Visionen ins MES-Konzept aufnehmen

image 14
Bild: ©panuwat/stock.adobe.com

Die klassische Beschreibung eines Manufacturing Execution Systems (MES) in der Richtlinie VDI 5600 ist in zehn Aufgabengebiete unterteilt, die vom Auftragsmanagement über die Feinplanung und Steuerung, das Personal-, Betriebsmittel- und Qualitätsmanagement, sowie über die Datenerfassung bis zum Informations- und Energiemanagement reichen. Letztlich geht es bei einem MES-Einsatz um optimierte Abläufe in der Produktion, basierend auf der Feinplanung und Steuerung von Produktionsaufträgen, die Verfügbarkeit der relevanten Ressourcen, eine aktuelle Personaleinsatzplanung gezielt für einzelne Schichten, die Erfassung von Auftrags- und Maschinendaten zur Realtime-Überwachung der Produktion, die Rückverfolgbarkeit von Fertigungslosen oder Einzelteilen und so weiter. Damit stellt ein geeignetes State-of-the-Art-MES die Basis für die Smart Factory dar. Aber für die damit verbundene digitale Transformation sind auch neuere technologische Ansätze zu berücksichtigen und MES in einem erweiterten Zusammenhang zu betrachten. Neben dem Querschnittsthema künstliche Intelligenz (KI) spielen digitale Zwillinge, das Industrial Internet of Things (IIoT) und Augmented Reality eine besondere Rolle.

Startpunkt digitaler Zwilling

Ein digitaler Zwilling (engl. Digital Twin) ist eine digitale Repräsentanz eines materiellen oder immateriellen Objekts aus der realen Welt in der digitalen Welt. In der Industrie kann es sich dabei um ein Produkt, eine Maschine/Anlage oder einen Prozess handeln. Es ist unerheblich, ob das Gegenstück in der realen Welt bereits existiert oder erst geplant ist. Digitale Zwillinge bestehen aus Modellen des repräsentierten Objekts und können darüber hinaus Simulationen, Algorithmen und Services enthalten, die Eigenschaften oder Verhalten des realen Objekts beschreiben oder beeinflussen. Spiegeln digitale Zwillinge den gesamten Lebenszyklus eines realen Objektes wider, können sie Produkte, Maschinen und Anlagen von der Planung über die Entwicklung bis zur Fertigung begleiten und später auch bei Wartungs- sowie Reparaturarbeiten unterstützen. Sollen digitale Zwillinge über Simulationen hinaus für Optimierungen eingesetzt werden, müssen sie einen bidirektionalen Informationsfluss unterstützen und Rückmeldungen verarbeiten. Im Produktionsumfeld geht es dabei um Auftrags-, Maschinen-, Prozess- und Qualitätsdaten aus einem MES, von SPSen, installierten Sensoren, Röntgen- und Kamerasystemen und so weiter. Hier kommt das Industrial IoT ins Spiel.

Im Industrial Internet of Things vernetzt

Der Begriff IIoT wird heute häufig zweifach verwendet: zum einen für IT-Systeme zur Vernetzung von Maschinen, Anlagen und Geräten auf dem Shopfloor. Zum anderen auch für die generelle Vernetzung aller produktionsrelevanten Prozesse mit einer vertikalen, hierarchielosen Kommunikation vom Sensor bis in die Cloud – Stichwort: Auflösung der Automatisierungspyramide. Beide IIoT-Interpretationen eint, das sie sowohl Echtzeit-Aktualisierungen eines virtuellen Modells auf der Grundlage der Ereignisse im realen System ermöglichen als auch umgekehrt Verbesserungen der Realität aufgrund der Optimierungen des virtuellen Objekts.

Augmented Reality noch am Anfang

Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) gelten vielen noch teils als Zukunftsmusik, werden aber längst industriell genutzt, auch wenn das Potenzial in den Technologien bei weitem noch nicht ausgereizt ist. Zunächst soll kurz der Unterschied erläutert werden. Augmented Reality erweitert die Sicht des Benutzers, indem einer durch eine Kamera erfassten Live-Ansicht digitale Elemente hinzugefügt werden. Virtual Reality ersetzt eine reale Umgebung vollständig durch eine simulierte Umgebung. Beide Technologien adressieren verschiedene Anwendungsfälle. Im MES-Kontext spielt Augmented Reality die eindeutig wichtigere Rolle. MES hat die unmittelbar sichtbare Realität für Planer und Steuerer, Werker und Produktionsführungskräfte schon immer um zusätzliche, nahezu Real-time-Informationen erweitert, sei es mit Auftragsprioritäten, Arbeitsanweisungen, Maschinen- und Personal-Kapazitäten, Verfügbarkeiten von Komponenten und Fertigungshilfsmitteln, erforderlichen Qualitätsmerkmalen und Maschinen-/Anlagenzuständen. Aber mit AR kann ein MES die relevanten Informationen in anwenderfreundlicher, visueller Overlay-Form liefern. Dies kann für die Mitarbeiter stressfrei ohne Unterbrechungen geschehen, während sie ihre Arbeit ausführen. Dabei sind die Anwendungsfälle für AR nur durch die Vorstellungskraft begrenzt. Einige Denkanstöße sind: Welche Prozesse und Rollen auf dem Shop Floor sollten welche Informationen AR-gestützt erhalten? Welche Informationen des digitalen Zwillings helfen Fertigung, Montage, Reparatur und Wartung, bei der innerbetrieblichen Logistik, bei Schichtübergaben und Produktionsbesprechungen? Alles, was im MES selbst oder über eine Verbindung zum MES via IIoT verfügbar ist, kann mit einer Live-Kameraaufnahme des realen Produkts, einer Maschine oder eines Anlagenbereichs im AR-Device überlagert werden. Bei dem AR-Device kann es sich dabei um mobile Handheld-Geräte wie Smartphones und Tablets oder um Wearables wie intelligente Brillen handeln, die ein kleines Display enthalten, das nur der Träger des Geräts sieht. Richtet der Benutzer seinen Blick und somit das Device auf ein Objekt, lässt sich das vom Kameraobjektiv erzeugte Live-Bild mit AR-Informationen überlagern.

MES-Konzepte für Visionen öffnen

Das Szenario zeigt, dass ein MES für die Smart Factory zwar notwendig ist, alleine jedoch nicht ausreicht. Auch wenn Use-Cases teils noch Visionen darstellen, sollten sie bereits in MES-Konzepte, -Auswahl- und -Einführungsprojekte einfließen. Reichen Kapazität und Fachwissen im Unternehmen dafür nicht aus, können spezialisierte Beratungsunternehmen weiterhelfen.

Autor:

Dr.-Ing. Harald Hoff ist Geschäftsführer der HIR GmbH



  • Eduard Daoud leitet Vertrieb der SQL Projekt AG

    Eduard Daoud leitet Vertrieb der SQL Projekt AG

    Seit Beginn des Jahres leitet Eduard Daoud das fünfköpfige Transconnect-Vertriebsteam der SQL Projekt AG. Für Unternehmensvorstand Stefan Ehrlich ein Schritt zu noch mehr Professionalisierung, der genau zum richtigen Zeitpunkt komme.

    mehr lesen: Eduard Daoud leitet Vertrieb der SQL Projekt AG

  • Altair übernimmt Cambridge Semantics

    Altair übernimmt Cambridge Semantics

    Mit Cambridge Semantics übernimmt Altair einen Spezialisten für Datenmanagement. Die Software des 2007 gegründeten Unternehmens soll RapidMiner-Plattform von Altair integriert werden.

    mehr lesen: Altair übernimmt Cambridge Semantics

  • Geschäftsklimaindex steigt auch im April

    Geschäftsklimaindex steigt auch im April

    Mit 89,4 Punkten liegt der Geschäftsklimaindex des Ifo-Instituts im April 2024 1,5 Punkte über dem Wert des Vormonats. Die Wirtschaftsforscher führen den Anstieg vor allem auf Entwicklungen im Dienstleistungssektor zurück.

    mehr lesen: Geschäftsklimaindex steigt auch im April

  • Fachforum beleuchtet KI-Potenzial und gibt rechtliche Tipps

    Fachforum beleuchtet KI-Potenzial und gibt rechtliche Tipps

    Welche Rolle künstliche Intelligenz (KI) und Automatisierung für die additive Fertigung spielen, erörtert das Forum Software, KI & Design, das am 15. Mai auf der Rapid.Tech 3D (14. bis 16.…

    mehr lesen: Fachforum beleuchtet KI-Potenzial und gibt rechtliche Tipps

  • OPC Foundation startet KI-Arbeitsgruppe und Cloud-Initiative

    OPC Foundation startet KI-Arbeitsgruppe und Cloud-Initiative

    Die OPC Foundation hat die Arbeitsgruppe ‚OPC UA for AI’ gegründet. Zudem wurde eine Cloud-Initiative gestartet, um die Interoperabilität zwischen IT- und Cloud-Plattformen auf Basis von OPC UA zu fördern.

    mehr lesen: OPC Foundation startet KI-Arbeitsgruppe und Cloud-Initiative

  • Insys Icom beruft zweiten Geschäftsführer

    Insys Icom beruft zweiten Geschäftsführer

    Die Insys Icom hat einen zweiten Geschäftsführer. Gemeinsam mit Unternehmensgründer Eduard B. Wagner steht seit 1. April Florian Froschermeier an der Spitze des Regensburger Unternehmens.

    mehr lesen: Insys Icom beruft zweiten Geschäftsführer

  • USA bleiben Technologieführer

    USA bleiben Technologieführer

    Bei den Schlüsseltechnologien liegen die USA nach wie vor vor China. Zwar meldet China inzwischen mehr Patente an als die USA, laut einer Analyse — an der unter anderem das…

    mehr lesen: USA bleiben Technologieführer

  • IFM und Microsoft vereinbaren Partnerschaft

    IFM und Microsoft vereinbaren Partnerschaft

    Im Rahmen der Hannover Messe haben Microsoft und IFM Electronic eine Partnerschaft bekannt gegeben. Ein erstes Ergebnis dieser Zusammenarbeit ist das Azure-basierte Modul RemoteConnect für Fernwartung und Überwachung.

    mehr lesen: IFM und Microsoft vereinbaren Partnerschaft

  • Igus übernimmt Atronia

    Igus übernimmt Atronia

    Igus hat im März die mehrheitlichen Anteile am portugiesischen Unternehmen Atronia Tailored Sensing erworben. Mit diesem strategischen Schritt will Igus auf dem Markt der vernetzten Kunststoffbauteile weiter expandieren. Ziel ist…

    mehr lesen: Igus übernimmt Atronia

  • Open Community Experience feiert Premiere in Mainz

    Open Community Experience feiert Premiere in Mainz

    Vom 22. bis 24. Oktober 2024 feiert die OCX in Mainz Premiere und bringt Open Source Communities zusammen. Der Fokus der Veranstaltung liegt auf den Bereichen Automotive und Mobility, Development…

    mehr lesen: Open Community Experience feiert Premiere in Mainz

  • Stehen humanoide Roboter bald am Fließband?

    Stehen humanoide Roboter bald am Fließband?

    Humanoide Roboter könnten ab 2025 serienreif sein. Das prognostiziert die Managementberatung Horváth und geht weiter davon aus, dass sich mit diesen Robotern mehr als 50 Prozent der manuellen Tätigkeiten automatisieren…

    mehr lesen: Stehen humanoide Roboter bald am Fließband?

  • Mehr Cyberangriffe, weniger Plagiatsfälle

    Mehr Cyberangriffe, weniger Plagiatsfälle

    Rund ein Viertel der Maschinen- und Anlagenbauer berichtet von signifikanten Cybersicherheitsvorfällen in den vergangenen zwei Jahren. Plagiatsfälle gingen in diesem Zeitraum hingegen zurück.

    mehr lesen: Mehr Cyberangriffe, weniger Plagiatsfälle