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



  • Splunk ernennt Gary Steele zum CEO

    Splunk ernennt Gary Steele zum CEO

    Seit November vergangenen Jahres fungiert Graham Smith als Interims-CEO bei Splunk. Ab April soll nun Gary Steele die Geschicke des Datenanalyse-Spezialisten leiten.

    mehr lesen: Splunk ernennt Gary Steele zum CEO

  • Omikron lässt Homeoffice-Anteil nicht ansteigen

    Omikron lässt Homeoffice-Anteil nicht ansteigen

    Zum Höhepunkt der Omikron-Welle im Februar ist der Homeoffice-Anteil im Vergleich zum Januar annähernd gleich geblieben und blieb nach Angaben des Ifo Instituts rund drei Prozentpunkte unter dem Höchstwert aus…

    mehr lesen: Omikron lässt Homeoffice-Anteil nicht ansteigen

  • Maschinenbauer starten mit Auftragsplus ins neue Jahr

    Maschinenbauer starten mit Auftragsplus ins neue Jahr

    Mit einem Auftragsplus von real 19 Prozent im Januar sind die Maschinen- und Anlagenbauer in das neue Jahr gestartet. Positive Signale kamen dabei sowohl aus dem Aus- als auch aus…

    mehr lesen: Maschinenbauer starten mit Auftragsplus ins neue Jahr

  • Heller beteiligt sich an IGH Infotec

    Heller beteiligt sich an IGH Infotec

    Der Werkzeugmaschinenbauer Heller beteiligt sich an IGH Infotec. Dadurch soll die langjährige Zusammenarbeit beider Unternehmen intensiviert werden.

    mehr lesen: Heller beteiligt sich an IGH Infotec

  • Gedruckte Funktionalität für 3D-Objekte

    Gedruckte Funktionalität für 3D-Objekte

    Das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS befasst sich mit Drucktechnologien zur Funktionalisierung von 3D-Objekten. Die Anwendungen reichen von der Kontaktierung einzelner Mikrochips in Elektroniksystemen bis zu großflächigen Heizstrukturen für Sitze.

    mehr lesen: Gedruckte Funktionalität für 3D-Objekte

  • Marina Bill wird IFR-Vizepräsidentin

    Marina Bill wird IFR-Vizepräsidentin

    Marina Bill ist mit sofortiger Wirkung neue Vizepräsidentin der International Federation of Robotics. Sie soll die IFR gemeinsam mit Präsident Milton Guerry vertreten.

    mehr lesen: Marina Bill wird IFR-Vizepräsidentin

  • Nachhaltiger Wirtschaften mit nachhaltiger KI

    Nachhaltiger Wirtschaften mit nachhaltiger KI

    Künstliche Intelligenz (KI) kann zu einer nachhaltigeren Ausrichtung von Wirtschaft und Gesellschaft beitragen. Allerdings ist der Energieverbrauch der KI-Systeme selbst oft hoch. Ein Whitepaper der Plattform Lernende Systeme soll daher…

    mehr lesen: Nachhaltiger Wirtschaften mit nachhaltiger KI

  • Materna übernimmt Virtual Solution

    Materna übernimmt Virtual Solution

    Mit der Übernahme des Münchner Software-Unternehmens Virtual Solution will die Materna-Gruppe die eigene Position als Lösungsanbieter für die öffentliche Verwaltung stärken.

    mehr lesen: Materna übernimmt Virtual Solution

  • Von neuen Einsatzfeldern bis zu KI

    Von neuen Einsatzfeldern bis zu KI

    Mit rund drei Millionen Einheiten hat der weltweite Bestand an Industrie-Robotern einen neuen Rekord erreicht. Die International Federation of Robotics nimmt 5 Trends in den Blick, die die Robotik im…

    mehr lesen: Von neuen Einsatzfeldern bis zu KI

  • Altsysteme Industrie 4.0-tauglich machen

    Altsysteme Industrie 4.0-tauglich machen

    In der Regel beginnen Unternehmen bei der Digitalisierung ihrer Produktion nicht auf der grünen Wiese. Viel eher geht es um die Umrüstung und Einbindung verschiedenster Legacy-Systeme in digitalisierte Workflows. Der…

    mehr lesen: Altsysteme Industrie 4.0-tauglich machen

  • Materialmangel verschärft sich wieder

    Materialmangel verschärft sich wieder

    Nach einer Entspannung im Januar, klagten im Februar wieder mehr Unternehmen über Probleme bei der Materialbeschaffung. Über alle Industriezweige hinweg berichten rund 75 Prozent von Engpässen.

    mehr lesen: Materialmangel verschärft sich wieder

  • Sven Mulder wird SAP Deutschland-Chef

    Sven Mulder wird SAP Deutschland-Chef

    SAP hat einen neuen Deutschland-Chef ernannt: Sven Mulder folgt mit Wirkung zum 1. März auf Alex Kläger.

    mehr lesen: Sven Mulder wird SAP Deutschland-Chef