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Die Grundlage für Industrie 4.0 schaffen

Horizontale Integration

Welche Funktionen und Eigenschaften ein Manufacturing Execution-System mitbringen sollte, erklärt unter anderen die VDI-Richtlinie 5600. Aber wie relevant ist das für Industrie 4.0-Anwendungen? In ihrem Konzept MES 4.0 führt die MPDV Mikrolab GmbH Informationen aus beiden Welten zusammen. Dabei wird deutlich, dass der Bedarf produktionsnaher Anwendungen weiter steigen wird.



Bild: ©.schock/Fotolia.com

Was laut VDI-Richtlinie 5600 für MES-Anwendungen gilt, ist auch für Industrie 4.0-Umgebungen von Bedeutung: Ohne horizontale Integration stoßen Fertigungsunternehmen schnell an Grenzen. Produktionsnahe Software nimmt somit bei der Umsetzung von Industrie 4.0-Konzepten heute eine zentrale Rolle ein.

Alles aus einer Hand: Horizontale Integration

Der Anbieter von Manufacturing Execution-Systemen MPDV versteht unter ‚horizontaler Integration‘ die Verknüpfung aller Funktionen und Daten sowohl über die Wertschöpfungsketten hinweg als auch über alle Aufgaben eines MES. Wesentliche Merkmale sind hier der Verzicht auf interne Schnittstellen sowie der modulare Aufbau eines Gesamtsystems aus einer Hand. In der Praxis zeigt sich dies etwa in der Form, dass sowohl Auftragsmeldungen (BDE) als auch Qualitätsprüfungen (CAQ) auf dem gleichen Erfassungsterminal im Shopfloor erfolgen können. Dabei lassen sich beide Funktionen im Idealfall auch in vergleichbaren Dialogen dargestellen, was es dem Werker leichter macht, die Funktionsprinzipien zu lernen und zu verstehen. Zudem erspart er sich den Weg zu einem anderen Prüfplatz.

Die horizontale Integration ist zugleich eine Voraussetzung für den modularen Aufbau einer MES-Lösung. Dies wiederum erleichtert eine sukzessive Einführung des Systems, was gerade bei vielen mittelständischen Unternehmen von großer Bedeutung ist. Zudem können Anwender selbst entscheiden, welche Funktionen für sie relevant sind und die Auswahl an diesen Bedürfnissen ausrichten. Eine spätere Erweiterung ist jederzeit möglich. Des Weiteren lässt sich mit einer modularen, horizontal integrierten-, MES-Lösung wie HYDRA von MPDV eine große Bandbreite an Fertigungsverfahren in unterschiedlichen Ländern und Kulturen flexibel unterstützen.

Mehr aus Daten machen: Korrelierende Auswertungen

Eine weitere zentrale Anforderung an Industrie 4.0-Umgebungen besteht darin, Daten bereichsübergreifend verarbeiten und auswerten zu können. Je komplexer Fertigungslandschaften werden, desto mehr nimmt die Bedeutung korrelierender Auswertungen zu, um die Prozesse möglichst übergreifend zu betrachten und effizient zu betreiben. Denn erst durch die kontextbezogene Verknüpfung von Daten werden daraus nützliche Informationen und schließlich Wissen. Dieses bildet die Grundlage für nachgelagerte Prozessverbesserungen.

Grundlage für Lastspitzenmanagement

In Zeiten hoher Energiepreise und komplexer Kostenentlastungsmodelle profitieren Fertigungsunternehmen zunehmend von Hilfsmitteln zur Erfassung und Auswertung von Energieverbräuchen. In einem integrierten MES mit entsprechendem Funktionen können Energiedaten zudem mit anderen Informationen aus der Fertigung korreliert werden, zum Beispiel mit abgearbeiteten Aufträgen oder dem Maschinenstatus. Daraus lässt sich ermitteln, welche Arbeitsschritte energieintensiv sind und welche Maschinen viel Energie verbrauchen. Eine energieoptimierte Planung, zum Beispiel zur Vermeidung von Lastspitzen, kann mit einer horizontal integrierten Lösung gut umgesetzt werden, da Daten aus vielen Bereichen miteinander verknüpft werden können.

Der Mensch bleibt weiterhin im Mittelpunkt

Auch in der Industrie 4.0 bleibt qualifiziertes Personal eine wichtige Ressource. Mit einer integrativen Datenhaltung können die in der Personalzeiterfassung über Kommt-/Geht-Stempel beziehungsweise Schichtpläne erfassten Anwesenheits- und Fehlzeiten mit den Buchungen in der Fertigung abgeglichen werden. Hieraus lassen sich neben vielen Auswertungen auch prämien- und leistungsbasierte Entlohnungssysteme aufbauen. Durch eine auftragsabhängige Personaleinsatzplanung können die zur Verfügung stehenden Mitarbeiter gemäß ihrer Qualifikation eingesetzt werden. Dies ist gerade mit Blick auf immer kleinere Losgrößen von enormer Bedeutung. Dabei ist in der Praxis zu beobachten, dass Maßnahmen wie diese in ihrer Summe die Motivation der Mitarbeiter fördern.

Qualitätsmanagement im Shop Floor

Die Qualität der hergestellten Produkte wird auch im Industrie 4.0-Zeitalter von zentraler Bedeutung sein. Mit einem integrierten MES können Fertigung und Qualitätssicherung quasi parallel ablaufen. Nach definierten Intervallen, zeit- oder taktbasiert, können Prüffälligkeiten automatisch ermittelt und anstehende Prüfungen direkt am BDE-Terminal signalisiert werden. Zur weiteren Automatisierung von Qualitätsprüfungen können auch erfasste Prozessdaten wie Temperatur, Druck-, Durchflussgeschwindigkeit herangezogen werden, die nach einer Maschinenanbindung ebenso zur Verfügung stehen. Der Lohn der Maßnahmen: eine Verbesserung beziehungsweise Stabilisierung der Qualität.



Betriebsdaten(erfassung) und Qualitätssicherung in einem System erspart Zeit und Aufwand. Bild: MPDV Mikrolab GmbH

Instandhaltung nach Maß

Mit einer umfassenden MES-Lösung lassen sich alle fertigungsnahen Ressourcen in einem System verwalten. Dazu gehören neben den Maschinen auch Werkzeuge und sonstige Fertigungshilfsmittel. In einer gemeinsamen Datenbank können Ressourcen übergreifend geplant und ausgewertet werden. Beispielsweise ist eine Verfügbarkeitsprüfung für Werkzeuge bei der Planung eines Auftrags im Leitstand ebenso möglich wie die Prüfung, ob während der geplanten Nutzung eine Wartung oder Instandhaltung ansteht. Die zentrale Erfassung von Takten und Nutzungszeiten ermöglicht zudem eine bedarfsgerechte und vorbeugende Instandhaltung von Maschinen und Werkzeugen. Dadurch erhöhen sich meist sowohl Auslastung als auch Standzeiten der Werkzeuge.

Von der Planung zur Steuerung

Auch dezentral organisierte Systeme, wie sie viele Industrie 4.0-Szenarien vorsehen, brauchen Vorgaben und in gewissem Maße auch eine Planung beziehungsweise Steuerung. Erst durch die direkte Anbindung des Shop Floors wird jedoch aus der Planung eine punktgenaue Fertigungssteuerung. Unerwartete Ereignisse lassen sich früh erkennen und die verantwortlichen Mitarbeiter können zeitnah reagieren. Sollte beispielsweise eine Maschine ausfallen, kann mittels grafischer Feinplanung im ME-System geprüft werden, welche Alternativen zur Verfügung stehen und wie sich das auf die Gesamtheit aller Aufträge auswirkt. Neben der Planung auf Basis der Verfügbarkeit von Maschinen und Werkzeugen können mit einer integrierten MES-Lösung auch weitere Ressourcen berücksichtigt werden: zum Beispiel Personal, Materialbestand oder Energieverbrauch. So führt der bessere Überblick in der Fertigung zur Steigerung der Reaktionsfähigkeit.

Die zunehmende Vernetzung, die sich im MES-Umfeld als horizontale Integration darstellt, rückt den Fokus stetig in Richtung der Fertigungs-IT. Auch die technologischen Innovationen sorgen dafür, dass viele Hürden sukzessive verschwinden. Der Trend zu selbstregelnden Systemen in den Fabrikhallen dürfte anhalten. In der Industrie 4.0 wird für Produktionsverantwortliche der ungehinderte Zugriff auf alle relevanten Daten umso wichtger. Hierfür sind MES-Anwendungen herrvorragend geeignet.

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