Anlagenfähigkeiten abgleichen

Ein intelligentes Leitsystem ermittelt die verfügbaren Fertigungsfähigkeiten des Produktionssystems. Es verteilt die Teilmodelle des herzustellenden Produkts an die einzelnen Anlagen, sodass die Produktion beginnen kann.

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Im Optimalfall laufen Verwaltungsschalen direkt auf ihrem Asset. Geht das nicht, lassen sich Stellvertreter-Verwaltungsschalen auch auslagern. Hier wird die Interaktion zwischen Asset und Verwaltungsschale via Smartphone realisiert.

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Im zweiten Szenario findet der Datenaustausch zwischen dem intelligenten Leitsystem und den angeschlossenen Fertigungsanlagen statt. Zunächst wurden dazu nur die Produktionsanlagen mit openAAS-Verwaltungsschalen ausgestattet. Das zugehörige Leitsystem kommuniziert direkt per OPC UA mit den AAS. Im ersten Schritt erhält das Fertigungsleitsystem das digitale Modell des herzustellenden Produkts als AutomationML-Datei aus dem Engineering. Danach leitet es auf Basis des regelbasierten Schließens die notwendigen Produktionsschritte aus dem digitalen Modell ab. Die AAS der Fertigungsanlagen beinhalten unter anderem die in der jeweiligen Anlage verfügbaren Produktionsschritte als Zusicherung. Daraufhin fragt das Leitsystem bei allen angekoppelten AAS die jeweils vorhandenen Fertigungsschritte ab. Stimmen die erforderlichen und verfügbaren Fertigungsschritte überein, verteilt das Leitsystem die Teilmodelle des herzustellenden Produkts an die einzelnen Anlagen und die Produktion kann beginnen.

Neben den Fertigungsschritten soll künftig die Auslastung der Anlagen berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann das Leitsystem nicht nur entscheiden, ob das Produkt hergestellt werden kann, sondern ebenfalls bis zu welchem Zeitpunkt. Ein solches Vorgehen erlaubt es, dass der Kunde ein digitales Modell des gewünschten Produkts über einen Konfigurator oder ein Engineering-Werkzeug als Anfrage auf die Web-Plattform des Herstellers stellt. Von dort gelangt das digitale Modell über das ERP-System zu den Fertigungsleitsystemen, die dann selbstständig bestimmen können, ob und bis wann das Produkt produzierbar ist. Das Ergebnis wird an das ERP-System zurückgemeldet, das die Information um den Preis des Produkts ergänzt. So erhält der Kunde innerhalb kurzer Zeit eine Auskunft über das Lieferdatum und die Kosten. 

Konfigurationsdaten verwalten

Im dritten Anwendungsfall wird das Thema der Stellvertreter-Verwaltungsschalen behandelt. Bestenfalls befindet sich die AAS direkt auf dem Asset, was jedoch nicht immer möglich ist. Im ‚SEAP 4.0‘-Szenario dient eine Stromversorgung als Beispiel. Das Gerät lässt sich zwar über NFC (Near Field Communication) konfigurieren, ist abgesehen von Meldeausgängen aber ansonsten nicht kommunikationsfähig. In diesem Fall kann die entsprechende AAS auch an einem anderen Ort angesiedelt sein, zum Beispiel im IT-System des Anlagenbetreibers. Allerdings muss sich zwischen der AAS und dem Asset eine Verbindung aufbauen lassen. Zu diesem Zweck wurde die Konfigurations-App für die Stromversorgung erweitert, sodass sie diese Aufgabe übernehmen kann. Die per NFC eingelesenen Konfigurationsdaten werden nun von der App über WLAN oder Mobilfunk an die AAS weitergeleitet. Dazu sind sämtliche Konfigurationsmerkmale vollständig als PVS innerhalb der AAS modelliert. 

Ändern sich hingegen die Daten in der Verwaltungsschale, erhält die App die neuen Daten aus der AAS und der Anwender wird durch die App aufgefordert, die Aktualisierung auf das Asset zu übertragen. So bleiben die Konfigurationszustände in der AAS und im Asset stets synchron. Für den Anlagenbetreiber ergibt sich somit der Vorteil, dass die Konfiguration nicht mehr zwingend über eine spezielle App erfolgen muss. Außerdem besteht die Möglichkeit, von beliebigen Standorten aus Änderungen direkt in der AAS vorzunehmen, wobei hier eine Übertragung per Mobilgerät notwendig ist. Um Live-Daten aus der Stromversorgung in die AAS zu überführen, wurde im ‚SEAP 4.0‘-Projekt der Weg über eine Steuerung gewählt. Dazu sind die Meldeausgänge der Stromversorgung auf die Eingänge eines Feldbus-Systems gelegt worden, dessen Steuerung über OPC UA mit der AAS in Verbindung steht und kontinuierlich aktualisierte Daten an diese sendet.

Autor: 
Olaf Graeser ist Mitarbeiter im Bereich ­Corporate Technology & Value Chain bei Phoenix Contact in Blomberg.

Ideen der Verwaltungsschale beschreiben

openAAS gehört zu den ersten Projekten, die sich mit der Realisierung einer echten Verwaltungsschale gemäß den Konzepten der Plattform Industrie 4.0 beschäftigen. Im Ergebnis ist ein Prototyp entstanden, der sich sehr gut zur Erprobung sowie als Diskussionsgrundlage für weitere Ansätze eignet. Als wichtigste Arbeiten seien die Dokumente ‚Verwaltungsschale im Detail‘ sowie ‚Verwaltungsschale konkret‘ genannt. Sie zielen darauf ab, die Idee der Verwaltungsschale so zu beschreiben, dass sich diese durch Entwicklungsteams implementieren lässt. Dabei wurden unterschiedliche Schwerpunkte gesetzt: Das Dokument ‚Verwaltungsschale im Detail‘ definiert das Metamodell, also technische Einzelheiten wie die Struktur, Identifikatoren oder Merkmale. In den Ausführungen von ‚Verwaltungsschale konkret‘ geht es hingegen um die Inhalte von Teilmodellen, beispielsweise die Festlegung übergreifender Basis-Teilmodelle oder die selbstständige Erarbeitung von Teilmodellen durch die Anwender. Industrie 4.0 entwickelt sich somit von der abstrakten Idee zu einer umsetzbaren Technologie.