Projektarbeit (RFID)

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Werner Amsel
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1 Projektarbeit (RFID) 1. Fertigungskonzept der digitalen Fabrik a) Was wird produziert b) Wie wird produziert c) Ablauf in der Prozessebene, Fertigungsmodule (HW) 2. IT-Struktur der digitalen Fabrik a) Wie sind ERP und MES realisiert, welche Kommunikationsverbindungen gibt es? b) Was macht das MES-System c) Was macht das ERP-System 3. Positionierung der Projektarbeit a) Was ist RFID b) Thema und ziel der Projektarbeit im Zusammenhang mit der bestehenden Anlagenfunktion 4. Quellenangabe Robert Hoffman TE2A Seite 1 von 5

2 1. Fertigungskonzept der digitalen Fabrik a) Was wird produziert Die Schulfabrik produziert Türme aus jeweils drei kleinen zylindrischen Scheiben. Zur Auswahl, für die Scheiben, stehen drei verschiedene Farben. Somit ergeben sich 3³=27 mögliche Türme. Zu beachten wäre das der Grundstein also die jeweils unterste Scheibe vom Zulieferer kommt und die Scheibe zwei und drei aus dem Entnahmelager der Station zwei und drei. b) Wie wird produziert Vorweg sollten erst die Begriffe Losgröße und Charge geklärt werden. Unter der Losgröße eines Produktionsauftrags versteht man die Häufigkeit eines individuellen Produktes welches in einem Auftrag oder einer Charge vorkommt. Losgröße 1 bedeutet also dass sich jedes Produkt unterscheidet, also nur einmal vorkommt. Somit kann unter Losgröße die Anzahl der gleichen Produkte verstanden werden. Unter Charge versteht man die Anzahl der Produkte eines Produktionsauftrags welche gefertigt werden. Sie gibt also Aufschluss über die Menge der zu fertigen oder gefertigten Teile eines Auftrages. Chargen zu je 3 Produkten mit Losgröße 1 bedeutet also das jeweils 3 Türme gefertigt werden die aber unterschiedlich sein können! Zur Produktion selbst: Der Produktionsprozess findet im Stammwerk entlang einer Fertigungsstraße mit 3 Fertigungsmodulen (Robotern) und einem Auslieferungslager an einem zentralen Transportband statt. Daran angegliedert ist ein Zulieferer. Dieser wird durch ein unabhängiges Bestückungssystem, das über eine Transporteinheit ( Landstraße ) den ersten der drei Roboter des Stammwerks just-in-time und just-in-sequence mit Material für je eine Charge versorgt. Produziert wird grundsätzlich immer erst dann wenn eine Charge von 3 Türmen erreicht wurde. Damit eine praxisnahe Auslastung der Maschinen gewährleistet ist. Die Produktion lässt sich an hand eines Beispiels am einfachsten erklären: Nehmen wir mal an ein Kunde bestellt 1 Charge von 3 Türmen die alle gleich sein sollen und zwar rot-silberrot. Diese Bestellung wird über das Web an das ERP-System übermittelt [ERP-System siehe 2a) ff.]. Nun erstellt das ERP-System aus der Bestellung vom Kunden Stücklisten, Fertigungsaufträge usw. Die Bestellung wird von der Disposition in Aufträge zur Befüllung der Lager, also die Aufteilung der Ressourcen, umgewandelt und es wird ein Forecast dem Zulieferer bereitgestellt. Des Weiteren werden vom ERP-System noch Fertigungszeitpläne erstellt in denen der Lagerbestand und die Informationen vom Zulieferer berücksichtigt sind. Der Zulieferer holt sich die Bestellung über XML vom ERP-System ab. Da ja die untersten Scheiben vom Zulieferer kommen sind diese in unserem Beispiel rot. Diese werden aus dem Lager des Zulieferers entnommen und für den Transport bereitgestellt. In diesem Beispiel kommt es noch nicht auf die Reihenfolge an, muss aber falls nötig ebenfalls der Vorgabe entsprechen. Liegen nun die Scheiben bereit, wird vom ERP-System die Fertigung freigegeben. Dies bedeutet dass eine Auftragsnummer, sowohl am Webportal des Stammwerks als auch dem Zulieferer, zugeteilt wird. Hat nun der Zulieferer die Freigabe werden die Scheiben ausgeliefert. Robert Hoffman TE2A Seite 2 von 5

Ab hier übernimmt nun das MES-System (Prozessleittechnik) und holt sich den Fertigungsauftrag vom ERP- System über einen HTTP-Server in Form einer XML-Datei ab und koordiniert den Ablauf der

3 Ab hier übernimmt nun das MES-System (Prozessleittechnik) und holt sich den Fertigungsauftrag vom ERP- System über einen HTTP-Server in Form einer XML-Datei ab und koordiniert den Ablauf der Fertigung. Dazu beauftragt das MES die Prozessautomatisierung also die Master-SPS und Soft-SPS mit den nächsten Fertigungsschritten welche sich aus den Fertigungsaufträgen aus dem ERP ergeben. Die Master-SPS im Stammwerk führt nun die Produktion der Türme durch. Dazu koordiniert sie die einzelnen Fertigungsmodule der Feldebene. In unserem Fall werden die drei roten Scheiben vom Zulieferer dem ersten Roboter (Fertigungsmodul) zugeteilt über das Transportband. Dieser schnappt sich die Teile und legt jeweils eine rote Scheibe auf das Förderband (Fertigungsstraße im Stammwerk). Der zweite Roboter nimmt aus seinem Lager die bereitliegende silberne Scheibe und setzt diese auf die rote Scheibe. Der dritte Roboter setzt wiederum eine rote Scheibe auf den rot-silbernen Turm. Nach diesem Schritt wird der fertige rot-silber-rot Turm mit einem Schieber in das Auslieferungslager des Stammwerks geschoben. Die Produktion ist somit abgeschlossen. Dabei wäre wieder zu beachten dass die Anlage sowohl in starrer Kopplung (fester Anlagentakt) als auch in loser Kopplung (freilaufender Anlagentakt) betrieben werden kann. Als aller letztes führt nun das ERP-System nach erfolgreichem Ablauf der Fertigung noch betriebswirtschaftliche Schritte wie die Rechnungsstellung usw. aus. c) Ablauf in der Prozessebene, Fertigungsmodule (HW) Leitebene Prozessebene Feldebene (Fertigung) Angefangen beim Zulieferer wird durch eine so genannte Soft-SPS der Ausliefervorgang gesteuert. Soft-SPS deshalb weil diese auf einem PC basiert. Im Stammwerk werden die Fertigungsmodule über eine Master-SPS (S7 315dp) und eine Slave-SPS (S7 314 ifm) gesteuert. Robert Hoffman TE2A Seite 3 von 5

4 2. IT-Struktur der digitalen Fabrik a) Das ERP-System ERP = Enterprise Resource Planning Das ERP stellt ein heutzutage übliches Warenwirtschaftssystem dar wie zum Beispiel SAP oder in unserem Fall AvErp. Es dient wie der Name schon sagt zur Strukturierung und Steuerung der Waren in einem Unternehmen. Hardware mäßig läuft dieses Programm auf einem Win2003-Server in einem eigenen IP-Netz und ist gesichert über eine Firewall. Über das ERP kann der Kunde direkt Bestellungen abgeben und diese werden im Idealfall dann automatisch weiterverarbeitet. b) Das MES-System MES = Manufacturing Execution System Das MES ist unsere Prozessleittechnik. Die Aufgabe besteht darin die Produktion auf direktem Wege zu Steuern und zu überwachen. Das MES bekommt die Arbeitsaufträge über das ERP und erledigt dann alle für die Produktion wichtigen Details. c) Wie sind ERP und MES realisiert, welche Kommunikationsverbindungen gibt es Gestartet wird ein Vorgang prinzipiell bei einer abgegebenen Bestellung von einem Kunden. Da diese direkt im ERP-System erfolgt (über Internet) kann das ERP-System die Bestellung als Kundenauftrag abspeichern und sofort mit der Prüfung der Durchführbarkeit beginnen. Sofern hier keine Probleme auftreten werden nun Daten für die Fertigung aufbereitet bzw. umgesetzt. Es werden Aufträge und Stücklisten, erstellt diese werden an das MES des Zulieferers sowie des Stammwerks bereitgestellt und selbständig von diesen abgeholt. Die Kommunikation erfolgt hierbei über http-protokolle in XML-Format. Dies bewerkstelligt ein Apache-Server (Hardware). Die so abgeholten Daten werden nun vom MES mittels WinCC in ein C-Format umgewandelt. Dieses so erstellte Programm übermittelt so die Aufträge als Fertigungsschritte and die Master- SPS. Die Master-SPS wiederum übermittelt die Daten an die einzelnen Slave-SPSen welche nun die mechanische Arbeit also die Fertigungsschritte ausführen. Robert Hoffman TE2A Seite 4 von 5

3. Positionierung der Projektarbeit a) Was ist RFID RFID steht für Radio Frequency Identification auf Deutsch heißt das so viel wie Identifizierung mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen.

5 3. Positionierung der Projektarbeit a) Was ist RFID RFID steht für Radio Frequency Identification auf Deutsch heißt das so viel wie Identifizierung mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen. Dies soll heißen dass man mittels dieser Technologie Gegenstände oder Lebewesen erfassen und Daten sowohl einlesen als auch abrufen kann. RFID-Systeme bestehen aus zwei Komponenten. Einem so genannten RFID Tag und einem Lese- bzw. Schreibgerät. Auf dem Tag können Daten gespeichert werden und wieder ausgelesen und zwar berührungslos als auch sichtfrei. Dies geschieht über ein hochfrequentes Signal welches vom Lesegerät ausgeht. Dieses Signal ist in den meisten Fällen gleichzeitig die Energieversorgung des Mikrochips welche in dem RFID-Tag integriert ist. RFID-Tag Lese bzw. Schreibgerät b) Thema und ziel der Projektarbeit im Zusammenhang mit der bestehenden Anlagenfunktion. In der Digitalen-Fabrik soll der Zulieferer den RFID-Tag bereits in die Grund -Scheiben der Türme integrieren und zwar zusammen mit den vom MES gegebenen Informationen. Darin enthalten sind alle wichtigen Daten, die zur eindeutigen Erkennung des Turms und der nötigen Arbeitsschritte bzw. Komponenten nötig sind. So kann die Anlage bereits nach dem ersten Schritt erkennen welche weiteren Komponenten zur Fertigstellung nötig sind bzw. welcher Turm gefertigt wird. Auch wenn sich zwischendurch die Reihenfolge der Türme ändern würde, hätte dies keinen Einfluss auf die Fertigung. Des weiteren kann lokalisiert werden wo sich gerade welcher Turm in der Fertigung befindet. Dabei besteht unser Ziel darin das die Anlage in Loser-Kopplung arbeitet und z.b. das entfernen eines Turmes (Ausschuss...) keinen Einfluss auf den Fertigungsablauf hat. Dies soll durch vor jeder Station installierten Leser ermöglicht werden. 4. Quellenangabe Robert Hoffman TE2A Seite 5 von 5

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