Daten des Shopfloors und der werksübergreifenden Lieferkette bilden die Grundlage für deren Transparenz und Robustheit. Agile und fundierte Entscheidungen, die notwendig sind, um die Wettbewerbsfähigkeit des eigenen Unternehmens zu erhalten, bedingen bei den Informationen, die aus vernetzten Anlagen übertragen werden, eine hohe Qualität und größtmögliche Nähe zur Echtzeit. Diese strengen Anforderungen an die Daten selbst werden durch den Bedarf an Lösungen, welche möglichst unmittelbar Wirksamkeit zeigen, ergänzt.

Integration von Anlagen und Systemen

Ausgehend von den Erfahrungen mit diesem Spannungsfeld bei diversen Unternehmen in Automotive, Maschinenbau und der Lebensmittelindustrie hat die P3 Group die ‚P3 NeXonic Suite‘ entwickelt. Damit wird ein schnelles, schlankes und bedarfsgerechtes Vernetzen von Anlagen und der Aufbau eines Digital-Shopfloor-Managements ermöglicht.

Die P3 NeXonic Suite nutzt ein cloud-basiertes Backend zur Konsolidierung und ein rein webbasiertes Frontend zur Bereitstellung der Informationen. Der Daten-Pool wiederum speist sich aus sowohl menschlichen, im Sinne der Interaktion mit dem Werker selbst, und automatischen Quellen, etwa der Anlagensteuerungen oder Schnittstellen zu bestehenden Systemen des Unternehmens.

Für den direkten Zugang zur Anlagensteuerung als Datenquelle kommt der P3 IoT-Connector zum Einsatz: Die Edge-Hardware erfasst und selektiert die gewünschten Parameter der Maschinensteuerung und überträgt die Daten an die Cloud. Hierbei kann der IoT-Connector das firmeneigene Netz – zum Beispiel LAN oder verschlüsseltes WLAN – verwenden, wobei auch das Zusammenführen mehrerer IoT-Connectoren mittels Netzwerk-Switch möglich ist. Ist die Integration in das Firmennetz nicht erwünscht oder etwa aufgrund des Alters des Maschinenparks nicht möglich, sendet der IoT-Connector die Anlageninformationen mittels 4G oder bei Bedarf 5G Mobilfunk. Ebenso lässt sich die Installation der Edge-Hardware an die Bedingungen in der Fertigung anpassen: Zeichnet sich das Produktionsumfeld durch eine hohe Staubbelastung und andere Umwelteinflüsse aus, kann der IoT-Connector als autarke Einheit geschützt in einem Koffer mit Schutzklasse IP67 an der Maschine platziert werden. Alternativ ist die Montage auf der Hutschiene des Schaltschranks einfach möglich.

In das Anlagennetz eingefügt wird die Edge-Hardware etwa über CAN-Bus oder Profinet-Schnittstellen. Bei älteren Steuerungen ist die Kommunikation über I/O-Module, die Schaltsignale direkt abgreifen, realisiert. Unabhängig von der Art der Anbindung arbeitet der IoT-Connector stets, ohne dabei schreibend im Netzwerk zu agieren, wodurch eine Einflussnahme auf den Nachrichtenaustausch der Anlagenkomponenten von vornherein ausgeschlossen wird. Ein weiterer Freiheitsgrad in der Gestaltung der Anbindung ist die Integration zusätzlicher Sensoren, die direkt mit dem IoT-Connector verbunden werden und es so ermöglichen, Parameter über bisher nicht digitalisierte Anlagenkomponenten zu beziehen. Dadurch lässt sich eine Anbindung von Produktionsmaschinen realisieren, die nicht durch Art oder Hersteller der Steuerung oder andere Rahmenbedingungen des individuellen Shopfloors eingeschränkt wird.

Abseits des IoT-Connectors als Quelle von Anlagendaten können bereits im Unternehmen vorhandene Systeme herangezogen werden. Naheliegend sind etwa PPS und ERP, doch auch Schnittstellen zu firmenspezifischen Systemen können entworfen werden.

Ein weiterer großer Teil der Datengrundlage für die P3 NeXonic Suite entsteht aus der direkten Interaktion mit dem Werker auf dessen digitalem Endgerät. Für solche Eingaben auf dem rein webbasierten Frontend der NeXonic Suite muss dieses lediglich über einen Browser verfügen. Um jedoch alle Funktionen optimal nutzen zu können, bietet sich der Einsatz industrietauglicher Tablets an. Diese verfügen über eine ausreichende Bildschirmgröße, um dem Werker eine komfortable Bedienung zu ermöglichen, und bieten anhand der integrierten Kamera zusätzlich die Möglichkeit zur Fotodokumentation von etwa Bauteil-Fehlern in Quality-Gates.

Cloudbasiertes Backend

Die kombinierten Informationen aus IoT-Connectoren, Bestandssystemen und Eingaben durch den Werker fließen im cloudbasierten Backend zusammen. Durch den Einsatz von MQTT auf den nach IEC 62443 implementierten IoT-Connectoren wird hierbei die entstehende Netzlast gering gehalten. Weiterhin stellt in der Edge- wie auch in der sonstigen Kommunikation die TSL/SSL-Verschlüsselung den Schutz übertragener Daten sicher.

Die Module der P3 NeXonic Suite nutzen die ermittelten Daten, um dem Anwender Informationen zur Produktions-Performance, Qualität und Instandhaltung bereitzustellen.

© P3 Group

Der Daten-Pool selbst kann in einer von P3 betriebenen kundenspezifischen Cloud, beispielsweise AWS oder Microsoft Azure, individuell oder on-premise gehostet werden. Schlussendlich mündet der Datenfluss in das Frontend, welches die durch die übertragenen Informationen ermittelten Kennzahlen und Auswertungen dem Benutzer präsentiert. Wie bereits beschrieben, ist dieses – da webbasiert – unabhängig von der verwendeten Hardware. Damit kann es als Dashboard auf Bildschirmen für den gesamten Shopfloor oder auf individuellen Endgeräten eingesetzt werden. Außerdem ermöglicht das integrierte Rollenkonzept die aufgabengerechte Anpassung von Funktionen sowie Arten der Dashboards- und Berichtsdarstellungen. Weiterhin kann der Werker direkt mit den zu seinem Tätigkeitsfeld passenden Dokumenten, etwa zum Training-on-the-Job, über NeXonic zugreifen. Im Kern der Funktionalität der P3 NeXonic Suite stehen jedoch drei Module, die verschiedene Aspekte der Produktion beleuchten.

Die Module des Digital Shopfloor

Diese drei Module der NeXonic-Suite sind Performance, Maintenance und Quality.