgestimmtes Ökosystem an. Die IoT-Plattform setzt auf eine Cloud-Infrastruktur, so dass sich die Kommunikation von Geräten über eine mobile App festlegen, steuern und auswerten lässt.



Der zweite Produktionsschritt des Beispiels Serienfertigung: Der Industrieofen übernimmt den nächsten Produktionsschritt. Ist eine bestimmte Temperatur erreicht, sind die Schrauben fertig. Das zeigt auch das ERP-System an.
Bild: Comarch Software und Beratung AG

Beispiel: Eine Schraube in zwei Schritten herstellen

Ein Beispiel aus der Serienfertigung illustriert den Nutzen solcher Systeme: Ein Kunde bestellt im Online-Shop eines Werkzeugherstellers einhundert Spezialschrauben. Das Bestellsystem leitet den Auftrag weiter an die Fabrik. In der ERP-Anwendung wird ein Produktionsauftrag für die Schraube in der Menge 100 erstellt. Der Produktionsauftrag wird mit sofortigem Startzeitpunkt eingelastet. In diesem Moment werden folgende Daten an die IoT-Plattform exportiert:

Product-ID der Schrauben


    • Menge, die produziert werden soll


    • Arbeitsgang-ID für die Fräsmaschine


    • Arbeitsgang-ID für den Industrieofen

In der Fabrik sind eine Fräsmaschine und ein Industrieofen dafür zuständig, die Schrauben in zwei Arbeitsgängen zu fertigen. Beide Maschinen haben ein E-ink-Display sowie einen Temperatursensor. Die Displays beider Maschinen zeigen deren aktuelle Temperatur an. Bei der Fräsmaschine misst ein Drucksensor, wie viele Schrauben bereits produziert sind. Die Sensoren sind an eine IoT-Plattform gekoppelt. Die Plattform wiederum ist an ein offenes ERP-System angebunden. Die IoT-Plattform sendet der Fräsmaschine Informationen, welches Produkt in welcher Menge produziert werden soll. Die Maschine beginnt mit dem Auftrag. Jedes produzierte Stück wird mithilfe des Drucksensors erfasst. Die IoT-Plattform sendet die aktuelle Stückzahl in Echtzeit an das E-ink-Display. Alle fünfzehn Sekunden wird die aktuell produzierte Stückzahl an das ERP-System gemeldet. Ist die Stückzahl 100 erreicht, wechselt das E-ink-Display zur Ausgangsanzeige und die produzierte Menge wird an das ERP-System gemeldet. Nach dem Fräsprozess stößt die IoT-Plattform den Arbeitsgang im Industrieofen an. Das E-ink-Display des Ofens liefert folgende Information:


    • Temperatur


    • Arbeitsgang-ID


    • Schrauben-ID


    • Menge der fertiggestellten Schrauben

Der Arbeitsgang des Industrieofens beginnt. Erreicht der Ofen für einen definierten Zeitraum eine bestimmte Temperatur, ist der Arbeitsgang abgeschlossen. Die Anzeige wechselt zur Ausgangsansicht (Status bereit) und die produzierte Menge 100 wird an die Warenwirtschaft rückgemeldet. So lässt sich automatische Produktion engmaschig kontrollieren. Ist das ERP-System dazu Multisite-fähig, lassen sich beliebige Standorte in die Prozesse eingliedern. Kaufmännische Abläufe und Fertigung laufen Hand in Hand und weitgehend automatisiert. Und die zentrale Datenhaltung über die Prozesse hinweg, stellt die einheitliche Informationslage im gesamten Unternehmen sicher. Das Beispiel zeigt, dass mit der zielführenden Implementierung passender Technologie Industrie 4.0 halten könnte, was sie verspricht: mehr Produktivität, mehr Effizienz, mehr Wertschöpfung.


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