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Manufacturing IT

Integrationsplattform zur industriellen Prozesslenkung

Zur Sicherung der Fertigungsziele streben immer mehr Betriebe die Vernetzung vormals isolierter Arbeits- und Prüfplätze an. Produktionsnahe Rechner- und Software-Systeme übernehmen die Integration der Daten und ermöglichen schnellere, zielgeführte Führungs- und Steuerungsentscheidungen. Zur Prozesslenkung organisieren sie die Kommunikation über Maschinen- und Prozessgrenzen hinweg und schaffen damit gleichzeitig eine zukunftsfähige Basis für Industrie 4.0-Anwendungen.



Bild: Mesas q.i.s. GmbH

Wenn Bauteile in ihrer Gesamtheit qualitativ beurteilt werden müssen oder die Qualitätsziele innerhalb ganzer Prozessketten sicher gesteuert werden sollen, bilden heterogene Einzelanwendungen oft Kommunikationsbarrieren, die auch eine durchgängige Automatisierung erschweren. In der Praxis werden daher oft überbrückende Systeme nachgefragt, die Teilprozesse in einer gemeinsamen Informationsverarbeitung zusammenführen und für übergeordnete Steuerungsfunktionen verwertbar machen. Die Mesas quality improving systems GmbH arbeitet im CAQ-Engineering seit langem an der Schnittstelle zwischen Maschinen und Systemen. In vielen Unternehmen wurde bereits die M2M-Kommunikation realisiert und Fertigungseinheiten für Automatisierungszwecke mit messender sowie steuernder Intelligenz ausgerüstet und vernetzt. Dies reicht von der datenbasierten Steuerung einzelner Arbeitsplätze bis zur Zusammenführung von über 150 Rechnereinheiten in einer Werkhalle.

Homogenisierung von Prozessdaten

Die verschiedenen Bearbeitungs- und Prüfsysteme sowie die zunehmende maschinenintegrierte Intelligenz liefern Daten sehr uneinheitlicher Qualität und Struktur. In der Regel stellen sie singuläre, vertiefte Ergebnisse über einen Teilausschnitt bereit. Oft fehlen komfortable Ausgabe- und Auswertefunktionen. Um kooperierende Informationsstrukturen aufzubauen, müssen die Daten daher vereinheitlicht und übergabefähig für die vorgesehenen Zielsysteme aufbereitet werden. Empfänger können andere Arbeitsplätze sein oder eine übergeordnete Funktionalität, die größere oder kleinere Produktionsbereiche überwacht und regelt.

Es kann aber auch eine zentrale Monitoring-Instanz innerhalb der Produktion wie ein MES oder Datenempfänger auf der Auftrags- verwaltungsebene sein. Dies stellt komplexe Anforderungen an die eingesetzte Software und die Industrierechner, die der Anbieter in einer fast dreißigjährigen Ausrichtung auf solche Anwendungen entwickelt hat. Die Schwierigkeit liegt nicht nur in der Divergenz von Messdaten, Maschinenprotokollen, per RFID eingelesenen Kennungen oder anderen Daten-Samples, die alle ohne Verlust an Qualität und an differenzierter Aussagekraft homogenisiert werden müssen. Um schnelle Korrekturen am Prozess sicherzustellen, sollten die Daten andererseits in Echtzeit erfasst und sofort in Steuerimpulse umgesetzt werden.

Übergeordnete Steuerungsfunktionalität nach Maß

Für höhere Organisation der Daten setzt Mesas seine fertigungsnahe Software MQMD ein. In Verbindung mit einem Industrierechner baut MQMD eine übergeordnete Steuerungssystematik auf, an die Subsysteme per Schnittstelle angebunden sind. Die Lösung verarbeitet systemübergreifend vielfältige Prozessdaten: Die Software analysiert, verdichtet, visualisiert und wertet aus für ein differenziertes Reporting. Warn- und Eingriffsgrenzen, Statusberichte und Trendmeldungen, aber auch visuelle Rückkopplungsfunktionen ermöglichen die Überwachung und Bewertung paralleler und sukzessiver Prozesse. Redundanzen und Kommunikationslücken können entfallen. Qualitätsziele werden hierarchisch oder dezentral unterstützt. Die Anwendung ermöglicht eine individuell konfigurierte SPC-Systematik: Abgestimmt auf Projekt- oder Unternehmensziele können alle Funktionen in einem nach Pflichtenheft definierten Standard zur Verfügung gestellt werden. Die Daten der angeschlossenen Mess- und Arbeitsplätze münden so in einer einheitlichen, bedarfsgerecht anpassbaren Oberfläche. Dieser betriebliche Standard gilt je nach Vorgabe für einzelne Systeme oder Bearbeitungslinien, aber auch abteilungs- und standortübergreifend.

Regelkreise für Kurz- und Langzeitprozessfähigkeit

Die Datenbasis dient als Entscheidungsgrundlage für das Management. Sie ermöglicht die angestrebten Kurzzeit- und Langzeit-Verbesserungen der überwachten Maschinen und Prozesse. Während automatisierte Systeme die kontinuierliche Qualität über eine eigene Korrektursteuerung sichern, sind viele vorhandene Applikationen nicht ausreichend automatisierungsfähig oder nicht mit eigener vertiefter Datenauswertung ausgestattet. Das überbrückt der Systemanbieter mit einem Rechnersystem, das die notwendige Automatisierungskapazität und Software-Tiefe bereitstellt und das die Maschine auf der Basis aller integrierten Daten steuert. Auch mehrere an einem Qualitätsziel beteiligte Maschinen können in die Sicherung der Prozessfähigkeit eingebunden werden. Das System muss dazu verschiedene End-to-End-Konfigurationen über Schnittstellen zusammenführen. Für die direkte Maschinensteuerung kann der CAQ-Anbieter auf eine eigene Bibliothek von über 500 Treibern zurückgreifen und Schnittstellen zu unterschiedlichen Systemen mit reduziertem Aufwand umsetzen.

Industrierechner für solche Vernetzungsaufgaben müssen für den Anschluss von Maschinen und Systemhardware konzipiert und multifunktional je nach Aufgabe auszurüsten sein. Die neue Generation der Rechner ist insbesondere auf die Anforderungen in kommenden Industrie 4.0-Anwendungen ausgelegt. In ihrer Leistungsstärke, den Schnittstellen und Ankopplungsmöglichkeiten sind die Systeme für ein breites Feld an M2M-Aufgaben vorbereitet. Zum Aufbau einer weitreichenden Integrationsplattform bietet der Systemhersteller an, ein Konzept aus Rechnern, Software sowie Oberflächen und Schnittstellen zu entwickeln.

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