Die Betriebsdatenerfassung (BDE) in Unternehmen berücksichtigt, wie viel und wie schnell produziert wird. Egal, ob auf Papier oder durch die Terminal-Eingabe im ERP-System, Mitarbeitende erfassen und übertragen die Werte händisch.
Medienbrüche und Übertragungsfehler bieten eine große Fehlerquelle. Die Mitarbeitenden fragen sich zudem, wieso sie Werte von der Maschine ablesen und an anderer Stelle einfügen müssen. Die Lösung für diese Probleme nennt sich MDE.
Christoph Höltring, MES-Consultant bei FASTEC
Eine BDE in Kombination mit einer MDE automatisiert die Datenerfassung und führt zu exakten Angaben. Die MDE protokolliert die Verfügbarkeit, Leistung und Qualität einer Produktionsanlage. Sie erfasst Produktiv- und Störzeiten sowie Gut- und Schlecht-Mengen auf Basis der echten Maschinenwerte. Auch wenn viele Daten dabei möglichst automatisiert dokumentiert werden, tätigen Mitarbeitende ergänzend Eingaben, um etwa den genauen Grund eines Maschinenstillstands zu berücksichtigen.
Mit der Overall Equipment Effectiveness (OEE)-Kennzahl bewerten Unternehmen die Produktivität einer Anlage ganzheitlich. Dabei setzen sie alle Daten mit den Fertigungsaufträgen und Arbeitsgängen in Bezug. Buchungen im Enterprise-Resource-Planning (ERP) sind die tatsächlich produzierten Mengen und die dafür benötigten Zeiten. Diese werden auf Basis der MDE und BDE sowie durch eine Schnittstelle zwischen dem ERP-System und einem Manufacturing Execution System (MES) wie FASTEC 4 Pro automatisiert. Ein MES stellt ein digitales Abbild der Produktion zur Verfügung und ermöglicht die Überwachung der Produktionsprozesse in Echtzeit.
Industriestandard OPC UA ist zukunftsweisend
Notwendig für die MDE ist eine Maschinenanbindung, die Echtzeitdaten von der Maschine an das MES übermittelt. Hier gibt es drei verschiedene Möglichkeiten, wobei der etablierte Industriestandard OPC Unified Architecture (OPC UA) als die beste Lösung gilt. Der Grund:
Die Maschinenanbindung über OPC UA hat den entscheidenden Vorteil, den Aufwand für Schnittstellen maßgeblich zu reduzieren. Die Daten kommen direkt von der Datenquelle und müssen nicht über Signaltechnik abgeleitet werden. Zudem ist eine bidirektionale Kommunikation möglich, um z.B. Vorgabeparameter an die Anlage zu übergeben. Bei Neuanschaffungen von Anlagen sollte also immer darauf geachtet werden, dass die OPC-UA Schnittstelle bereits vorhanden ist.
Jonas Drees, Sales Team Manager bei FASTEC
Mit OPC UA wird in Produktionen der Zugang zu Maschinen standardisiert. Das schafft einen herstellerunabhängigen Datenaustausch. Dadurch ist dieser Standard ein besonders wichtiger Baustein für Industrie 4.0 und Internet of Things (IoT). Die Daten werden für das MES zuerst auf einem OPC-Server bereitgestellt, welcher entweder direkt in der Maschinensteuerung oder an separater Stelle betrieben wird. Das Erfassungssystem arbeitet als Client und transferiert die Daten via UA-Protokoll. Weitere detaillierte Informationen bietet unser Fachartikel speziell zum Industriestandard OPC UA.
Die Art der Maschinenanbindung ist abhängig von den Gegebenheiten in der Produktion
Wenn unsere Kunden die Bereitstellung der Daten und Schnittstellen nicht eigenständig leisten können, unterstützen wir sie auch als Techniker vor Ort. Dafür ist langjährige Erfahrung in der Steuerungstechnik nötig. Man könnte sagen: Wir sprechen die Sprache der Maschinen.
Waldemar Boschmann, Automatisierungstechniker bei FASTEC
Bei einer weiteren Variante der Maschinenanbindung findet eine direkte Kommunikation des MES mit der Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) der Anlage statt. Dabei ist das Know-how des MES-Anbieters gefragt, einen Treiber zur Anbindung der Steuerung bereitzustellen. Während bei gängigen Steuerungen dieser meist vorhanden ist, sollten Unternehmen bei unbekannteren Varianten eine aufwändige Programmierung einplanen. Zudem ist oft auch die Zusammenarbeit mit dem Maschinenhersteller oder dem hauseigenen Automatisierer notwendig. Das MES erhält entweder vollständigen Zugriff auf das SPS-Projekt oder die notwendigen Variablen werden in einem separaten Datenbaustein bereitgestellt. Diese Möglichkeit der Anbindung liefert exakte Daten direkt von der Quelle und kann zusätzlich Prozessdaten (Temperaturen, Drücke, etc.) erfassen.
Ein Klingeldraht ist die pragmatische Lösung
Ältere Maschinen, die über keine Schnittstelle zur Datenausgabe verfügen, bringen oft ein teures Nachrüsten mit sich. Manchmal ist es dann auch gar nicht möglich. Sie sind teilweise nicht an das Produktionsnetzwerk angeschlossen und damit auch nicht erreichbar. Dann ist es sinnvoll, auf Sensortechnik oder digitale Signale zurückzugreifen.
Waldemar Boschmann, Automatisierungstechniker bei FASTEC
Bei dieser Möglichkeit der Maschinenanbindung kann ein Elektriker ein Produktionssignal aus dem Schaltschrank der Maschine mit einem I/O-Modul verbinden, welches wiederum mit dem MES kommuniziert. Sogar ein einfaches Taktsignal reicht schon aus, um exakte Maschinendaten zu berechnen.
Weg vom Bauchgefühl, hin zur Datengrundlage
Wenn Unternehmen in ihrer Produktion Daten automatisiert erfassen möchten, kommen sie um eine MDE nicht herum. Voraussetzung dafür ist eine Maschinenanbindung in Echtzeit, für die es, je nach Anlage und Anforderungen, drei unterschiedliche Möglichkeiten gibt. Der Industriestandard OPC UA gilt als beste Lösung für Unternehmen, weil hierbei ein herstellerunabhängiger Datenaustausch stattfindet. Möglichkeit zwei bietet ebenfalls alle Daten, ist jedoch in der Praxis aufwendiger. Bei alten Maschinen können Unternehmen eine pragmatische Anbindung via I/O-Modul wählen.
