Schnittstellen

Cosmino MES Plus als Integrationsplattform der für die Industrie 4.0 geforderten Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M)

Maschinen, Werkzeuge, Bearbeitungseinheiten, Transportsysteme, Materialversorgungssysteme, Sensoren, Messgeräte und prozessregelnde Systeme wie MES, CAQ und ERP können bereits heute völlig selbstständig miteinander kommunizieren. Im Unterschied zu einer manuellen Datenverarbeitung im Prozess kann die M2M-Kommunikation zwischen Systemen in Echtzeit erfolgen. Hieraus ergeben sich Möglichkeiten, mit MES den Prozess zu steuern.

Standardisierter Datenaustausch mit beliebigen Maschinentypen
Möglich wird dies durch standardisierte Schnittstellen, die von vielen Systemen und Maschinen unterstützt werden können. Solche Standards sind z. B. OPC, OPC UA, MQTT und REST, wie sie vor allem in der Kommunikation mit Maschinen häufig zum Einsatz kommen. Da viele Maschinen und Geräte für eine Kommunikation zu OPC oder OPC UA vorbereitet sind, spart diese Methode Zeit und Geld. Eine standardisierte Datenübernahme durch den Cosmino Machine Connector erfolgt jeweils unabhängig vom Typ der Maschinensteuerung (SPS).

Ist es aufgrund fehlender SPS-Schnittstellen, insbesondere bei älteren Maschinen, nicht möglich, Daten direkt von der SPS abzugreifen, wird steuerungsunabhängige Sensorik eingesetzt. Diese Kommunikation zu Cosmino kann nativ (Signal-Interpretation) erfolgen oder ebenfalls OPC- / OPC UA-Strukturen nutzen.

Wir unterstützen auch CANBUS, Analog-TCP/IP Konverter (wie RS232-TCP/IP) und weitere Protokolle, um Schnittstellendaten nach Cosmino MES zu transferieren.

Gängige Datenformate stehen für alle erwähnten Schnittstellen zur Verfügung, zum Beispiel XML, JSON, XLS, CSV, ASCII oder https (Webservice). Für das ERP-System SAP wird auch die spezifische Kommunikation über IDocs unterstützt. Bei Bedarf kann die Datenübernahme an weitere, kundenspezifische Formate angepasst werden.

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

Datentransfers über Datenbanken und Verzeichnisse
Cosmino MES Plus unterstützt zudem traditionelle Transfers über Datenbanktabellen, Views oder Dateiverzeichnisse als Austauschort. Auch bei diesen 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 Fehlerfall 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)
Als wichtige, steuernde Komponente in der Fertigung tauscht das MES Informationen nicht nur mit Maschinen und dem ERP-System aus, sondern, je nach Möglichkeit, mit zahlreichen weiteren IT-Komponenten und Systemen. Im sogenannten Internet der Dinge fungiert das MES als Datendrehscheibe zwischen allen angebundenen Systemen, mit denen uni- oder bidirektional kommuniziert wird.

Kommunikation per MOM

Moderne Architekturen ermöglichen es, dass bestimmte Datensätze dabei gar nicht vom MES vorgehalten werden müssen, diese jedoch von anderer Quelle übernommen und weitergereicht oder ausschließlich temporär dargestellt werden. Dabei finden Datenhaltung und Interpretation an einer anderen Stelle statt. Um also eine ständige Erreichbarkeit aller beteiligten Systeme in der IT-Infrastruktur durch das MES und untereinander zu ermöglichen, müssen all diese Systeme effektiv miteinander vernetzt werden.

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“-Prinzip (FIFO). 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

• Ein erster Vorteil einer MOM ergibt sich bereits dadurch, dass verschiedene Systeme darauf zugreifen können und Systeme somit miteinander vernetzt sind, ohne direkte Schnittstellen zueinander haben zu müssen.
• Auch 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.
• Ein weiterer Vorteil ist, dass Systeme sich bei der MOM für eine Queue registrieren können (sog. Publish-Subscriber Prinzip) und Informationen dann ereignisgesteuert erhalten. Das sogenannten „Polling“, die zyklische Statusabfrage, entfällt und entlastet das Netzwerk.

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.

Weitere Anwendungsbereiche von Cosmino MES Plus

Cosmino Module unterstützen neben der einfachen Integration von externen Systemen auch die nachfolgenden Anwendungsgebiete mit verschiedenen Funktionen.