Transparenz ist ein Schlüsselfaktor für Effizienz und Produktivität in der Fertigung. Durch eine klare Sicht auf Produktionsabläufe und -daten können Unternehmen schneller reagieren und besser planen. Die digitale Technologie ermöglicht es uns, diese Transparenz auf eine neue Ebene zu heben. Dieser Beitrag beleuchtet das Konzept der digitalen Transparenz im Shopfloor, erläutert die Bedeutung der Datenerfassung und -nutzung und die Möglichkeiten der Kommunikation zwischen verschiedenen Systemen.
Sicher kennen Sie das Hütchenspiel, das der eine oder andere Gauner gerne auf touristisch belebten Plätzen aufzieht: Drei Hütchen werden geschickt miteinander vertauscht, unter einem befindet sich eine kleine Kugel und man muss mit Geld darauf setzen, unter welchem. Mal abgesehen von den damit verbundenen betrügerischen Machenschaften und den meist nicht vorhandenen Gewinnchancen – wäre es nicht einfacher, die drei Hütchen wären transparent? Dann könnte man sehen, wo sich das gesuchte Objekt befindet. Das wäre im Falle des Hütchenspiels zwar schlecht für den Gauner, aber definitiv gut für denjenigen, der Geld einsetzt.
Transparenz in der Fertigung
Überträgt man das Prinzip auf die Fertigung, so entfallen der Gauner und jegliche Art von Betrug. Der Wunsch nach Transparenz bleibt aber und der Werker beziehungsweise seine Vorgesetzten wollen davon profitieren. Einfacher gesagt: wenn Sie wissen, wo gerade welcher Auftrag läuft, wie lange dieser noch dauert und welche Störungen es aktuell gibt, dann können Sie erstens schneller darauf reagieren und zweites besser planen. In Summe wird der komplette Fertigungsalltag effizienter. Schlussfolgerung: Transparenz im Shopfloor sorgt für mehr Effizienz. Dieses Prinzip hat auch ein weltweit bekanntes Logistikunternehmen schon mal sehr anschaulich in einem Werbevideo umgesetzt – sehen Sie selbst.
Um diese Transparenz im Shopfloor zu erreichen, müssen Daten erfasst werden. Ein Teil der Daten kann nur manuell von einem Mitarbeiter eingegeben werden, weil damit auch Handlungen der jeweiligen Person verbunden sind – zum Beispiel das Anmelden von Aufträgen, die Erfassung von Rüstzeiten oder auch die Begründung eines Stillstandes. Heutzutage lassen sich aber immer mehr Daten automatisch erfassen beziehungsweise aus der Maschinensteuerung übernehmen. Hierzu gehören zum Beispiel Taktzeiten, Maschinenstatus, Prozesswerte und produzierte Mengen.
Welche Daten existieren bereits?
Je nach Alter und Ausstattung der jeweiligen Maschine bietet die integrierte Steuerung ein mehr oder weniger breites Feld an Daten zur digitalen Übernahme an. Dazu stehen – ebenfalls je nach Modell – verschiedene Kommunikationsprotokolle zur Verfügung. Der wohl bekannteste Vertreter und gleichzeitig heißer Kandidat für die Krönung zum Standard-Protokoll für Industrie 4.0 ist OPC UA. Immer mehr Steuerungen unterstützen diese Art der Kommunikation und die meisten Software-Systeme tun das ebenfalls.
Bietet eine Steuerung die gewünschten Daten nicht an oder fehlt sogar ein entsprechender Sensor in der Maschine, so kann hier meist trotzdem Abhilfe geschaffen werden. Einfache Kommunikationsbausteine wie der IIoT Connector von MPDV können digitale und analoge Signale direkt aus der Maschine oder von nachgerüsteten Sensoren erfassen und daraus digitale Daten erstellen. Diese Daten werden dann mittels OPC UA an die Fertigungs-IT übertragen. Beispielsweise kann das Manufacturing Execution System (MES) HYDRA von MPDV aus dem Taktsignal einer Maschine die produzierte Menge errechnen oder in Kombination mit dem Betriebssignal auch den Maschinenstatus erkennen. Auch Prozesswerte kann der IIoT Connector erfassen und an die Fertigungs-IT weiterleiten.
Daten sinnvoll nutzen
Sind die Daten erstmal im System, so können diese den laufenden Aufträgen und den jeweils entsprechenden Ressourcen zugeordnet werden. So entsteht aus einzelnen Datenpunkten ein kontextbezogenes Feld von Informationen. Daraus lassen sich mittels geeigneter MES-Funktionen in Echtzeit Kennzahlen berechnen oder bedarfsgerechte Auswertungen und Diagramme erstellen. Im Fertigungsumfeld ist zum Beispiel die Kennzahl OEE (Overall Equipment Effectiveness) sehr weit verbreitet. Durch die Kombination der Faktoren Verfügbarkeit, Leistung und Qualität bietet diese Kennzahl einen ganzheitlichen Blick auf die Performance einzelner Ressourcen oder ganzer Produktionsbereiche. Eine manuelle Berechnung des OEE ist zwar möglich, aber sehr aufwendig. Denn oftmals blähen viele kurze Unterbrechungen die Menge der zugrundeliegenden Daten enorm auf. Einer Software-Lösung ist diese Datenvielfalt egal.
Heutzutage braucht es mehr!
Bei Transparenz im Shopfloor geht es also nicht nur um die Erfassung von Daten, sondern auch um eine geeignete Aufbereitung und Darstellung. Und in Zeiten von Industrie 4.0 gibt es noch einen weiteren relevanten Aspekt: die Interoperabilität. Gemeint ist damit, dass Daten nicht nur mehr von einem System verarbeitet werden, sondern gleichzeitig andern Anwendungen zur Verfügung gestellt werden müssen. Hierbei gilt es zu beachten, dass sich die Bedeutung der Daten beim Transfer nicht verändert. Es braucht also ein gemeinsames Verständnis von den Daten und eine standardisierte Methode, Daten abzufragen beziehungsweise zu empfangen.
Fertigungs-IT von MPDV kennt hierzu zwei Prinzipien, die bei Bedarf miteinander kombiniert werden können.
Request & Response
Das seit vielen Jahre bekannte und bewährte Prinzip „Request & Response“ bedeutet, dass auf eine konkrete Anfrage (request) eine konkrete Antwort (response) gegeben wird. Hierzu muss bei jeder Anfrage der Kontext klar definiert sein, da das angefragte System sonst nicht weiß, in welchem Kontext die Antwort gegeben werden soll. Mit dieser Methode können sowohl Daten aus einem System ausgelesen als auch neue Daten in das System eingespielt werden. Selbstverständlich ist auch die Veränderung vorhandener Daten möglich. Bezeichnend für dieses Prinzip, das MPDV in Form des Service Interface umsetzt, ist, dass das externe System aktiv werden muss. Sprich, ein anderes System muss eine Anfrage an das MPDV-System stellen, sonst passiert nichts.
Publish & Subscribe
„Publish & Subscribe“ kennt man aus den sozialen Medien wie Twitter. Man meldet sich zu einem bestimmten Informationskanal an (subscribe) oder folgt einem Influencer und bekommt ab diesem Zeitpunkt alle Informationen, die über diesen Kanal veröffentlicht (publish) werden. In Zeiten von Industrie 4.0 wurde dieses Prinzip auch für die Fertigung relevant, um in Echtzeit Informationen an externe Systeme zu übermitteln. MPDV bietet dafür den Factory Collaboration Hub. Externe Systeme können verschiede Kanäle abonnieren (subscribe), auf denen kontinuierlich Informationen über bestimmte Ressourcen wie Maschinen, Werkzeuge oder Aufträge veröffentlicht (publish) werden. Der Kontext ergibt sich aus der Definition des jeweiligen Informationskanals. In diesem Fall muss das externe System nur zur Anmeldung aktiv werden und kann sich dann vom MPDV-System beziehungsweise der eingehenden Informationen triggern lassen. Hierbei werden lediglich Informationen aus dem MPDV-System herausgelesen – das Einspielen von Daten ist nicht möglich, aber dafür gibt es ja das Service Interface.
Ohne Daten keine Transparenz im Shopfloor
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass heutzutage ohne Daten fast nichts mehr geht. Umso wichtiger ist es, Daten konsequent zu erfassen, geeignet aufzubereiten und dann entweder zur Auswertung anzuzeigen oder per Schnittstelle an andere Systeme zu kommunizieren. Selbstverständlich können Daten auch gleichzeitig ausgewertet und weitergeleitet werden – schließlich sind moderne IT-Systeme multitaskingfähig.
Wichtig für Fertigungsunternehmen ist, zu entscheiden, welche Daten relevant sind und erfasst werden sollen. Um das wie kümmert sich entweder eines der leistungsfähigen MPDV-Systeme oder einer der kompetenten MPDV-Experten. Beispielsweise erklärt Shopfloor Experte Erik Schostal seinen Gesprächspartnern regelmäßig: „Wir haben bisher noch jede Maschine oder Anlage angebunden – entweder ganz regulär über die Maschinensteuerung oder notfalls mit Gewalt über andere Methoden.“ Bei der angedrohten Gewalt zwinkert er immer ganz schelmisch, da er hiermit das breite Feld an Methoden und Hilfsmittel aus mehr als 45 Jahren Erfahrung im Fertigungsumfeld meint.
Exklusiv für HYDRA-Anwender bietet MPDV regelmäßig kostenfreie Webinare zum Thema „Shopfloor Connectivity & IIoT“ an. Hier zeigen Ihnen die Experten von MPDV, wie Sie mit dem IIoT Connector von MPDV Maschinen- und Prozessdaten aller Art einfach erfassen und wie HYDRA die Nutzung des Industrial Internet of Things (IIoT) zur Erfassung und Speicherung von Massendaten für Analysen und Optimierungen im Fertigungsumfeld ermöglicht. Sie sind HYDRA-Anwender? Dann schauen Sie sich hier das Webinar an.
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