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Digitale Fabrik wird Realität Software ermöglicht Vernetzung unterschiedlichster Produktionsmaschinen

Autor / Redakteur: Martin Wieland / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Obwohl fast täglich in Berichten zu lesen ist, was digitale Fabriken in Zukunft leisten könnten, ist in der Praxis derzeit noch wenig bis nichts zu sehen. Eine Münchner Entwicklung ermöglicht nun erstmals die einheitliche Verbindung von unterschiedlichsten Produktionsmaschinen mit Unternehmensanwendungen.

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Um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern oder die Transparenz zu erhöhen, benötigen Fertigungsunternehmen detaillierte Informationen über ihre Fertigungsprozesse.
Um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern oder die Transparenz zu erhöhen, benötigen Fertigungsunternehmen detaillierte Informationen über ihre Fertigungsprozesse.
(Bild: Siemens)

Um die Produktionskosten zu ermitteln, die produzierte Qualität nachzuweisen, die Kapazitätsauslastung festzustellen oder die Transparenz zu erhöhen, brauchen Fertigungsunternehmen detaillierte Informationen über ihre Produktionsprozesse (Bild 1). Obwohl viele Technologien eine einfache Lösung dieser Aufgabe versprechen, führt deren Einführung in der Praxis häufig zu unüberwindlichen Hürden.

Im Gegensatz zur mittlerweile sehr homogenen IT-Infrastruktur von Produktionsunternehmen zeigt sich auf der Fertigungsebene ein anderes Bild: Dort findet man eine gewachsene Struktur mit verschiedensten Maschinen von verschiedenen Herstellern. Diese Anlagen verfügen weder über eine standardisierte Hardware noch arbeiten sie mit Kommunikationsprotokollen, die es ihnen ermöglichen würden, Daten miteinander oder mit Unternehmenslösungen auszutauschen. Die Vernetzung erfolgt in vielen Betrieben oft noch nicht in dem Maße, wie es für Industrie 4.0 notwendig wäre (Bild 2).

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Stand der Technik

Bild 3 zeigt die bekannteste Technik, nämlich die Verwendung von Maschinendaten-Erfassungssoftware (1) und Zusatzgeräten (2), die mit digitalen und analogen Ein- und Ausgängen (3) der Maschine verdrahtet werden. Abgesehen von den Kosten für die Geräte und dem Aufwand, die Ein- und Ausgänge (I/O) zu suchen (wenn überhaupt noch vorhanden), liefern solche Lösungen nur einfachste Ausgabedaten.

Herstellerspezifische Lösungen

Für viele Maschinentypen sind auch Lösungen erhältlich, bei denen die Maschine mit der Software des jeweiligen Herstellers auf einem PC kommuniziert. Neben den Vorteilen, dass keine zusätzliche Hardware benötigt wird oder Änderungen an der Maschine notwendig wären, liefern solche Systeme auch hochwertige Ergebnisse. Oft ist es auch möglich, die Software so anzupassen, dass sie mit einer Unternehmensanwendung verbunden werden kann.

Wird nur ein Maschinentyp verwendet, ist das perfekt. Werden jedoch wie in Bild 4 zu sehen, Produkte von verschiedenen Herstellern (1, 2, 3) verwendet, erfordert das für jeden Gerätetyp eine eigene Lösung. Das führt zu vielen Systemen mit vielen Ausgaben, hohem Wartungsaufwand und teuren Anpassungen. Da diese Anwendungen nicht untereinander kommunizieren können, ist ein Datenaustausch zwischen verschiedenen Gerätetypen nicht möglich.

Standardprotokolle für die Kommunikation

Natürlich gibt es auch eine Reihe von Standardprotokollen für die Kommunikation von technischen Einrichtungen mit der IT-Infrastruktur (Bild 5). Neben OPC (2) ist zum Beispiel MT-Connect (1) für den US-Markt zu nennen. Diese Lösungen setzen jedoch voraus, dass alle Teilnehmer den jeweiligen Standard unterstützen, was bei älteren Maschinen oft nicht der Fall ist. Auch neueste Produkte unterstützen nur einen von vielen Standards.

Alle Produktionseinheiten so umzubauen, dass sie einen einzigen Standard unterstützen, führt außer zu astronomischen Kosten auch zu kundenspezifischen Maschinen mit allen bekannten Problemen im Hinblick auf Gewährleistung, Service und Erweiterbarkeit.

Auch dort verhindert die fehlende Datenaustausch-Möglichkeit wegen unterschiedlicher Standards eine Kommunikation zwischen den verschiedenen Endgeräten.

Bei allen möglichen Varianten ist zu berücksichtigen, dass technische Geräte in der Lage sind, eine Vielzahl von Daten aus verschiedensten Bereichen zu liefern.

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