| English
+49 (0)911/462676-0 | info@cosmino.de
 

Industrie 4.0

Cosmino bringt Sie auf den Weg zur intelligenten und digitalen Fabrik

Industrie 4.0

Eine deutliche Mehrheit der Produktionsunternehmen sieht durch die Digitalisierung und Automatisierung der Fertigung hervorragende Aussichten für den Standort Deutschland. Dennoch fehlen in vielen Unternehmen noch die Motivation und die Notwendigkeit, erste Schritte in Richtung Industrie 4.0 zu gehen. Der Grund für dieses Zögern: die Auftragsbücher sind auch so bereits voll und es fehlt an Fachkräften und Kapazitäten, die zur Schaffung benötigter IT-Infrastruktur benötigt werden.

Experten warnen jedoch vor zu langem Zögern, denn in einem Schritt ist die Digitalisierung und Automatisierung der Fertigung nicht zu schaffen. Außerdem fordert der Markt bereits zunehmende Flexibilität und Nachweispflicht in der Produktion. Alle Unternehmen sollten sich daher zeitnah mit der Frage auseinandersetzen, wie sie ihre Produktion z.B. einem geänderten Abrufverhalten in der Supply Chain anpassen können.

Einige Produktionsunternehmen machen sich hierzu bereits Gedanken. Aber nur ein Bruchteil davon schreitet tatsächlich zur Tat. Wer früh beginnt profitiert von einem wachsenden Vorsprung und von erreichten Wettbewerbsvorteilen.

Damit Industrie 4.0 Wirklichkeit wird, ist vor allem eine Anpack-Mentalität gefordert. Es gibt kein fertiges „Produkt Industrie 4.0“ zu kaufen – außer in einigen Werbebotschaften.

Der aktuelle Forschungsstand von Industrie 4.0 ist einzusehen auf http://www.plattform-i40.de

Die COSMINO AG setzt im Rahmen der eigenen Produktentwicklung auf die für Industrie 4.0 definierten Normen, Standards und Referenzarchitekturen.
Ein ebenso großer Treiber für den Fortschritt sind verschiedene Technologien, die immer häufigere Anwendung in Fertigungsbetrieben finden.

Nachfolgend einige Beispiele, wie neue Technologien und deren Vorteile heute bereits in Projekten genutzt werden:

Neben der Mobilität haben Smartphones und Tablets weitere Vorteile, weshalb sie auch in der Fertigung genutzt werden können:

  1. Ihre Mitarbeiter sind durch den privaten Gebrauch fit im Umgang mit mobilen Endgeräten.
  2. Durch die Massenproduktion sind mobile Endgeräte eine deutlich günstigere und hochwertige Alternative zu stationären Industrie-Bildschirmen und PCs.
  3. Alle Cosmino-Dialoge für Berichte, Analysen, Echtzeitvisualisierung und Eingabemasken sind browserbasiert und können im Netzwerk auch über mobile Geräte dargestellt werden.

Im Shopfloor erzeugt der Einsatz mobiler Endgeräte wichtigen Nutzen:

  • Bei Störungen schaltet sich der Servicemitarbeiter direkt mobil auf den Maschinendialog und kann ohne vor Ort zu sein die Problembeschreibung, erfasste Prozess- und Energiewerte sowie das Protokoll einsehen. Dank dieser Ferndiagnose ist es im Anschluss leichter, mit den richtigen Mitarbeitern und dem richtigen Werkzeug schnell vor Ort zu sein, um das Problem zu lösen.
  • Im Shopfloor Management kann mobil auf alle Zahlen, Daten und Fakten, die in der Fertigung erzeugt werden, zugegriffen werden. Auch eintretende Störungen werden dem Fertigungsverantwortlichen übersichtlich auf dem digitalen Fabrikplan in Echtzeit angezeigt.
  • Auch der kontinuierliche Verbesserungsprozess wird unterstützt: Videos und Fotos erleichtern die Beschreibung von Problemen, dokumentieren den Maßnahmenfortschritt und lassen am Ende einen ausführlichen Vorher-Nachher-Vergleich zu. Multilingual!

RFID hat längst Einzug in die Fertigungshallen gehalten. Über RFID können Bearbeitungseinheiten und Behälter über den gesamten Herstellungsprozess automatisch identifiziert werden (Traceability).

Die Erkennung von verwendeten Werkzeugen und eingesetztem Personal funktioniert über RFID automatisch. Ein manuelles An- und Abmelden von Personal und Werkzeugen am Arbeitsplatz und zum Auftrag entfällt.

Die COSMINO AG beteiligt sich derzeit auch an einem Forschungsprojekt, im Rahmen dessen mithilfe von RFID und Software eine automatische Wertstrom-Analyse möglich gemacht werden soll.

Stellt man die Frage, wie die ideale Softwareunterstützung in der Fertigung aussieht, so erhält man schnell folgende Antwort: EIN Bildschirm mit allen Informationen und für alle auszuführenden Tätigkeiten.

Mit dem Cosmino WorkerPoint ist es gelungen, eine Schnittstelle zwischen Mensch und MES zu schaffen. Der mit dem „Best Of Industriepreis“ prämierte Onlinedialog ist im Shopfloor unverzichtbar.

Für die Kommunikation von Maschinen und Komponenten ist OPC UA die geeignete Verbindung für einen sicheren und standardisierten Datenaustausch. Darum ist OPC UA für uns und viele andere Experten ein entscheidender Wegbereiter für Industrie 4.0.

Vorteile bringt OPC UA auch beim Einsatz über die Werksgrenzen hinaus. Hierfür wurde ein skalierbares Sicherheitskonzept entwickelt.

Die Kommunikation mit Maschinen über OPC-UA ist unabhängig von der Anlagen-SPS. Insbesondere bei großen Datenmengen (Big Data), bringt OPC-UA Vorteile in der Kommunikation zwischen Maschine und MES. Ein permanentes Abfragen von Werten (Polling) entfällt, der OPC UA Client (MES) meldet sich für Daten die er benötigt an und erhält vom Server dann nur diese – und zwar immer dann wenn ein neuer Wert vorliegt (Subscription Service). Dies entlastet das Übertragungsnetzwerk und die Datenbanken.

Die digitale Fabrik benötigt eine funktionierende und einheitliche Kommunikation der vernetzten Komponenten. Das Referenzarchitekturmodell für Industrie 4.0 (RAMI 4.0) fordert darum eine digitale Verwaltungsschale zu jeder Produktions-Komponente, wie z.B. einer Maschine oder einem Werkzeug.

Diesem Ansatz wurde die Entwicklung der Cosmino Machine-Memory-Instance (MMI) gerecht, die als autarker und intelligenter Funktionsbaustein zur Vorverarbeitung von Daten entwickelt wurde. Hierbei handelt es sich um digitale Zwillinge für individuelle, reale Objekte, wie Maschinen und Produkte. Alle erfassten Daten und zugehörigen Eigenschaften zu einem Objekt, werden in dessen digitalem Zwilling vorgehalten und für alle MES-Funktionen in Echtzeit bereitstellt. Die Kommunikation von Softwareprogrammen mit den Machine-Memory-Instancen erfolgt im Millisekunden-Bereich, also deutlich schneller als über die Datenbank. Es ist vorgesehen, auch externe Systeme mit diesem digitalen Zwilling kommunizieren zu lassen. Denn in der Fabrik der Zukunft können durchaus verschiedene Systeme zur Erfüllung von MES-Aufgaben eingesetzt werden.

Über IoT-Gateways können Maschinen- und Sensordaten sicher in eine IIot-Plattform übernommen werden. Diese cloudbasierte Datenhaltung ermöglicht z.B. Kennzahlen-Reporting oder Advanced Analytics.

Der Informationstransfer zur IIoT-Plattform beziehungsweise zur Cloud, findet nicht in Echtzeit statt. MES-Aufgaben, wie das Lenken der Workflows und Materialflüsse oder das Überwachen von Grenzwerten zu Produkt- und Prozessparametern, benötigen weiterhin eine lokale MES-Instanz im Werk.

Trotzdem können vorhandene Cloud-Plattformen als Datenquellen für ein lokales MES verwendet werden. Cosmino MES Plus validiert die übernommenen Werte und bildet semantische Relationen. Erst dadurch können objektive Kennzahlen berechnet und die Produktion unter Berücksichtigung relevanter Parameter gesteuert werden. In den kommenden Jahren wird die Zusammenführung der Informationen aus verschiedenen Datenbanken und Plattformen eine entscheidendere Rolle spielen, als die eigentliche Erfassung.

 

Die Speicherung und Analyse großer Datenmengen, wie Energie- und Prozessmerkmale, setzt maßgebliche Erwartungen an die IT-Infrastruktur voraus. Neben cloudbasierter Architektur ermöglichen Timeseries-Datenbanken eine günstige und effiziente Speicherung von zeitreihen-basierten Daten. Individuell entwickelte Machine Learning Algorithmen ermöglichen es, aus diesen Daten Wissen zu generieren um Vorhersagungen zu treffen. Mögliche Anwendungsfälle sind Predictive-Maintenance, Smart-Manufacturing oder Anomaly-Detection, zu denen wir gerne unser Know-how beitragen.

Die Speicherung von Daten in der Cloud oder Timeseries-Datenbank macht diese Daten für Cosmino Funktionen und andere Software bestens verfügbar, entlastet jedoch die vom Cosmino MES operativ verwendete Instanz. Echtzeitbasierten MES-Anwendungen, die das Produktionsgesehen überwachen, visualisieren und steuern, müssen Massendaten nur für einen definierten Zeitraum zur Verfügung stehen. Für das kennzahlenbasierte Reporting ist gar die Speicherung von Mittelwerten oder Schichtwerten ausreichend.

 

In vielen Industriebetrieben lenkt die Cosmino Software Materialien, Produkte und Behälter durch die Fertigungsprozesse (Bsp.: Spritzgießen, Stanzen, Lackieren, Montieren, Verpacken). Mit jedem Schritt wird geprüft, ob die bisherige Bearbeitung vollständig war, in der richtigen Reihenfolge stattfand und erfolgreich war. Erst dann wird die Freigabe für den nächsten Bearbeitungsprozess erteilt oder – am Ende des Herstellungsprozesses – der Versand an den richtigen Kunden veranlasst.

Ein Workflow enthält Weichen, beispielsweise bei der Entstehung von Varianten oder im Fall von Nacharbeitsschritten. Auch das Ausschleusen oder Sperren von Einheiten im Workflow ist mit Cosmino möglich.

Bei einem Workflow-Schritt kann es sich auch um eine Qualitätsprüfung, oder einen Hintergrundprozess, wie dem Druck eines Labels oder Warenbegleitscheins, einer Buchung oder der Rückmeldung an ein ERP, handeln.

Die Workflowsteuerung kann auch jede einzelnen Bearbeitungsschritt abbilden, dies ist vor allem für Montagelinien nützlich. Jeder Montageschritt wird von der Cosmino-Software eingeleitet und visualisiert. Die Durchführung wird geprüft und dann der nächste Schritt freigegeben. Das MES aktiviert das für die Tätigkeit benötigte Werkzeug (z.B. den Schrauber) und prüft, ob im Vorgang das erforderliche Drehmoment gemessen wurde. Dank Machine-Memory-Instanz erfolgen alle diese Prüfungen im Millisekunden-Bereich.

Selbst bei einer hohen Variantenzahl wird mit der Workflow-Lenkung die Null-Fehler-Toleranz zum Kunden gesichert.