In einer Vision zu Industrie 4.0 kommunizieren Anlagen und Maschinen autonom, um die Produktion zu steuern. Um den Austausch von Informationen nahezu in Echtzeit zu ermöglichen, bedarf es einer performanten Infrastruktur. Der Process Automation Controller von ZNT Richter kann als Bindeglied zwischen Maschinen und Manufacturing Execution-Ebene fungieren.

Bild: © svedoliver / Fotolia.com

Industrie 4.0 setzt auf sich selbst steuernde Systeme, sprich die Maschinen kommunizieren ohne Eingriffe miteinander. Das Ergebnis soll eine verschlankte, kostengünstigere Fertigung von Kleinstserien sein. Innovative Schnittstellenkommunikation zwischen einem Manufacturing Execution System (MES) und der Fertigungsebene kann die Umsetzung von Industrie 4.0 erleichtern, indem sie die Voraussetzung für eine umfassende und stabile Vernetzung intelligenter Maschinen sicherstellt. Das bedeutet: Flexibilität in der Produktion auf Knopfdruck, und zwar dann, wenn der Kunde es wünscht und nicht die Produktion. Das ist regelrecht eine Revolution in den Werkhallen und eine große Herausforderung für die im Hintergrund arbeitende Software, sei es das Enterprise Resource Planning-System (ERP), das MES oder die Automatisierungslösung. Das Zusammenspiel der einzelnen Lösungen muss intelligenter aber nicht komplexer werden.

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Echtzeitdaten noch wichtiger als bislang

Noch wichtiger wird, dass Informationen in Realtime zur Verfügung stehen. Dies kann ein MES leisten. Doch in komplexen Fertigungsprozessen, wenn unterschiedliche Faktoren zu berücksichtigen sind, kann dies zur Überlastung und Verlangsamung des Systems führen, wenn die Verarbeitung der relevanten Daten im MES stattfindet. Hier setzen Process Automation Controller an, wie ‚Pac‘ der ZNT Richter-Unternehmensgruppe. Es handelt sich um ein konfigurierbares Tool für die Equipment Integration. Process Automation Controller sind Implementierungsplattformen, die über Schnittstellen verfügen und als Bindeglied zwischen den einzelnen am Prozess beteiligten Maschinen und der MES-Ebene fungieren.

Mehr als nur eine Schnittstelle

Die Aufgaben dieser Controller gehen dabei über die einer reinen Schnittstellenkomponente hinaus. Process Automation Controller können neben der Datenintegration und Aggregation auch umfangreiche Automatisierungsaufgaben auf Zellenebene übernehmen, wie zum Beispiel übergreifende Fertigungssteuerung, Integration verschiedener Systemen auf MES-Ebene – zum Beispiel Materialflusssteuerung, Rezeptverwaltungssysteme, Qualitätssicherung – sowie Prozessregelungen und -optimierungen. Ihre zentrale Aufgabe ist es, die MES-Ebene von maschinentyp-spezifischen Automatisierungsabläufen zu entlasten, und zwar sowohl bezüglich des Echtzeitverhaltens als auch aus Komplexitätsgesichtspunkten. Die mittels Controller angeschlossenen Maschinen können im Bedarfsfall vom MES abgekoppelt werden. So sind flexible Start- und Stop-Zyklen der Anlage möglich, ohne dass dabei der gesamte Produktionsprozess zum Erliegen kommt oder das MES überfrachtet wird. Zudem kann dort die Vorverarbeitung und Aufbereitung von Prozess- und Messdaten erfolgen und die Rohdaten direkt in eine Prozessdatenbank geschrieben werden. Releasewechsel sind kurzfristiger möglich, wie dies auf Shop-floorebene oftmals erforderlich ist.

Ergänzung für anspruchsvolle Branchen

Process Automation Controller verstehen sich als eine wichtige Ergänzung eines MES, vor allem in anspruchsvollen Produktionsumgebungen zum Beispiel im Halbleiter-Umfeld, der Medizintechnik oder im Bereich Automotive. In diesen Branchen sind die Anforderungen an die Qualitätsstandards sehr hoch. Zudem sind hier die Einflussfaktoren auf die jeweiligen Fertigungsschritte komplex, wodurch es jederzeit zu Verzögerungen kommen kann. Da nicht alle Bediener den vollen Funktionsumfang eines Process Automation Controller nutzen, besteht die Möglichkeit, spezifische Oberflächen für verschiedene Benutzerklassen zu entwerfen. So kann für den jeweiligen Nutzer auch ein entsprechender Funktionsumfang bereitgestellt werden. Die Administrationsoberfläche bietet die Möglichkeit, alle verfügbaren Daten zu einem bearbeiteten Material abzurufen und anzuzeigen. Darüber hinaus kann in Echtzeit in die Bearbeitung eingegriffen werden, zum Beispiel durch Änderung von Parametern beziehungsweise Triggern von Funktionen.

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Im Blick: Verbesserung der Performanz

Process Automation Controller können die Performance von Systemen auf MES-Ebene verbessern durch die autonome Übernahme von maschinentyp-spezifischen Steuerungsaufgaben. Sie sind ein ergänzendes Werkzeug auf dem Weg in Richtung Industrie 4.0 zur umfassende Vernetzung und intelligenten Maschinenkommunikation in anspruchsvollen Fertigungsumgebungen.

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