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



  • Corona-Pandemie gefährdet langfristig Ingenieurarbeitsmarkt

    Corona-Pandemie gefährdet langfristig Ingenieurarbeitsmarkt

    Die Corona-Pandemie hat im dritten Quartal in Folge gravierende Spuren auf dem Ingenieurarbeitsmarkt hinterlassen. Das zeigen die Zahlen für das 4. Quartal 2020 aus dem aktuellen Ingenieurmonitor, den der VDI…

    mehr lesen: Corona-Pandemie gefährdet langfristig Ingenieurarbeitsmarkt

  • Pandemie sorgt für Rekordrückgang des Arbeitsvolumens

    Pandemie sorgt für Rekordrückgang des Arbeitsvolumens

    Mit einem Rückgang um 4,7 Prozent auf 59,64 Milliarden Stunden ist das Arbeitsvolumen im Jahr 2020 aufgrund der Covid-19-Pandemie so stark eingebrochen wie noch nie. Dies geht aus der Anfang…

    mehr lesen: Pandemie sorgt für Rekordrückgang des Arbeitsvolumens

  • IFS bringt Portfolio in die Cloud

    IFS bringt Portfolio in die Cloud

    Der schwedische Softwarehersteller IFS hat die Lösung IFS Cloud vorgestellt. Anwender können damit nach Unternehmensangaben alle IFS-Funktionalitäten, von ERP-System bis zu den produktionsnahen Modulen, als Cloud-System nutzen. Der Cloud-und On-Premise-Betrieb…

    mehr lesen: IFS bringt Portfolio in die Cloud

  • Kooperation zwischen NET und PDSVision

    Kooperation zwischen NET und PDSVision

    Im Rahmen einer strategischen Partnerschaft will NET dem schwedischen Unternehmen PDSVision einen besseren Zugang zum deutschsprachigen Markt ermöglichen.

    mehr lesen: Kooperation zwischen NET und PDSVision

  • Forschungsprojekt Saviour: Druckqualität per App überwachen

    Forschungsprojekt Saviour: Druckqualität per App überwachen

    Wissenschaftler aus Hannover und Aachen wollen eine App zur automatischen Überwachung der Druckqualität in der Additiven Fertigung entwickeln. Der Fokus liegt dabei auf der Medizintechnik.

    mehr lesen: Forschungsprojekt Saviour: Druckqualität per App überwachen

  • Produktionserwartungen steigen den dritten Monat in Folge

    Produktionserwartungen steigen den dritten Monat in Folge

    In der aktuellen Ifo-Konjunkturumfrage gehen die Teilnehmer insgesamt von steigender Produktion aus. Laut Ifo-Experte Klaus Wohlrabe seien die Erwartungen in den einzelnen Branchen jedoch unterschiedlich.

    mehr lesen: Produktionserwartungen steigen den dritten Monat in Folge

  • Sebastian Walter neuer Head of Sales für Westeuropa

    Sebastian Walter neuer Head of Sales für Westeuropa

    Seit Anfang März ist Sebastian Walter neuer Vertriebschef für Westeuropa beim Roboterhersteller Universal Robots.

    mehr lesen: Sebastian Walter neuer Head of Sales für Westeuropa

  • Angriff auf Exchange-Server

    Angriff auf Exchange-Server

    Nach Informationen des IT-Dienstleisters Shodan sind zehntausende Exchange-Server in Deutschland über das Internet angreifbar und mit hoher Wahrscheinlichkeit bereits mit Schadsoftware infiziert. Dabei sind Organisationen jeder Größe betroffen. Das Bundesamt…

    mehr lesen: Angriff auf Exchange-Server

  • IT-Sicherheit an Werkzeugmaschinen

    IT-Sicherheit an Werkzeugmaschinen

    Etwa jedes zweite Unternehmen wurde im vergangenen Jahr Opfer eines Cyberangriffs. Das geht aus dem DsiN-Praxisreport Mittelstand 2020 unter Schirmherrschaft des Bundeswirtschaftsministeriums hervor. Nicht nur die konventionelle IT ist davon…

    mehr lesen: IT-Sicherheit an Werkzeugmaschinen

  • Industrie Informatik kooperiert mit SIB Visions

    Industrie Informatik kooperiert mit SIB Visions

    Der MES-Anbieter Industrie Informatik setzt auf Low-Code-Entwicklung und geht eine strategische Partnerschaft SIB Visions ein.

    mehr lesen: Industrie Informatik kooperiert mit SIB Visions

  • Pick-by-light-System ergänzt MES

    Pick-by-light-System ergänzt MES

    Bei KSB setzt man seit etwa einem Jahr auf ein Pick-by-light-System von Microsyst, was den Workflow an den Montagearbeitsplätzen effizienter gestaltet hat.

    mehr lesen: Pick-by-light-System ergänzt MES

  • Vorausschauende Wartung ist in der Industrie etabliert

    Vorausschauende Wartung ist in der Industrie etabliert

    Maschinen in der Produktion werden zunehmend schlauer. Eine von Reichelt Elektronik in Auftrag gegebene Umfrage zeigt, dass sich Predictive Maintenance in der deutschen Industrie etabliert.

    mehr lesen: Vorausschauende Wartung ist in der Industrie etabliert