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Steuern der Produktion über REST-Transaktionen: Wie ein MES unabhängig von Erfassungsdialogen funktioniert und seine tatsächlichen Mehrwerte trotzdem erreicht werden


Diese mächtigen Fähigkeiten stecken im Inneren eines Manufacturing Execution Systems (MES)

Ein MES oder eine Betriebsdatenerfassung (BDE) sind weit mehr als nur ein Erfassungsdialog mit angebundener Datenbank. Im MES-Backend sind Logiken hinterlegt, die definieren, wie erfasste Daten bewertet und weiterverarbeitet werden. Ein semantisches Datenmodell formt aus den erfassten Einzeldaten erst das Gesamtbild der laufenden Produktion, nebst Historie.

Dies gilt auch für die Verwaltung von Betriebsmitteln im MES oder BDE: besagte Semantik und die gesamte Historie eines Datensatzes ist erforderlich, damit Vergangenheitsdaten auch bei Veränderungen in der Organisationsstruktur stets korrekt zugeordnet werden.

Müssen Kennzahlen gerechnet werden, haben noch ganz andere Festlegungen aus dem Backend eine Auswirkung, ohne die z.B. eine Gesamtanlageneffektivität (OEE) gar nicht valide berichtet werden kann.

Hinzu kommen Workflows, über die der gesamte Produktionsprozess hinterlegt ist für jeden Artikel und jede Variante, samt Weichen, Vereinzelung oder Batch-Bildungen. Basierend daraus kann das MES Prozesse steuern – z.B. Bearbeitungsprozesse, Logistikprozesse, Buchungen in und von anderen Systemen, Drucken von Scheinen und Etiketten …

Auch in der Rückverfolgung ist zu jedem Zeitpunkt transparent, in welchem Workflow-Schritt sich ein Individuum eines Artikels befindet und welchen Weg durch die Fertigung es bisher gegangen ist. Der Detaillierungsgrad auf Prozessschrittebene ist um einiges ausführlicher, als Arbeitsfolgen oder Arbeitsschritte im ERP abgebildet werden können.

Die Mehrwerte von MES und BDE liegen also nicht nur in den Erfassungsdialogen – diese können sogar weggelassen werden, wie nachfolgende Beispiele aufzeigen.



In diesen Fällen ist es sinnvoll, MES-Funktionalität über REST-Transaktionen aus anderen Systemen zu triggern statt über manuelle MES-Erfassungsdialoge

Cosmino MES Plus verfügt über einen eigenen REST Server, der es grundsätzlich ermöglicht, über Transaktionen Daten im MES-Backend zu erzeugen oder zu verändern. Es kann z. B. eine Bearbeitungseinheit mitsamt ID und anderen relevanten Attributen im MES dadurch entstehen, dass die entsprechende Transaktion ausgelöst wird. Dies macht dann Sinn, wenn dieses Teil an einem Arbeitsplatz entsteht, an dem Cosmino MES Plus über keinen eigenen Erfassungsdialog verfügt, z.B.  weil die Transaktion direkt durch den Stückzähler der Maschinen-SPS getriggert wird und ein Erfassungsdialog – zumindest für die Mengenerfassung – demnach überflüssig wäre. Oder auch weil es sich um einen Fertigungsbereich handelt, in dem ein Spezialsystem wirkt, auf welches nicht verzichtet werden kann.

Eine andere Transaktion wiederum regelt das Erfassen des Maschinenstatus und gegebenenfalls Ausfallgrundes.

Zudem gibt es Transaktionen, mit denen Aufträge an das MES gesendet oder Daten zu Aufträgen abgefragt werden können. Darum funktioniert diese Methode auch bei Schnittstellen zu ERP und ähnlichen Systemen so gut, und der Kunde kann beliebig weitere Informationen per Transaktion hinzufügen, ohne dass die Schnittstelle wirklich angepasst werden müsste.

Transaktionen steuern selbstverständlich auch Bearbeitungseinheiten von einem Workflow in einen anderen. Meistens erfolgt das Verbuchen von Materialflussbewegungen an einem Erfassungsdialog, manuell getriggert oder durch Abschließen eines Prozesses oder einer Prüfung. Doch nicht immer ist so ein Dialog in den Arbeitsprozess integrierbar. Vielerorts wird ausschließlich mit einem Handscanner oder mit einem Scanner, der direkt in den Handschuh eingebaut ist, gebucht. Hier gibt es kein Display. Der Scan löst direkt die Transaktion und somit die Buchung im MES-Backend aus, ohne jeglichen Erfassungsdialog als Zwischenschritt. Auch Werkzeuge, Maschinen oder andere Softwares, die im Prozess involviert sind, können über eine Transaktion diese Buchung im MES auslösen.

Die komplette Datenerfassung und Steuerung der Fabrik ist theoretisch ohne einen einzigen Erfassungsdialog vorstellbar. Wenngleich in den meisten Fällen sinnvollerweise gar nicht auf einen Erfassungsdialog verzichtet werden möchte.



Höchste Transparenz durch unendliche Visualisierungsmöglichkeiten von Daten

Ein weiteres Beispiel für den Nutzen von Transaktionen sind spezielle und oft individuelle Visualisierungen, welche sich Daten aus dem MES über derartige Transaktionen und aus dem REST-Server ziehen können. Durch „Get-Befehle“ können Daten für selbst erstellte oder durch das COSMINO-Team vorbereitete Visualisierungen aus dem MES geholt werden. Von einem „Post-Befehl“ spricht man, wenn Daten im MES verändert oder erzeugt werden.

Bisherige Erfahrungen mit diesem REST-Server bei unseren Kunden haben alle Erwartungen übertroffen, so dass der REST-Server künftig als Teil unserer Softwarearchitektur von Ihnen bis auf Weiteres lizenzfrei genutzt werden kann. Lediglich für Schnittstellen zu Maschinendaten und ERP wird auch bei Verwendung des REST-Servers wie bisher eine geringe Lizenzgebühr erhoben.



Ein Blick in die nahe Zukunft

Ein Ausblick auf den nächsten Evolutionsschritt von Cosmino MES passt an dieser Stelle sehr gut: Alle Funktionen, die heute über besagten REST-Server funktionieren, werden künftig – ebenfalls via REST-Schnittstelle – über Digitale Zwillinge erfolgen. Digitale Zwillinge sind eine digitale Repräsentanz einer Maschine, eines Werkzeuges oder eines Produkts. Sie beinhalten alle Daten, Logiken und Workflows, welche für den laufenden Prozess erforderlich oder angefallen sind. Dadurch sind sie eine dezentrale Kopie der MES-Backend-Inhalte für genau diese Maschine, dieses Werkzeug oder Produkt, jedoch losgelöst von der Datenbank.

Cosmino-eigene und auch externe Apps und Dialoge müssen künftig nicht mehr mit dem Server und der Datenbank kommunizieren, sondern können direkt über die Digitalen Zwillinge die gleichen Inhalte austauschen. Da diese verteilt und gleichzeitig näher am Prozess sind, ist diese Architektur zugleich deutlich leistungsfähiger und ausfallsicherer als die bisherige Konstellation.

Die Digitalen Zwillinge entladen sich weiterhin in die Datenbank und halten eine Verbindung zum MES-Backend, egal wo dieses gehostet ist (Inhouse, aber z.B. auch über Public Clouds, wie Amazon Web Services).

Die Digitalen Zwillinge werden aktuell in verschiedenen Projekten weiterentwickelt. Für den Einsatz in ersten Anwendungsfällen stehen sie sogar schon zur Verfügung.

Basierend auf den Mehrwerten dieser neuen MES-Architektur findet zudem eine komplette Überarbeitung der Erfassungs- und Visualisierungsdialoge statt. Auch hier werden erste Ergebnisse nicht mehr lange auf sich warten lassen.