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Digitale Fertigung: Komponenten selbst entscheiden lassen

Feature | 20. November 2017 von Andreas Schmitz

Gut ist, wenn Fertigungsaufträge von A bis Z geplant werden und alles reibungslos funktioniert. Noch besser ist, wenn Komponenten eigenständig kommunizieren und sogar Entscheidungen treffen und so auf unerwartete Entwicklungen und Ereignisse reagieren. Zu sehen ist dieser Showcase von SAP auf der SPS IPC Drives in Nürnberg.

Die Idee ist recht einfach: Statt etwa ein Auto in einer Fertigungsstraße zu bauen, in der in einem Arbeitsplan festgelegt ist, wann und wo Räder angeschraubt und Sitze eingebaut werden, werden Arbeitsstationen künftig mobil und sind noch dazu fähig, untereinander zu kommunizieren. „Dezentral und dynamisch“: Das sind die zwei Attribute, die Rüdiger Fritz, Director Product Management SAP Plant Connectivity im Bereich Digital Manufacturing von SAP, für diese neue Herangehensweise einer modularen Montage findet, die Produktionsprozesse flexibler und effizienter macht. Dynamisch, weil einzelne Komponenten im System als „autonome Agenten“ in der Lage sind, selbst Entscheidungen zu treffen. Dezentral, weil sich die Arbeitsstationen untereinander abstimmen können, ohne das Produktionsleitsystem fragen zu müssen. Der wichtigste Vorteil: Fällt eine Arbeitsstation aus, denkt das System eigenständig um, findet eine Alternative und der Fertigungsprozess kommt nicht zum Erliegen.

Autonome Software-Agenten: Showcase „Kiste mit Köpfchen“

Um das für Produktionsprozesse revolutionäre Prinzip zu verdeutlichen, hat die SAP auf der Fachmesse für elektrische Automatisierung SPS IPC Drives in Nürnberg einen Showcase aufgebaut. Vier Behälter, die stellvertretend für autonome Transportsysteme stehen und mit vier Verpackungsmaschinen kommunizieren, zeigen, was es heißt, wenn Produktionen nicht „deterministisch im ERP durchgeplant werden“, wie Fritz es nennt. Jeder Behälter sucht sich unter den verfügbaren Verpackungsmaschinen die geeignete, um Bauteile für den Transport vorzubereiten. Er enthält einen Minirechner, der in der Lage ist, den Befüllungsstatus an einen lokalen Controller weiter zu geben, der als autonomer Agent entscheidet, welche Maschine Bauteile aufnehmen soll.



OPC-UA-fähig: SAP Plant Connectivity als Kommunikationsinfrastruktur

Soll ein Bauteil befördert werden, verhandeln also die Packmaschinen und die autonomen Transportsysteme darüber, welche Maschine Kapazitäten bereitstellt. Technologisch übernimmt das „SAP Plant Connectivity“, eine Kommunikationsinfrastruktur, die in der Lage ist, über den als Wegbereiter der 4. Industriellen Revolution bezeichneten Datenaustauschstandard OPC Unified Architecture die Maschinen mit den geschäftlichen Systemen zu verbinden. Ändert sich die Feinplanung im Produktionsleitsystem, dem SAP Manucaturing Execution System (SAP MES), und damit ein Auftrag, wird er an die ausgehandelte Packmaschine weitergeleitet.

Machine Learning mit einbinden

Welche Maschine am besten geeignet ist für einen nötigen Produktionsschritt, kann in der Praxis von mehreren Faktoren abhängen. So lernt das System beispielsweise aus der Historie. Hat sich in der Vergangenheit etwa herausgestellt, dass der Ausschuss einer Drehmaschine für Stahl aus einem bestimmten Herkunftsland höher als bei einem Stahl aus einer anderen Region und beide Materialien sind verfügbar, sollte das System in der Lage sein, alle Rahmenbedingungen zu berücksichtigen und den geeigneteren Werkstoff vorzuziehen. „Das kann die Maschine nicht allein“, erläutert Fertigungs-Experte Fritz, „denn viele der nötigen Informationen liegen im ERP“. Die IT-Architektur für die digitale Fertigung bietet – so zeigt der Showcase – die Voraussetzung dafür, die Historie mit einzubeziehen, maschinelles Lernen zu nutzen und autonome Agenten einzusetzen. SAP S/4HANA als digitaler Kern, SAP MES als Produktionsleitsystem, SAP Plant Connectivity als Kommunikator und die Maschinen als integrierte Komponenten greifen hier ineinander. Sie sorgen im Fabrikalltag dafür, dass die Maschinen gut ausgelastet sind, die Qualität der Produkte optimal ist und dass es nicht zum Stillstand der Produktion kommt, wenn eine Maschine ausfällt. „Per Mustererkennung wird es zudem möglich sein, Maschinen nicht mehr mit Aufträgen zu versorgen, die unrund laufen“, erläutert Fritz.

Indoor Positioning: Aufträge in der Fabrikhalle aufspüren

Ein fertiges Produkt besteht aus vielen Einzelteilen, die an diversen Orten in der Fabrik gefertigt werden oder zugeliefert werden. Diese Komponenten befinden sich in verschiedenen Behältern auf dem Werksgelände. Die Herausforderung besteht darin, quasi auf Knopfdruck zu erfahren, wo sich diese Teile, die für einen bestimmten Auftrag nötig sind, befinden. Im Rahmen eines Showcases hat die SAP zusammen mit dem Partner MyOmega System Technologies Behälter mit Zusatzsensoren ausgestattet, die nicht nur Rückmeldung über den Standort geben, sondern auch den Bezug zum jeweiligen Auftrag herstellen. „Mit Hilfe des Indoor Positioning sind sowohl Auftrags- als auch Geoinformationen von jedem Produkt in der Fabrikhalle potenziell transparent“, erläutert Fritz. Praktischer Nebeneffekt: Auch vergessene Werkzeuge lassen sich per Sensor lokalisieren – und so langes Suchen vermeiden.

Weitere Informationen:

SAP wird auf der SPS IPC Drives 2017 vom 28. bis zum 30. November 2017 in Nürnberg in Halle 6, Stand 620 vertreten sein.

Im Forum „Automation meets IT“, Halle 6, Stand 6-138 wird Tim Kaufmann von SAP am 30. November 2017 einen Vortrag zum Thema „Asset Management for IoT in a collaborative Asset Network“ halten. Eine Übersicht über sämtliche Vorträge im Rahmen der SPS IPC Drives finden Sie hier.

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