Smart Factory

Als zentrale Drehscheibe für Fertigungsdaten bildet ein MES System die Basis für die Smart Factory. Die Konsolidierung, Anreicherung und Analyse von Produktionsdaten in einem fabrikübergreifenden System ermöglicht Industrieunternehmen eine Erhöhung der Planungsgenauigkeit, die Verbesserung der Prozess- und Produktqualität, eine verbesserte Anlagenverfügbarkeit sowie eine übergreifende und echtzeitnahe Prozesstransparenz.

Maßgeblich für die IT-gestützte Produktionssteuerung und -überwachung ist die enge Verzahnung von Prozessplanung, Anlagenplanung und Produktions-IT Planungen. Erst aus dem spezifischen Prozessanforderungen lassen sich die notwendigen funktionalen Anforderungen an das SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) und das Fertigungsleitsystem (Manufacturing Execution System, MES) ableiten. Die prozess- und kundenspezifische Betrachtung bildet daher immer die Grundlage der funktionalen Auslegung der Systeme in unseren Konzeptplanungen.

Sind die funktionalen Anforderungen – hier sei das Beispiel Werkerführung genannt - mithilfe von Use Cases beschrieben, bestimmen wir gemeinsam mit unseren Kunden die nichtfunktionalen Anforderungen. Diese teilen sich wiederum in technische Anforderungen, beispielsweise Anforderungen an die Ausfallsicherheit, sowie nichttechnische Anforderungen wie beispielsweise die Bereitstellung von Training und einem Hotline Support auf. Die nichtfunktionalen Anforderungen werden sowohl durch die funktionalen Anforderungen aber auch durch interne IT-Richtlinien unserer Kunden sowie durch übliche Marktstandards beeinflusst.

In der modernen Welt der Produktions-IT werden je nach Unternehmen Funktionen wie Instandhaltung und Lagerverwaltung in ganz unterschiedlichen Systemen abgebildet. Instandhaltungsaufgaben können beispielsweise im ERP System, im MES System oder einem dezidierten Wartungsassistenten verwaltet werden. Daher ist es wichtig, nicht in Standardlösungen zu denken, sondern immer die bestehende IT-Infrastruktur des Kunden in Betracht zu ziehen.

Aus dieser Betrachtung heraus ergibt sich die Notwendigkeit, die Schnittstellen zu weiteren IT-Systemen wie ERP, PLM, Lagerverwaltung, oder auch spezialisierte Systeme zur Feinplanung oder Qualitätsverwaltung zu betrachten. Mit der Verortung von einzelnen Funktionen in der gesamten Systemlandschaft lassen sich anschließend ebenfalls die notwendigen Informationsflüsse zwischen den Systemen bestimmen.

Während sich die MES Ebene stark der Konsolidierung und Aufbereitung verschiedener Daten widmet, ist es typischerweise die SCADA Ebene, welche die physische Schnittstelle zum Shopfloor bildet. Neben der Erfassung von Maschinen- und Betriebs-/ Prozessdaten, fungiert das SCADA System als Regelkreis und hat im Gegensatz zum klassischem MES System auch eine steuernde Komponente.

Im Rahmen der Planung wird auf dieser Ebene die Schnittstelle in Richtung Feldebene inklusive der relevanten Kommunikationsprotokolle definiert. Dies erfolgt in enger Abstimmung mit den verantwortlichen Planern des Steuerungskonzeptes und der Anlagenplanung.

Auf Level 1 der Automatisierungspyramide, der sogenannten Steuerungsebene, bietet Dürr Consulting die Planung des Steuerungstechnikkonzepts an. Gemeinsam mit den Verantwortlichen der Anlagenplanung und der Produktions-IT werden übergeordnete Standards erarbeitet, die eine flexible, automatisierte und digitalisierte Produktion ermöglichen. Darüber hinaus wird die frühzeitige Harmonisierung und Integration einzelner Stationen oder Anlagen verschiedenster Lieferanten in die IT/OT-Systemlandschaft sichergestellt. Bei der Entwicklung des Steuerungstechnikkonzepts unterstützen wir Sie unter anderem bei den folgenden Aspekten:

• Konzeption der Steuerungsarchitektur:
  • Festlegung der Topologie (Linien- bzw. Stations-SPS, IO-Devices etc.)
  • Netzwerk-Planung
  • Anbindung MES/ ERP-Systeme
• Definition von Standards für die Hardware-Konstruktion:
  • Auswahl und Vorgabe von Standardkomponenten (z.B. IO-Devices)
  • Vorgaben für die Benennung und Verknüpfung von Signalen (E-PLAN)
  • Vorgaben für Netzwerke (Topologie, Komponenten)
• Definition von Standards in der Software-Entwicklung (SPS):
  • Auswahl/ Spezifikation der Engineering-Systeme und Programmiersprachen
  • Modularisierung der Software
  • Definition von Schnittstellen und Datenstrukturen
  • Spezifikation der Schnittstellen zwischen MES und SPS-Ebene
  • Virtuelle Inbetriebnahme und Simulation
• Erarbeitung eines Visualisierungs-/ Bedienungskonzepts

Im Kontext der Anlagenplanung führt Dürr Consulting die Planung der Ebene 0 in der Automatisierungspyramide, der Feldebene, aus. Entsprechend der IT-Ziele und des Steuerungstechnikkonzepts werden die zu verwendende Sensorik und Konnektivität spezifiziert, die eine smarte Produktion ermöglichen. Dabei werden die für die Prozesse relevanten Komponenten ausgewählt und deren Integration in die Anlagentechnik durch die Auswahl und Vorgabe standardisierter Schnittstellen und Protokolle sichergestellt.

Oft stehen nicht fabrikübergreifende Systeme, sondern technologische Lösungen für einzelne spezifische Herausforderungen im Fokus. Beispielweise wie in einem Brownfield Werk nachträglich eine Track and Trace Lösung umgesetzt werden kann. Sind die dazu notwendigen Technologien schwerpunktmäßig aus dem Umfeld der Betriebstechnik bzw. der Produktions-IT, sprechen wir hierbei von der Planung eines digitalen Use Cases.

Das Spektrum dieser digitalen Use Cases ist breit und umfasste in der Vergangenheit unter anderen die Ausgestaltung eines Systems zur Werkerführung, der Spezifizierung von produktionsspezifischen Anforderungen an Traceability Systeme, der Konzeptionierung einer Ausfallredundanz (engl. Failover) für produktionskritische IT-Systeme bis hin zu modernen Andon Systemen, welche die Prinzipien des Lean Managements mit den Möglichkeiten moderner digitaler Lösungen verbindet.

Dabei arbeiten wir bei der Konzepterstellung dieser Use Cases mit technologisch führenden Lieferanten und deren Experten zusammen. Selbst wenn wir eine ähnliche Lösung bereits geplant haben, wird immer ein Markt Screening durchgeführt, um sicherzustellen, dass unsere Konzepte jeweils auf dem aktuellen Stand der Technik aufsetzen.