Nutzen und Einrichtung von Machine-to-Machine-Anwendungen

Automatische Kommunikation
zwischen Maschinen

In der automatisierten Produktion müssen Werker nicht mehr in jeden Ablauf selbst eingreifen. Vieles können die Maschinen unter sich ausmachen. Mit Machine-to-Machine-Kommunikation im Sinn eines automatisierten Datenaustausches zwischen Leitstand, Maschinen und Anlagen lassen sich Prozesse rationalisieren, die Produktivität steigern und viele Fehler vermeiden.

In der Serienproduktion werden Produkte oder Komponenten von Maschine zu Maschine transportiert, häufig in weltweit verteilten Werken. Durch M2M-Kommunikation lassen sich dabei anfallende Daten einem Produkt zuordnen, um nachgelagerte Produktionsschritte zu adaptiven Reaktionen zu befähigen. Eine standardisierte Weitergabe der Produkt- und Prozessdaten entlang der Produktionskette hilft dabei, einen hohen Grad an Automatisierung zu erreichen. So kann beispielsweise die Produkt- bzw. Materialverfolgung durch die gesamte Linie sowie die Bereitstellung beziehungsweise Protokollierung von produktionsrelevanten Daten als autonomer Ablauf eingerichtet werden.

Lückenlose Informationskette

Damit eine M2M-Anwendung bei jedem Prozessschritt die anfallenen Daten dem jeweiligen Teil zuordnet, muss der Datentransport ebenso sorgfältig gestaltet werden wie die automatische Identifizierung des Teils etwa via RFID, Smart Label oder Barcode. Darüber hinaus ist oft eine Kombination von zentraler und dezentraler Datenhaltung für die prozess- und produktbezogenen Daten empfehlenswert. Neben der zentralen Speicherung für übergreifende Unternehmensprozesse können die Daten das Bauteil begleiten, um an jeder Prozessstation aktuell zur Verfügung zu stehen. Dabei müssen die Stationen nicht unbedingt an ein Netzwerk angebunden sein. Führt jedes Teil seinen ‚Datenrucksack‘ mit sich, lässt sich das Potenzial automatisch geregelter Prozesse ausschöpfen. Sämtliche Daten stehen dort bereit, wo die darauf basierenden Regeln angewendet werden. Bei komplexen Baugruppen mit zahlreichen Teilen müssen die Daten der Komponenten ab einem Punkt zusammengefasst werden. In der Form, wie die physischen Teile logistisch zusammenfließen, fließen Teile- und zugehörige Prozessdaten in die Stückliste ein.

Anwendung und Nutzen

Geregelte Prozesse auf Basis von M2M-Kommunikation dienen häufig dazu, die Produktion wirtschaftlicher zu machen, also die Qualität zu erhöhen und die Kosten zu senken. Hier einige dafür typische Anwendungen:

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Absicherung der Qualität: M2M-Datenaustausch trägt wesentlich dazu bei, Fehlproduktionen zu vermeiden. Es wird automatisch sichergestellt, dass alle notwendigen Prüfschritte erfolgreich durchlaufen werden und in jeder Produktionsphase nur richtige Teile (korrekte Bauteil-Version mit korrektem Verbau-Status) einer Maschine zugeführt werden.

Reduktion von Schadensfolgen: Die Folgekosten, die bis zu Rückrufaktionen ganzer Chargen führen können, können mithilfe einer M2M-Anwendung vermieden werden. Lieferanten können bereits übergebener Teile im Nachhinein als Schlechtteile melden. Durch sogenannte ‚Blacklists‘ lassen sich die Schlechtteile während des Produktionsverlaufs lokalisieren und frühzeitig dem Produktionsprozess entziehen.

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Das Manufacturing Execution System (MES) HYDRA optimiert Produktionsprozesse für Fertigungsunternehmen, um Wettbewerbsvorteile zu erzielen. ‣ weiterlesen

Vermeidung von Mehrfachmessungen: Prüfungen sind keine wertschöpfende Tätigkeit und Messeinrichtungen sind teilweise sehr teuer. Stehen Messwerte aus einem vorgelagerten Produktionsschritt zur Verfügung, können sie zur Bewertung der Teilequalität herangezogen werden. Darüber hinaus kann eine gegebenenfalls notwendige Prüfung am Ende der Produktionskette entfallen.

Automatische Nachregulierung von Prozessen: Bei automatisch geregelten Prozessen können sich die Prozessschritte auf die Qualität der Vorprodukte einstellen. Beispielsweise kann sich, abhängig von der Plastizität des Rohmaterials, die Geometrie der Teile geringfügig unterscheiden. Mit M2M-Kommunikation kann im nachfolgenden Prozess darauf reagiert werden, sofern sich die Teile innerhalb der geforderten Toleranzgrenzen befinden. Der Prozess in der nachfolgenden Maschine braucht nur automatisch nachreguliert werden.

Herausfordernde Einrichtung

Um eine M2M-Applikation im Unternehmen einzuführen, ist eine komplexere IT-Infrastruktur zur Steuerung der Produktion erforderlich. Damit die Produktion nicht vom IT-System abhängig ist, muss sichergestellt werden, dass Ausfälle zu keinem Produktionsstillstand führen. Hochverfügbarkeit wird ebenso unverzichtbar wie eine parallele Haltung der Daten zentral und zeitgleich lokal an der Anlage. So kann ein Single-Point-of-Failure die Produktion nicht lahmlegen. Fehlerhafte Daten oder eine fehlerhafte Teiledatenzuordnung können zu Fehlproduktionen führen. Einmal verbaut kann das teure Rückrufaktionen nach sich ziehen. Qualitätsgesicherte Software mindert die Risiken erheblich. Manuelle Fehler werden durch ausgereifte Automatisierungslösungen minimiert. Sind Leitstand, Datenbank oder Netzwerk zu langsam oder wird die Datenverbindung unterbrochen, muss die Anlage auf Daten warten, was die Fertigung bremst. Das lässt sich durch performante sowie lokal verfügbare Lösungen vermeiden.

Alexander Meisinger ist im Bereich Manufacturing Software bei Stiwa Automation GmbH tätig.