A A A
| Sitemap | Kontakt | Impressum | Datenschutz
ETZ Logo VDE Verlag Logo

ERP-System als Lenker des Fertigungsprozesses

01  Auf der Hannover Messe machte SAP an seinem Stand gemeinsam mit Partnern Industrie 4.0 live erlebbar. Basis der Fertigungs­linie, auf der ein Schlüsselanhänger in Losgröße 1 produziert wurde, bildet das XTS („eXtended Transport System“) von Beckhoff. Die Auftragskommunikation basiert auf dem Konzept der service-orientierten Architektur (SOA), die mit OPC UA realisiert wurde (Quelle: Beckhoff)

01  Auf der Hannover Messe machte SAP an seinem Stand gemeinsam mit Partnern Industrie 4.0 live erlebbar. Basis der Fertigungs­linie, auf der ein Schlüsselanhänger in Losgröße 1 produziert wurde, bildet das XTS („eXtended Transport System“) von Beckhoff. Die Auftragskommunikation basiert auf dem Konzept der service-orientierten Architektur (SOA), die mit OPC UA realisiert wurde (Quelle: Beckhoff)

02  Die Verbindung der klassischen Automatisierungspyramide mit neuen Möglichkeiten aus SAP-Sicht

02  Die Verbindung der klassischen Automatisierungspyramide mit neuen Möglichkeiten aus SAP-Sicht

Die Produktion in Losgröße 1 ist das Ziel der Industrie 4.0. Eine mögliche Form der Umsetzung demonstrierte SAP auf seinem Stand auf der Hannover Messe gemeinsam mit sieben Partnern. Hier wurde ein Schlüsselanhänger nach individuellen Wünschen produziert. Beckhoff steuerte als Basis für die Fertigungslinie sein „eXtended Transport System“ bei. Als Auftragssprache kommt in der SAP Connected Manufacturing OPC UA zum Einsatz. Die Besonderheit bei dem Showcase: Die einzelnen Maschineneinheiten werden innerhalb des Produktionsprozesses aus SAP heraus orchestriert.

Auf dem Stand der SAP AG in Hannover konnten Kunden den Produktionsprozess eines Schlüsselanhängers mit individuell gestalteter Oberschale live mitverfolgen. Als Partner mit dabei waren der Webshop-Anbieter Hybris, Beckhoff als Spezialist für Automatisierungstechnik, der Roboterhersteller Stäubli, der Spezialist für industrielle Bildverarbeitung Asentics, der Messtechnik-Bereich von Honeywell, der Industriedrucker-Spezialist Cab, der Experte für 3D-Druck Stratasys sowie der Wearable-Hersteller Proglove.

Schlüsselanhänger-Fertigungsprozess
Der Fertigungsprozess des Schlüsselanhängers umfasste mehrere Steps. Dabei wurde dieser nach individuellen Vorgaben in Losgröße 1 vor Ort am SAP-Stand produziert: Im ersten Schritt löst der Kunde über den Webshop von Hybris den Bestellvorgang für seinen Schlüsselanhänger aus. Dabei kann er zwischen drei Farben und einem individuellen Aufdruck, zum Beispiel Name oder Telefonnummer, für die Oberschale wählen. Als Optionen sind weiter Laserdruck und 3D-Druck sowie die Integration eines Smart Chip in den Schlüsselanhänger möglich. Der Vorteil der Smart-Chip-Version: Über eine Smartphone-App lässt sich der Schlüsselbund, an dem der Schlüsselanhänger angebracht ist, einfach lokalisieren.
Die Basis für die Fertigungslinie liefert Beckhoff mit seinem XTS („eXtended Transport System“) (Bild 1). Es transportiert und positioniert die zu bearbeitenden Produkte individuell und hochdynamisch zu den einzelnen Bearbeitungsstationen. Dabei setzen Stäubli-Roboter die Einzelteile des Schlüsselanhängers auf das Transportsystem. Je nachdem, ob der Auftraggeber einen „einfachen“ Laserdruck oder eine 3D-Gravur seiner individuellen Beschriftung wünscht, werden entweder die Laserdrucker von Cab oder 3D-Drucker von Stratasys angefahren. Dabei sind beispielsweise die „cab FL+“-Beschriftungslaser mit „I4.0-enabling“ Programmier- und Datenschnittstellen ausgestattet. Eine Remote-API-Schnittstelle erlaubt die Generierung von Objekten, deren Parametrierung, die Verwaltung und Verarbeitung bestehender Layouts und variabler Inhalte von extern über PC oder SPS. Die Beschriftungssoftware „cabLase“ bietet Programmmodule zur Integration von Cab-Beschriftungssystemen in MES- und ERP-Plattformen. Als Mitglied des SAP-Printer-Vendor-Programms lassen sich Beschriftungsapplikationen zum Beispiel mit dem SAP-­Datenstrom verbinden. Die Endkontrolle der Schlüsselanhänger erfolgt mittels Digitalkameras von Asentics. Prinzipiell sind alle Prozesse innerhalb der Fertigungslinie dezentral miteinander verzahnt – vom Kundenauftrag bis zur Qualitätskontrolle, vom Fließband bis in die Managementebene.

Transparenz über alle Ebenen
Die Brücke zwischen der Betriebswirtschafts- und der Automatisierungsebene schlägt SAP mit seinem Manufacturing Execution System. SAP ME ist eine skalierbare Fertigungslösung auf Unternehmensebene, mit deren Hilfe Hersteller Fertigungs- und Produktionsvorgänge verwalten und steuern können. Die Lösung bietet vielfältige Funktionen, die Unternehmenssysteme in den Produktionsbereich integrieren und somit für einzelne als auch globale Installationen Transparenz auf Komponenten- und Materialebene ermöglichen. Um eine fehlerfreie Entwicklung und Fertigung der Produkte von Anfang an sicherzustellen, werden Daten aus mehreren Quellen bezogen und Datensysteme in Abläufe des Produktionsbereichs integriert. Auf diese Weise wird ein einziger, umfangreicher Produktionsdatensatz erzeugt. Das Ergebnis ist ein aggregierter Datensatz der gesamten Produkthistorie, der gespeichert wird und somit für eine Entscheidungsfindung und für die Einhaltung gesetzlicher Anforderungen verfügbar ist. Außerdem ist mit SAP ME ein genaues Verfolgen und Überwachen des Arbeitsfortschritts möglich, damit die richtigen Produkte zur richtigen Zeit gefertigt werden.
In dem Pilotprojekt übernimmt das MES zusammen mit SAP Manufacturing Integration and Intelligence (SAP MII) und SAP Plant Connectivity (SAP PCo) die Kommunika­tion zwischen Produktion und ERP. Dabei kommuniziert es direkt mit dem XTS und weiteren Betriebsmitteln auf Basis standardisierter Dienste. Die Software Twincat von Beckhoff stellt als „Auftragssprachen-Interface“ das Binde­glied zwischen der Maschine und dem SAP-System dar. Die Auftragskommunikation basiert auf dem SOA-Konzept (serviceorientierte Architektur). Diese wird mit OPC UA realisiert.
Durch die Implementierung aller gängigen IT- und Auto­matisierungsprotokolle ermöglicht die Beckhoff-Software Twincat zum einen die klassische Top-down-Kommunika­tion. Zum anderen sind dadurch dienst- bzw. serviceorientierte Architekturen möglich, in denen physikalische, reale Systeme und virtuelle, digitale Daten zu intelligenten, sich selbst organisierenden Produktionseinheiten verschmelzen. Die 2014 von Beckhoff vorgestellte SOA-SPS ist ein Anwendungsszenario von Twincat 3 und kombiniert Logikfunk­tionen und OPC-UA-Dienste für die datenkonsistente, ­sichere und standardisierte Kommunikation. Die Vorteile der serviceorientierten Architektur veranschaulichte der Demonstrator am SAP-Stand: Nach Auftragseingabe wird der Schlüsselanhänger auftragsbezogen durch das XTS zu den einzelnen Bearbeitungspositionen transportiert bzw. posi­tioniert. Durch Twincat als Steuerungsplattform wird das XTS quasi per „plug and produce“ in die SOA-Architektur integriert. Der Vorteil: Maschinenbauliche Änderungen oder Erweiterung haben keinen Einfluss auf das Engineering der Orchestrierung, weil „nach oben“ nur die Dienste der Maschine sichtbar sind.
Das Besondere bei dieser Anwendung ist, dass alle IT- und Automatisierungsbetriebsmittel und das SAP-System via OPC UA über standardisierte SOA-Dienste, das heißt in einer „Auftragssprache“, miteinander kommunizieren. Alle am Prozess beteiligten Komponenten fungieren als eigenständige Maschineneinheiten. Dabei sind die autonomen Einheiten sowohl OPC-UA-Server als auch -Client. Die einzelnen Maschineneinheiten werden von der Software SAP Plant Connectivity „orchestriert“, das heißt die Services werden auftragsbezogen zusammengesetzt.
„Die Produktion ist in wilder Abfolge machbar – obwohl es um individuelle Produkte geht“, erläutert Martina Weidner aus dem Center of Excellence Internet of Things/Industrie 4.0 der SAP, „es gibt keine hart verdrahteten Einstellungen mehr.“ Selbst Losgrößen von 1 000 sind künftig eher unüblich. „Jeder möchte individueller werden“, ist M. Weidner überzeugt.

Produktionslinien unmittelbar vergleichen
Neben den fertigungstechnischen Vorteilen liegt ein weiterer bei der Nutzung von MES als Informationsplattform darin, Echtzeitinformationen über die Effizienz der Anlagen und Maschinen, über deren Auslastung und die aktuellen Bestände verfügbar zu haben. Dadurch wird auch der Vergleich von KPI (Key Performance Indicators) zwischen einzelnen Produktionslinien möglich. Dabei lässt sich jederzeit selbst der Status von Einzelaufträgen über das System abfragen. Das war früher erst nach Schichtende möglich.

Fazit
Unter dem Motto Open Integrated Manufacturing – Generation 2016 hat SAP anhand ihres Vorzeigeprojekts in Hannover High Speed Manufacturing in Losgröße 1 mit maximaler Flexibilität live erlebbar gemacht. Parallel wurde das SAP-Verständnis der Connected Manufacturing mit OPC UA als Auftragssprache und MES als „Enabler von Industrie 4.0“ gezeigt. Und nicht zuletzt wurde durch die neue Form der Kommunikation und die daraus resultierende Orches­trierung des Fertigungsprozesses aus SAP heraus die klassische Automatisierungspyramide mit ihren etablierten Strukturen weiter aufgeweicht (Bild 2). (ih)