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Software-Agenten in der Automatisierung

Vom Sensor in die Datenbank

Die direkte Anbindung von Sensorik und Anlagensteuerung an die Leitebene ist eine wichtige Voraussetzung für eine flexible Echtzeit-Kontrolle der Fertigung. Auf diese Weise lassen sich Aufgaben wie präventive Instandhaltung, Qualitätssicherung und Energiemanagement per Software unterstützen.

Bild: IFM

Wer im produzierenden Gewerbe ein effizientes Produktionsmanagement anzielt, sollte frühzeitig neben organisatorischen Fragen auch technische Ansätze berücksichtigen – und damit Maschinen und Anlagen. Hier gilt es einerseits den Maschinenpark am Laufen zu halten und andererseits die Qualität den gewünschten Anforderungen entsprechend auszurichten. Unter diesen Vorgaben muss maximale Produktivität erreicht werden. Ungeplante Maschinenausfälle, plötzliche Qualitätsmängel oder sinkende Produktivität müssen vermieden werden.

Rechtzeitige und richtige Informationen sind die Basis für die dazu notwendigen Steuerungsmaßnahmen. Sie geben den Verantwortlichen die Möglichkeit, gegebenenfalls regulierend einzugreifen, damit ein Vorgang oder ein Prozess so abläuft, wie es gewünscht ist. Die heutige Produktion wird maßgeblich von Maschinen und Anlagen getragen, in denen Steuerungen und Sensoren miteinander arbeiten. Die Steuerungen geben eine Auswahl von zusammengefassten und gefilterten Informationen an übergeordnete Systemlösungen, wie Supervisory-Control-And-Data-Acquisition-Lösungen (Scada) oder Manufaturing-Execution-Systeme (MES).

Direkte Anbindung der Sensorik an das Leitsystem

Unterhalb der Automationsebene erfassen Sensoren Informationen und Zustände an Maschinen und Anlagen, die maßgeblich den Bearbeitungsprozess der Maschine beeinflussen. Aus diesen Daten ableiten zu können, zu welchem Zeitpunkt die Anlage das nächste Mal ausfallen wird, beziehungsweise wie viel Verschleißvorrat noch zur Verfügung steht, ist einer der Schlüssel zu mehr Effizienz in der Werkhalle. Zudem müssen Prozessparameter identifiziert werden, anhand derer sich nachvollziehen lässt, wann bestmögliche Qualität gefertigt wird und welche Energieverbräuche zur Fertigung eines Produktes benötigt werden.

Wenn zusätzlich zu diesen Informationen alle Abweichungen, die außerhalb des erlaubten Toleranzbandes liegen, unmittelbar gemeldet werden, entsteht ein zuverlässiges Abbild der Abläufe in der Werkhalle. Sensoren, die diese Aufgaben übernehmen, müssen zunehmend intelligenter werden und Teilaufgaben, die bislang nur mit Hilfe einer Steuerung gelöst werden konnten, erfüllen. Dabei muss der streng hierarchische Aufbau, Sensorebene, Automationsebene, SCADA, MES, und ERP (Enterprise Resource Planning) Ebene aufgeweicht werden. Sensoren werden dazu mit Hilfe der modernen Kommunikationsmöglichkeiten direkt mit der Softwarewelt verbunden.

In vielen Fällen wird dazu die Anbindung der Sensorebene direkt an das MES oder Enterprise-Resource-Planning-System (ERP) sinnvoll und notwendig. Erst dann lässt sich ein umfassender Überblick zu Maschinen und Anlagen im Sinne eines Total Productive Equipment Management (TPEM) erreichen.

Anforderungen an Scada und produktionsnahe IT

Die Softwarelösungen für Scada- und MES-Aufgaben sollten dazu modular, skalierbar und in beliebiger Kombination auf Einzelmaschinen, Linien, Handarbeitsplätze und gesamte Standorte anwendbar sein. Eine webbasierte Browserfunktionalität kann standortunabhängigen Datentransfer und Datenspeicherung sowie Steuerungsfunktionaliäten für alle Fertigungsprozesse unterstützen, um eine durchgängige Ermittlung aller qualitativen und quantitativen Kennwerte der Produktion zu gewährleisten.

Wichtig ist auch, dass die eingesetzten Lösungen gängige Datenbanksysteme unterstützen und nach Möglichkeit flexibel wählbare Dateiausgabeformate zur Verfügung stellen. So lassen sich unterschiedliche Funktionen für Rückverfolgbarkeit und Produktionsmanagement etablieren, beispielsweise Maschinendatenerfassung (MDE), Kennzahlenermittlung, Auftragsplanung und -steuerung, Prozessverriegelung, Material- und Wartungsmanagement sowie eine bereichübergreifende Wissensdatenbank für Werker und Meisterbüro. Dabei sollte das Wartungsmanagement die Themen Condition Monitoring und Energiemanagement abdecken.

Die Generierung anwenderspezifischer Reports, etwa zu First Pass Yield (FPY), Overall Equipment Effectiveness (OEE), Machinenfähigkeit (CMK) sowie aussagekräftige Fehlerstatistiken sind wünschenswert. Zudem sollten bei Erreichen von gesetzten Grenzwerten Alarmmeldungen generiert werden können.

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