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



  • Achema 2024 mit Angeboten für Nachwuchskräfte

    Achema 2024 mit Angeboten für Nachwuchskräfte

    Im Mittelpunkt des Achema-Auftakts am 10. Juni steht die Frage, wie sich die Prozessindustrie in einer Welt im Wandel erfolgreich positionieren kann. An allen fünf Messetagen sollen zudem zahlreiche Angebote…

    mehr lesen: Achema 2024 mit Angeboten für Nachwuchskräfte

  • Weniger deutsche Unternehmen abhängig von Vorprodukten aus China

    Weniger deutsche Unternehmen abhängig von Vorprodukten aus China

    Im Vergleich zu einer Untersuchung kurz vor Beginn Kriegs in der Ukraine, geben in einer aktuellen Untersuchung des Ifo Instituts weniger Unternehmen an, auf Vorprodukte aus China angewiesen zu sein.

    mehr lesen: Weniger deutsche Unternehmen abhängig von Vorprodukten aus China

  • Nachhaltigkeitsthemen im Datenmanagement abbilden

    Nachhaltigkeitsthemen im Datenmanagement abbilden

    Technologien wie Robotic Process Automation (RPA) oder künstliche Intelligenz (KI) können Unternehmen beim Management von ESG-Daten unterstützen. Der Softwarespezialist Blue Prism beleuchtet die Möglichkeiten.

    mehr lesen: Nachhaltigkeitsthemen im Datenmanagement abbilden

  • Ein Stück näher am Quanteninternet

    Ein Stück näher am Quanteninternet

    Das Quanteninternet verspricht signifikante Verbesserungen in verschiedenen technologischen Schlüsselbereichen. Um dieses jedoch im bestehenden Glaserfasernetz zu realisieren, sind Quantenfrequenzkonverter nötig, die die Wellenlänge von Photonen an das Telekomband (1.550nm) anpassen…

    mehr lesen: Ein Stück näher am Quanteninternet

  • BlackBerry und AMD kooperieren

    BlackBerry und AMD kooperieren

    Im Rahmen einer Kooperation haben sich BlackBerry und AMD zum Ziel gesetzt, Präzision und Steuerung von Robotersystemen zu verbessern.

    mehr lesen: BlackBerry und AMD kooperieren

  • Gaia-X Hub: neue Arbeitsgruppe für vernetzte Lieferketten

    Gaia-X Hub: neue Arbeitsgruppe für vernetzte Lieferketten

    Am Gaia-X Hub wurde eine neue Branchenarbeitsgruppe ins Leben gerufen, die sich mit digital vernetzten Lieferketten beschäftigt.

    mehr lesen: Gaia-X Hub: neue Arbeitsgruppe für vernetzte Lieferketten

  • MVTec eröffnet Niederlassung in Taiwan

    MVTec eröffnet Niederlassung in Taiwan

    Bereits seit 2020 unterhält MVTec ein Vertriebsbüro in Taiwan. Dieses wertet der Bildverarbeitungsspezialist nun zu einer eigenen Niederlassung, der MVTec Taiwan, auf.

    mehr lesen: MVTec eröffnet Niederlassung in Taiwan

  • Lohnt sich ein Retrofit?

    Lohnt sich ein Retrofit?

    Oft ist unklar, ob es sich lohnt, ältere Maschinen mit neuen Sensoren auszustatten. Im Projekt ‚DiReProFit‘ wollen Forschende dieses Problem mit künstlicher Intelligenz lösen.

    mehr lesen: Lohnt sich ein Retrofit?

  • Digital Future Congress nimmt Techniktrends in den Blick

    Digital Future Congress nimmt Techniktrends in den Blick

    Der zweitägige virtuelle Digital Future Congress stellt im April die Potenziale aktueller Technologietrends in den Mittelpunkt. Per Video-Chat können sich die Teilnehmer untereinander sowie mit Spezialisten vernetzen.

    mehr lesen: Digital Future Congress nimmt Techniktrends in den Blick

  • Neue Vice President Channel & Marketing bei Schneider Electric DACH

    Neue Vice President Channel & Marketing bei Schneider Electric DACH

    Mit der Zusammenlegung von Marketing und Channel-Organisation stellt Schneider Electric die Kommunikationsarbeit in der DACH-Region neu auf.

    mehr lesen: Neue Vice President Channel & Marketing bei Schneider Electric DACH

  • Erwerbstätige sind beim KI-Einsatz geteilter Meinung

    Erwerbstätige sind beim KI-Einsatz geteilter Meinung

    Rund die Hälfte der vom Branchenverband Bitkom befragten Erwerbstätigen würde Routineaufgabe an eine KI abgeben. Die andere Hälfte lehnt dies jedoch ab. Zudem sehen nur wenige der Befragten keinerlei Nachteile…

    mehr lesen: Erwerbstätige sind beim KI-Einsatz geteilter Meinung

  • Technologiemonitor weist Weg zur klimaneutralen Produktion

    Technologiemonitor weist Weg zur klimaneutralen Produktion

    Fraunhofer IAO und IPA sowie das IAT und EEP der Universität Stuttgart haben gemeinsam mit der Umwelttechnik BW in Stuttgart eine Studie vorgestellt: Die ’Roadmap Klimaneutrale Produktion’ soll Unternehmen in…

    mehr lesen: Technologiemonitor weist Weg zur klimaneutralen Produktion