Intelligente Vernetzung für Industrie 4.0

Industrie 4.0 setzt auf sich selbst steuernde Systeme, sprich die Maschinen kommunizieren eigenständig miteinander, ohne dass Menschen eingreifen müssen. So die Idee. Das Ergebnis soll eine verschlankte, kostengünstigere Fertigung auch von Kleinstserien sein. Um dies zu realisieren, werden Informationssysteme benötigt, dies es ermöglichen, Automatisierungsszenarien aus Standardbausteinen flexibel zusammenzustellen. Dabei erleichtert besonders eine innovative Schnittstellenkommunikation zwischen Systemen der MES-Ebene und der Steuerungsebene die Umsetzung von Industrie 4.0. Nur so kann die Voraussetzung für eine umfassende und stabile Vernetzung intelligenter Maschinen sichergestellt werden.

Industrie 4.0 steht für flexible Produktion auf Knopfdruck, bei der die Kundenbestellungen der Produktion vorgeben, was wann zu produzieren ist. Eine Revolution in den Werkhallen und eine sehr große Herausforderung für die im Hintergrund arbeitende Software, sei es für das ERP, das MES oder die Automatisierungslösung. Das Zusammenspiel der einzelnen Lösungen muss intelligenter, aber auf keinen Fall komplexer werden.

Wichtiger als bisher wird unter Industrie 4.0, dass alle Informationen in Realtime zur Verfügung stehen. Dies kann ein MES leisten. Allerdings kann es bei komplexen Fertigungsprozessen, wenn zudem unterschiedlichste Einflussfaktoren zu berücksichtigen sind, leicht zu einer Überlastung und Verlangsamung des MES kommen, wenn die Verarbeitung aller relevanten Daten im MES stattfindet.

Hier setzen Process Automation Controller, wie pac der znt Richter Unternehmensgruppe, an. Dieses leistungsfähigen, konfigurierbaren Tools für die Equipment Integration sind Implementierungsplattformen, die über verschiedenste Schnittstelle verfügen und als Bindeglied zwischen den einzelnen am Prozess beteiligten Maschinen und der MES Ebene fungieren. Die Aufgaben solcher Controller gehen dabei über die einer reinen Schnittstellenkomponente hinaus.

Process Automation Controller können neben der Datenintegration und Aggregation auch umfangreiche Automatisierungsaufgaben auf Zellenebene übernehmen, wie z.B. übergreifende Fertigungssteuerung, Integration verschiedener Systemen auf MES-Ebene (z.B. Materialflusssteuerung, Rezeptverwaltungssysteme, Qualitätssicherung), Prozess-regelungen und –optimierungen.

Ihre zentrale Aufgabe ist es, die MES Ebene von maschinentyp-spezifischen Automatisierungsabläufen zu entlasten. Dies wirkt sich spürbar auf das Echtzeitverhalten aus und reduziert die deutlich die Komplexität. Die mittels Controller angeschlossenen Maschinen können im Bedarfsfall auch vom MES abgekoppelt werden. So werden flexible Start und Stop Zyklen der Anlage möglich, ohne dass dabei der gesamte Produktionsprozess zum Erliegen kommt oder das MES überfrachtet wird.

Die Implementierung solcher Controller hat noch weitere Vorteile, so reduziert sich das Antwortzeitverhalten der Steuerung. Und Releasewechsel sind kurzfristiger möglich, wie dies auf Shopfloorebene oftmals erforderlich ist.

Process Automation Controller sind eine wichtige Ergänzung eines MES in anspruchsvollen Produktionsumgebungen, wie z.B. im Halbleiter-Umfeld, der Medizintechnik oder im Bereich Automotive. In diesen Branchen sind sehr hohe Qualitätsstandards zu erfüllen. Zudem sind hier die Einflussfaktoren auf die jeweiligen Fertigungsschritte sehr komplex. Hierdurch kann es zu Verzögerungen kommen.

Da nicht alle Bediener den vollen Funktionsumfang eines Process Automation Controller nutzen, besteht die Möglichkeit, spezifische Oberflächen für verschiedene Benutzerklassen zu schaffen. So kann für den jeweiligen Nutzer ein entsprechender Funktionsumfang bereitgestellt werden. Die Administrationsoberfläche ermöglicht es, alle verfügbaren Daten zu einem bearbeiteten Material abzurufen und anzuzeigen. Darüber hinaus kann realtime interaktiv in die Bearbeitung eingegriffen werden, z.B. durch Änderung von Parametern bzw. Triggern von Funktionen.

Process Automation Controller können spürbar die Performance von Systemen auf MES Ebene durch die autonome Übernahme von maschinentyp-spezifischen Steuerungs-aufgaben verbessern. Sie sind ein ergänzendes Werkzeug auf dem Weg in Richtung Industrie 4.0 zur umfassende Vernetzung und intelligenten Maschinenkommunikation und dies nicht nur in anspruchsvollen Fertigungsumgebungen.