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Schnittstellen für die Industrie 4.0

Moderne und vielseitige Schnittstellen machen aus Cosmino MES eine Integrationsplattform für die Digitalisierung Ihrer Produktion

Cosmino MES Plus als Integrationsplattform für die Machine to Machine Kommunikation (M2M)

Bereits heute kommunizieren viele elementare Bestandteile der Wertschöpfung autark. Unter anderem sind hier vor allem Maschinen, Werkzeuge, AGVs (Automated guided vehicles), Messgeräte und Sensorik aber auch prozessregelnde Systeme wie MES, CAQ und ERP zu nennen.

Der Vorteil der M2M Kommunikation: sie findet in Echtzeit statt. Daraus ergeben sich neue Möglichkeiten, Prozesse per MES zu steuern.

Standardisierter Datenaustausch mit beliebigen Maschinentypen

Standardisierte Schnittstellen (z. B. OPC, OPC UA, MQTT und REST) werden von vielen Systemen und Maschinen unterstützt und häufig zur Kommunikation genutzt. Moderne Anlagen sind für die Kommunikation per OPC, OPC UA vorbereitet, dies ist somit die effizienteste Methode. Die standardisierte Datenübernahme erfolgt unabhängig vom Typ der Maschinensteuerung (SPS) durch den Cosmino MachineConnector.

Bei fehlenden Schnittstellen zur SPS, insbesondere bei älteren Maschinen, wird steuerungsunabhängige Sensorik genutzt. Die Kommunikation zu Cosmino kann nativ (Signal-Interpretation) oder per OPC- / OPC-UA- Strukturen erfolgen

Um Schnittstellendaten nach Cosmino MES zu transferieren werden gängige Protokolle wie CANBUS, Analog-TCP/IP Konverter (RS232-TCP/IP) unterstützt.

Branchenübliche Datenformate wie z. B. XML, JSON, XLS, CSV, ASCII oder https (Webservice) stehen für alle erwähnten Schnittstellen zur Verfügung. Zusätzlich wird die spezifische Kommunikation via IDocs des ERP-Systems SAP unterstützt.

Bei Bedarf kann die Datenübernahme an kundenspezifische Formate angepasst werden.

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Zuverlässige ERP-Kommunikation  in Echtzeit für Teilfertigmeldung, Auftragsrückmeldung und Stammdatenabgleichung

Je stärker MES-Funktionalitäten in die Produktionsprozesse integriert sind, desto wichtiger ist eine schnelle Rückmeldung der Betriebsdaten an das ERP-System. In der Digitalen Fabrik findet unmittelbar nach der Herstellung oder Bearbeitung eines Bauteils bzw. einer Charge die Meldung an das ERP statt, um die Bestandsführung aktuell zu halten.

Aufträge und andere Stammdaten werden regelmäßig aus dem ERP aktualisiert.

Simple und schnelle Datenintegration per Transaktionen

Für jeden Meldungstyp, der über eine Schnittstelle ausgelöst wird, existiert eine sogenannte Transaktion mit klar definierter Datenstruktur und Funktion, die der Cosmino Server automatisch verarbeiten kann. Damit herrscht sowohl auf Sender- als auch auf Empfängerseite Klarheit über die ausgelöste Datenoperation, bei der es sich zum Beispiel um den Statuswechsel einer Maschine, eine Mengenmeldung oder einen Auftragswechsel handelt. Auch Workflow-Schritte können durch Transaktionen ausgelöst werden.

Durch die Verwendung von Transaktionen können Maschinen oder Softwaresysteme Daten zur weiteren Verarbeitung an Cosmino MES Plus übergeben, ohne dass von der MES-Seite her kundenspezifische Schnittstellen geschaffen werden müssen. Kunden der COSMINO AG sind damit in der Lage die Software völlig selbstständig in weitere Fertigungsbereiche auszurollen.

Über die genannten Schnittstellen ist es Cosmino MES Plus möglich, Transaktionen und Funktionsbausteine auch in anderen Systemen aufzurufen und Daten dorthin zurückzumelden. Die technische Kommunikation über REST wird hier am häufigsten genutzt. Transaktionen, wie zum Beispiel „Archiviere ein Dokument“, erfolgen über einen REST-Aufruf an ein anderes System, zum Beispiel einem Archivierungssystem, indem man die XML-Repräsentation des Dokumentes mitgibt. Die angestoßene Transaktion im Archivierungssystem nimmt das XML-Dokument entgegen, importiert und indiziert sie entweder nach Schlüsselbegriffen oder nach Volltext und legt sie am Ende im Archivierungsspeicher ab. Eine weitere Transaktion – „Gib mir ein archiviertes Dokument“ – erlaubt es unter Angabe eines Suchbegriffs, die Rückgabe eines Dokumentes anzustoßen.

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Datentransfers über Datenbanken und Verzeichnisse

Cosmino MES Plus unterstützt zudem traditionelle Transfers über Datenbanktabellen, Views oder Dateiverzeichnisse als Austauschort. Auch bei diesem Verfahren können verschiedene Datenformate, wie die bereits erwähnten File-Typen XML, ASCII etc. zum Einsatz kommen.

Validieren jeder einzelnen Datenübertragung

Der Erfolg jeder Datenübertragung mit Cosmino MES Plus wird überwacht. Im Fehlerfalle schickt ein zentraler Dienst der Cosmino Software eine E-Mail an den Verantwortlichen für die Schnittstelle.

Hochverfügbare Kommunikation mit Systemen über Message Oriented Middleware (MOM)

Im sogenannten Internet der Dinge fungiert das MES als Datendrehscheibe zwischen allen angebundenen Systemen, mit denen uni- oder bidirektional kommuniziert wird.

MES-Software tauscht als steuernde Komponente der Fertigung Informationen zwischen Maschinen und dem ERP-System aus und, wenn möglich, mit zahlreichen weiteren IT-Komponenten und Systemen.

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Kommunikation per MOM

Moderne Architekturen ermöglichen es, dass bestimmte Datensätze vom MES nur übernommen und weitergereicht oder ausschließlich temporär dargestellt werden. Datenhaltung und -interpretation finden an anderer Stelle statt. Dabei müssen alle Systeme effektiv miteinander vernetzt werden, um die ständige Erreichbarkeit aller beteiligten Systeme in der IT-Infrastruktur durch das MES, aber auch untereinander, gewährleisten zu können.

Die größtmögliche Flexibilität hierfür bietet Stand heute eine MOM – Message Oriented Middleware. Hierbei handelt es sich um eine anwendungsneutrale Zwischenanwendung zur Nachrichtenübertragung.

Jede MOM verfügt typischerweise über Nachrichtenkanäle (Queues), zur Pufferung (Zwischenspeicherung) von Datenobjekten, sodass für jeden Meldungstype eine eigene MOM-Queue zur Verfügung steht.

Ein System, zum Beispiel Cosmino MES Plus oder das ERP, übergibt Datenobjekte an die MOM bzw. in die Queue. Ein anderes System, dem es erlaubt ist auf eine Queue zuzugreifen, übernimmt die Datenobjekte nach dem „First in, first out“ (FIFO) Prinzip. Der Übertragungsmechanismus überträgt die Datenobjekte in der Regel ohne Semantik, weshalb das lesende System wissen muss, um welche Art des Datenformats es sich handelt.

Vorteile

  • Verschiedenste Systeme können auf das MOM zugreifen und sind miteinander vernetzt ohne eine direkte Schnittstelle zueinander zu benötigen.
  • Unterschiedliche Verarbeitungsgeschwindigkeiten von Systemen (z.B. keine Echtzeit oder über Nacht heruntergefahren) stellen dank dem „First in, First out“ Prinzip kein Problem dar. Selbst wenn ein System nicht verfügbar ist, können die anderen Systeme noch Daten aus der MOM übernehmen oder solche dorthin übergeben.
  • Diese Ausfallsicherheit wird durch eine lokale Queue noch einmal verstärkt. Der Server einer Software kann so Datensätze in eine lokale Queue abgeben, auch wenn die Verbindung zur zentralen MOM nicht aktiv ist. Dies ist hilfreich, wenn Daten in Echtzeit transferiert werden sollen, der Client aber gar nicht oder nur verzögert erreichbar ist. Dann muss der Server die Daten dennoch abgeben können, da er womöglich bereits den nächsten Datensatz entgegennehmen soll.
  • Systeme können sich bei der MOM für eine Queue registrieren (sog. Publish-Subscriber Prinzip) und Informationen dann ereignisgesteuert erhalten. Das sogenannten „Polling“, die zyklische Statusabfrage, entfällt und entlastet das Netzwerk.
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Einfacher Datenaustausch auch mit CAQ-System sowie Prüf- und Messmaschinen

Cosmino verfügt über eine umfangreiche Prüfplanung – Prüfaufträge können jedoch auch aus CAQ-Systemen empfangen werden. Mit Cosmino erfasste Messwerte und Fehlerarten gelangen im Anschluss über die CAQ-Schnittstelle wieder zurück in das CAQ-System und können dort weiterverarbeitet werden.

Erfasste Qualitätsdaten können zudem an qs-STAT oder minitab ausgegeben werden, um Langzeitberechnungen durchzuführen.

Zudem kann Cosmino ProControl automatisiert Prüfergebnisse aus unterschiedlichen Messgeräten (SPC-Subsystemen, 3D-Koordinatenmessmaschinen, Messautomaten) in die standardisierte Prüfergebnisdatenbank importieren.

Falls die zu importierenden Daten ausreichende Informationen beinhalten (wie Maße, Merkmalsname/Nr. etc.) können aus diesen Informationen des Messgerätes auch Prüfpläne und Prüfaufträge in Cosmino ProControl angelegt werden.

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