MASchiNENANBINDUNG. Die Globale Fabriksteuerung steht und fällt mit der richtigen Maschinenanbindung. FORCAM We Deliver Results in Productivity.

Transkript

1 FORCAM We Deliver Results in Productivity. MASchiNENANBINDUNG Die Globale Fabriksteuerung steht und fällt mit der richtigen Maschinenanbindung CASE STUDY SEP 2017 forcam we speak machine

2 INHALT Einleitung 3 Bereitstellung der Daten 4 Einlesen der Daten 5 Interpretation der Daten 6 Kontakt 7 Wenn die Presswerke mithilfe von FORCAM s Shop Floor Management Technologie binnen eines Jahres >20% mehr Teile ausstossen, dann hat sich die Investition in eine neue Softwarearchitektur wirklich gelohnt. Axel Bienhaus, Leiter Zentrales Betriebsmanagement Sparte,Presswerk der Audi AG Seite: 2 von 8

3 EINLEITUNG Das Ziel Das Fall Eine moderne Shop Floor Technologie misst und visualisiert die Leistung von Maschinen und Anlagen webbasiert in Echtzeit. Es entsteht die transparente Fabrik: Fehler und Verschwendungen können sofort beseitigt werden, weil die Produktion virtuell gespiegelt wird und es dieses Cyber Physical System ermöglicht, die Leistung, Verfügbarkeit und Qualität der Anlagen virtuell zu analysieren und real zu optmieren. Produktivitätssteigerungen von 20% und mehr in einem Jahr sind möglich. Die Herausforderung Ein großer deutscher Werkzeughersteller stellt während eines Pilotprojekts mit einem MES-Anbieter fest, dass die Anbindung der Maschinen sehr zeit- und kostenaufwändig und teilweise nicht möglich war. Noch nach Monaten waren problematische Maschinen nicht am System angeschlossen. Grund: Es fehlte an Fachwissen und den nötigen Plug-Ins. FORCAM hat zwei moderne Maschinensteuerungen (Fanuc und Siemens 840D) im Rahmen eines Benchmarks in 1 Stunde und 20 Minute direkt mit dem FORCAM Shop Floor Management System verbunden. In den meisten Unternehmen gibt es heterogene Maschinenparks, deren Signale einheitlich ausgewertet werden müssen. Eine Vielzahl von Maschinen, Bauarten und Steuerungstypen müssen an eine zentrale Web-Steuerung angeschlossen werden. Nur was ich präzise messe, kann ich auch verbessern. Die Kompetenz Die Zeit- und Kostenfalle Die Anbindung und Integration der Maschinen trennt die Spreu vom Weizen. Die Fähigkeit und Qualität des MES-Anbieters entscheidet darüber, mit welchem Zeitund Kostenaufwand die Maschinen angebunden werden. Geschaffen werden müssen standardisierte Schnittstellen über direkte Plug-Ins zu allen gängigen Maschinensteuerungen, ansonsten ist der Zeitaufwand zum Anschluss der Maschinen unüberschaubar. Vorsicht: Zur Normalisierung der Daten aus der Maschine können bei unausgereiften Schnittstellen zusätzlich Drittanbieter-Lizenzen notwendig werden, was zusätzlich hohe Kosten verursacht. Die technologische Grundvoraussetzung für nachhaltige Produktivitätsfortschritte ist eine effektive Produktionsdatenintegration. Das bedeutet, größte Datenmengen unterschiedlicher Quellen sicher und hochperformant aufzunehmen, zu analysieren und in Echtzeit auf allen benötigten Geräten und Ebenen zu visualisieren. Die Schlagworte lauten Big-Data, Realtime und Cloud. Die Fähigkeit, die Daten von Maschinen unterschiedlicher Hersteller sowie über Ländergrenzen hinweg in verschiedenen Sprachen (Unicode) zu verarbeiten und darzustellen, wird erreicht durch eine J2EE-Architektur mit 100 Prozent webbasierten Daten. Für die Datenverarbeitung in Höchstgeschwindigkeit sorgt eine Kombination aus hauptspeicherbasierter In-Memory-Technologie und Complex Event Processing. Seite: 3 von 8

4 BEREITSTELLUNG DER DATEN Die Praxis Der Regelfall im Unternehmensalltag ist ein über Jahrzehnte gewachsener Maschinenpark, der mit heterogenen Steuerungen arbeitet. Häufige Aufgabe ist es daher zunächst, diese Schranken zu überwinden. Die Lösung FORCAM bietet ein ausgereiftes und leistungsfähiges Plug- In Konzept für unterschiedlichste Maschinensteuerungen und Maschinentypen. Die Produktionsdatenintegration erfolgt in drei Schritten: Signalerfassung über herstellerspezifische Protokolle: Neuere Maschinen sind bereits vom Hersteller mit Kommunikationsprozessor und Kommunikationssoftware ausgerüstet. Beispiele sind Heidenhein TNC, Siemens RPC oder FANUC FOCAS. Hier können die Daten direkt aus der Maschine ausgelesen werden und es stehen zahlreiche weitere Funktionen und Daten zur Verfügung. Hiermit lässt sich dann auch die Übertagung von NC-Programmen zur Maschine realisieren oder die aktuelle Werkzeugbelegung abfragen. Plugins für die einzelnen Hersteller sind bei FORCAM vorhanden. Daten bereitstellen Daten über eine individuell angepasste Software (Plug-In) einlesen Interpretation der Daten 1. Schritt: Daten bereitstellen Bei heterogenen Steuerungen nutzt FORCAM drei Wege der Maschinendatenerfassung (MDE). Die Wahl der Anbindung ist abhängig vom Maschinenpark und dem gewünschten Detaillierungsgrad der Daten. Grundsätzlich kann die MDE auf allen Wegen kombiniert werden, denn es gilt: Je höher der Anteil an automatisch erfassten Maschinendaten, desto höher die Datenqualität bei geringerem manuellem Meldeaufwand. Signalerfassung mit Wandler: Auch Maschinen, die keinen Kommunikationsprozessor haben, lassen sich mit dem Internet verbinden. Dazu ist ein I/O- Ethernet-Wandler in dem Steuerungsschrank der Maschine zu installieren. Die benötigten Signale werden aus der Steuerung der Maschine über digitale Signalausgänge ausgeben und in den Wandler eingeben. Dieser sorgt für die Fieldbus Controller I/O-Ethernet-Wandler FORCAM-I/O-Set Steuerung mit Server: Bei moderner Maschinenanbindung erfolgt die Datenaufbereitung schon in den Anlagen. Dazu gibt es in jeder Maschine einen zusätzlichen Rechner, in der Regel einen PC. Auf diesem laufen Programme, die schon einen Teil der Datenaufbereitung wie eine einheitliche Formatierung übernehmen. nötige Ethernet-Konvertierung. FORCAM verwendet dazu einen Feldbuscontroller, das FORCAM-I/O-Set. Seite: 4 von 8

5 EINLESEN DER DATEN Die Datenweiterleitung erfolgt dann über Ethernet. Das System ist universell einsetzbar, was vor allem für international tätige Unternehmen wichtig ist. Zentraler Vorteil: IT-Verantwortliche werden mit offenen Kommunikationsprotokollen in die Lage versetzt, integrierte und effiziente Fertigungssysteme zu organisieren. 2. Schritt: Daten einlesen Sind alle Prozess- und Messdaten gesammelt, werden sie in unserer Lösung in der so genannten DCUs (Data Collection Units) eingelesen. Verschiedene Software-Plugins sorgen dafür, dass die oben genannten und weitere Protokolle OPC Als Standardprogramm hat sich zum einen OPC (Open Protocol Communication) herausgebildet. OPC ist frei konfigurierbar, geregelt ist lediglich, wie zwei Maschinen miteinander sprechen (die Syntax). Was kommuniziert werden muss, ist individuell zu regeln. MTConnect Technologisch ist MTConnect mit OPC vergleichbar. Allerdings ist es auf die Aufgabe Kommunikation mit Werkzeugmaschinen ausgerichtet. Diese Lösung hat in Nordamerika schon eine hohe Verbreitung. Auch erste Unternehmen in Europa sowie FORCAM als Dienstleister nutzen die lizenzfreie Anwendung. MT- Connect verbindet Anlagen, Anwendungen und ganze Fabriken flexibel miteinander und bietet ein integriertes Gesamtfertigungssystem. Eingeführt wurde MTConnect vom Verband der USFertigungsindustrie (AMT - Association for ManufacturingTechnology), der auch ein MTConnect Institut sponsort. verarbeitet werden können. Bei heterogenen Steuerungen wird je Maschinenhersteller ein eigenes programmiertes Plugin benötigt, denn jede Steuerung spricht ihre eigene Sprache. Jede dieser DCUs kann bis zu 100 Steuerungen unterschiedlichster Bauart gleichzeitig bedienen, ohne besondere Anforderungen an die PC Hardware zu stellen. Jeweils zwei DCUs können so konfiguriert werden, dass sie sich gegenseitig überwachen und im Störfall ersetzen. In den DCUs findet die eigentliche Kommunikation mit den Anlagensteuerungen statt: Plugin-Bausteine fungieren als Middleware zwischen Maschine und übergeordnetem FORCAM-Server, Website: FORCAM Bridge bietet eine lückenlose Integration aller Maschinen, unabhängig vom Hersteller, Steuerung oder Alter der Maschine Seite: 5 von 8

6 INTERPRETATION DER DATEN der dafür zuständig ist, dass ausschließlich aktuell interessierende Daten hocheffizient übermittelt werden (ereignisgesteuerte Differenztelegramme). 3. Schritt: Interpretation der Daten Die originären Maschinensignale sind noch nicht die Informationen, die für das Produktionscontrolling benötigt werden. Dazu wird noch ein Logikbaustein benötigt, der aus mehreren Signalen und zusätzlichen Informationen die gewünschten Betriebszustände berechnet. Erst, wenn die FORCAM - Technologieführer bei MES-Lösungen FORCAM liefert Konzernen und Mittelständlern die technologisch führende Smart Factory-Lösung FORCAM FORCE für die Industrie 4.0. Zu den Kunden zählen Airbus Group, Audi, BMW, BorgWarner, Daimler, MTU Aero Engines, Hilti, Mann+Hummel, MSR Technologies und WEIR Minerals. Weltweit werden mehr als Maschinen mit FORCAM überwacht und optimiert. FORCAM ermöglicht es Unternehmen, sich in Echtzeit an jedem Ort der Welt auf Daimler AG ist eines der längsten FORCAM Kunden und hat bereits Anlagen an die FORCAM Lösung angeschlossen. Betriebszustände aus der Fertigung wie Produktion, Rüsten, Störung usw. vereinheitlicht und damit von der Art und Ausprägung der Maschine unabhängig gemacht sind, werden die Informationen zum übergeordneten System in der Unternehmensplanung übertragen. Die Daten der heterogenen Maschinen und Anlagen sind nun vergleichbar und dienen nun in Echtzeit der Errechnung der Kennzahlen (OEE, etc.) und Visualisierung der Prozesse. allen Endgeräten und in jeder Sprache über den exakten Leistungsstand von Maschinen, Anlagen und Fabriken zu informieren. Die zu 100 Prozent webbasierte und Cloudfähige FORCAM Lösung steigert die Produktivität von Maschinen und Anlagen um bis zu 20 Prozent gemessen an der Kennzahl OEE (Overall Equipment Effectiveness). Für die Echtzeit-Abbildung größter Datenmengen (Big- Data) bietet FORCAM im Shop Floor als erster Dienstleister hauptspeicherbasierte In-Memory-Technologie in Verbindung mit Complex Event Processing (CEP). Seite: 6 von 8

7 KONTAKT FORCAMEU FORCAMUK FORCAM GmbH (HQ) An der Bleicherei Ravensburg Deutschland TELEFON: TELEFAX FORCAM LTd Unit 6 EasTlands Court ST. PeTer's Road Rugby CV21 3QP United Kingdom PHONE FORCAMUS FORCAMCN FORCAM Inc Smith Rd., Suite 475 Cincinnati, OH USA PHONE: FORCAM China Suite 1008 Eton Place No. 69 Dongfang Road Pudong, Shanghai, China P: Seite: 7 von 8

8 If you cannot measure it, you cannot improve it. Lord Kelvin FORCAM ist der internationale Spezialist für die Smart Factory: Das Unternehmen liefert Konzernen und dem Mittelstand die technologisch führende Produktionssoftware für die Industrie 4.0. Zu den Kunden zählen AIRBUS, AUDI, BMW, BORGWARNER, DAIMLER, KUKA, MANN+HUMMEL, MSR TECHNOLOGIES, NATIONAL OILWELL VARCO, PRATT&WHITNEY, SCHAEFFLER, WEIR MINERALS. Sie steigern ihre Produktivität um bis zu 30 Prozent und mehr. FORCAM mit Sitz ist Ravensburg ist auch in den USA und China vertreten. FORCAM GmbH An der Bleicherei 15 Ravensburg P: forcam.com