Projektarbeit RFID in der digitalen Fabrik

Transkript

1 Projektarbeit RFID in der digitalen Fabrik Lucas Strube Gruppe 1 Gliederung: 1. Fertigungskonzept der digitalen Fabrik 1.1 Was wird produziert 1.2 Wie wird produziert 1.3 Ablauf der Produktion (mechanisch) 1.4 Ablauf in der Prozessebene 2. IT Struktur der digitalen Fabrik 2.1 Erklärung zum ERP System 2.2 Erklärung zum MES System 2.3 Kommunikationsverbindungen 3. Projektspezifische Themen 3.1 Erklärung RFID 3.2 Vorteile von RFID in der Fertigung 3.3 Umsetzung von RFID in der digitalen Fabrik 3.4 Ziel der Projektarbeit 4. Quellenangabe Lucas Strube Seite 1

2 1.Fertigungskonzept der Digitalen Fabrik 1.1 Was wird produziert: Produziert werden runde Türme bestehend aus drei Teilen. Diese Teile können exemplarisch sein für alle möglichen Produkte. Zum Beispiel könnte es sich um ein Mobiltelefon handeln. Bestehend aus Unterschale, Elektronik und Oberschale. 1.2 Wie wird produziert: Produziert wird in Losgröße 1. Das heißt kein Produkt gleicht dem Anderen. Der Kunde kann jeden möglichen Turm bestellen. In unserem Fall gibt es drei Farben in Türmen zu je drei Teilen. Also gibt es 27 mögliche Türme. Bestellen drei Kunden drei unterschiedliche Türme so wird also dreimal Losgröße 1 gefertigt. Das ganze ist dann eine Serienfertigung von Einzelstücken. In der Praxis kommt das immer häufiger vor (z.b. bei Autoherstellern). Würde ein Kunde 10 identische Türme bestellen so hätten wir die Losgröße 10. Dies wäre eine normale Serienfertigung, wie sie in der Massenproduktion (z.b. Brandmelder) vorkommt. Die Fabrik produziert nur Chargen zu je drei Stück. Das heißt die minimale Auslastung der Fertigungsanlage liegt bei drei Türmen. Dementsprechend fertigt die Anlage erst wenn Fertigungsaufträge für min. 3 (6,9,12.)Türme eingegangen sind. 1.3 Ablauf der Produktion (mechanisch): Die Zulieferung der Basis (unterste Scheibe) erfolgt über einen Zulieferer. Dieser Teil agiert unabhängig vom Stammwerk und stellt eine autonome Einheit dar. Sobald der Zulieferer drei Basen (Scheiben) an das Stammwerk geliefert hat beginnt die Fertigung. Die erste Fertigungszelle, in unserem Fall der Lineararm, legt nun die erste Basis auf das (Förder)Band. Das Band transportiert die Scheibe nun zur Fertigungszelle zwei, dem Vertikalarm. Dieser setzt nun die zweite Scheibe auf. Bei Fertigungszelle drei, dem Horizontaldreharm, wird nun der erste Turm fertiggestellt und an das Lager geliefert. Um jeweils einen Schritt versetz werden nun die nächten Türme gefertigt (Basis 1 in Fertigungszelle 3, Basis 2 in Fertigungszelle 2, Basis 3 in Fertigungszelle 1 usw). Lucas Strube Seite 2

3 1.4 Ablauf in der Prozessebene: Beim Zulieferer erfolgt die Steuerung mittels Soft-SPS (PC basierte SPS). Im Stammwerk erfolgt die Koordination (Verkettung) der Fertigungsmodule durch eine S7 315dp (Master). Auf Feldebene erfolgt die Mechaniksteuerung durch fünf S7 314 ifm (Slave). 2. IT Struktur der digitalen Fabrik 2.1 Erklärung zum ERP System: ERP Enterprise Resource Planning. Ein ERP-System ist eine komplexe Anwendungssoftware zur Steuerung und Verteilung der Ressourcen eines gesamten Unternehmens. Ein gut organisiertes ERP System regelt sehr viele Prozesse selbstständig (Bestellungen, Mahnungen, ect). Im Idealfall wird das ERP System direkt vom Kunden über das Internet mit Daten gefüttert und verarbeitet den Kundenauftrag dann selbstständig. Zu den bekanntesten ERP Systemen gehören SAP und Oracle. 2.2 Erklärung zum MES System: MES - Manufacturing Execution System. MES ist ein prozessnah operierendes Fertigungsmanagementsystem. Oft wird der deutsche Begriff Produktionsleitsystem verwendet. Im Gegensatz zum ERP System ist MES direkt mit der Produktion (Prozessautomatisierung) verbunden. Es ermöglicht die Kontrolle der Produktion in Echtzeit. Seine Daten erhält das MES in unserer digitalen Fabrik aber vom übergeordneten ERP System. Lucas Strube Seite 3

4 2.3 Kommunikationsverbindungen Das ERP System erhält einen Kundenauftrag. Das ERP System prüft nun die Durchführbarkeit des Auftrags. Ist der Auftrag durchführbar gibt es fertigungsrelevante Daten (z.b. Stücklisten) an das MES weiter. Die Kommunikation erfolgt über ein Webportal, an dem sich sowohl Stammwerk als auch Zulieferer ihre Daten abholen. Kommuniziert wird über HTTP-Protokoll in XML. Hardwareseitig wird ein Apache-Server eingesetzt. Die Daten werden nun vom MES mittels WinCC in das C-Format umgesetzt. Das C-Programm setzt nun den Chargenauftrag in einzelne Fertigungsschritte um und sendet diese an die Master SPS. Die Master SPS versorgt nun die fünf Slave SPSen mit Daten so das diese ihre Bestückungsschritte ausführen können. 3. Projektspezifische Themen 3.1 Erklärung RFID RFID - Radio Frequency Identification. RFID Systeme setzten sich im wesentlichen aus zwei Komponenten zusammen. Dem RFID Tag der am zu identifizierendem Objekt angebracht wird und der Schreib- und Leseeinheit welche Daten auf RFID Tag schreibt oder diese ausliest. RFID ermöglicht die automatische Identifizierung und Lokalisierung von Objekten ohne direkten Sichtkontakt und erleichtert so erheblich die Erfassung und Speicherung von Daten. 3.2 Vorteile von RFID in der Fertigung Im Gegensatz zum Barcode oder einfacher sensorischer Erfassung von Objekten in einer Fertigung haben RFID Tags viele Vorteile. Im Gegensatz zum Barcode wird kein direkter Sichtkontakt benötigt. Barcodes sind stark anfällig gegen Verschmutzung und die unterzubringende Datenmenge ist im Vergleich zu RFID Chips gering Lucas Strube Seite 4

5 3.3 Umsetzung von RFID in der digitalen Fabrik Der Basisbaustein soll bereits beim Zulieferer mit einem RFID Tag beschrieben werden. Dieser Tag muss Daten enthalten welche ihn eindeutig einem bestimmten Turm zuordnen (z.b. rot,rot, silber). Das Stammwerk soll nun in jeder einzelnen Fertigungszelle den Chip lesen und überprüfen ob die Prozessreihenfolge korrekt ist. Vor der praktischen Umsetzung des Projekts müssen noch etliche Fragen geklärt werden. Diese Grafik gibt einen ungefähren Überblick: 3.4 Ziel der Projektarbeit Das Ziel sollte sein die Anlage zuverlässig in loser Kopplung (zeitlich voneinander unabhängige Fertigungszellen) zu betreiben. Dazu muss man der Anlage eine Gewisse Intelligenz verleihen. Sie soll mit den Produkten die auf ihr gefertigt werden kommunizieren. Wird ein Baustein vom Band genommen, oder werden zum Beispiel zwei Bausteine vertauscht, so sollte die Anlage dies bemerken. 4. Quellenangabe Lucas Strube Seite 5