Folgende Zielvereinbarungen kennt jeder Produktionsverantwortliche: Die Fertigung soll mit maximaler Produktivität bei minimalen Kosten laufen und die Qualität der Produkte muss den gewünschten Anforderungen entsprechen. Ungeplante Maschinenausfälle, plötzliche Qualitätsmängel oder sinkende Produktivität machen dem aber immer wieder einen Strich durch die Rechnung.

Aber welche Prozessparameter müssen vorliegen, damit die Fertigung optimal läuft? Wie groß ist der Energieverbrauch zur Fertigung eines Produkts? Wie entwickelt sich der Produktionstakt? Würden zusätzlich alle Abweichungen außerhalb der Toleranz unmittelbar gemeldet, wäre die Transparenz nahezu vollkommen. Das Problem: Die klassische Steuerungstechnik liefert zur Klärung dieser Fragen immer nur eine Auswahl an verdichteten und gefilterten Informationen an die übergeordneten Scada-Systeme (Super­visory Control And Data Acquisition) oder an das MES (Manufacturing Execution System).

Mit einer direkten Datenerfassung der relevanten Prozessparameter und Auswertung im MES könnten jedoch die wesentlichen Produktionskennzahlen für die Fertigungssteuerung und Qualitätsüberwachung transparent erstellt und eine durchgängige Traceability für Produkte und Prozesse gewährleistet werden.

Schluss mit der hierarchischen Kommunikation

Allerdings ist es dazu notwendig, die streng hierarchische Kommunikationsstruktur – Sensor-, Automations- und Leitebene (Scada, MES/ERP) – aufzuweichen. Intelligente Sensoren können längst direkt mit der Unternehmens­software kommunizieren und ihre Informationen über Maschinenzustände und Prozessparameter, die den Bearbeitungsprozess der Maschine und die Produktqualität maßgeblich beeinflussen, zum MES übertragen.

Dies haben die Firmen ifm Consulting und ifm Datalink (ehemals Handke Industrial Solutions) realisiert. Dazu wurde das Portfolio an ifm-Sensoren – in der ersten Ausbaustufe alle IO-Link-Sensoren – um die Intelligenz der Software Line-Recorder des MES-Anbieters erweitert. Konkret wurde das IO-Link-Protokoll in den Line-Recorder-Agenten integriert, so dass die Software IO-Link-Daten lesen, verarbeiten und an die Sensoren senden kann. Damit gelingt erstmals der durchgängige Datentransfer vom Sensor bis zum ERP-System. Effizienz- und Qualitätskennzahlen werden dabei automatisch generiert.

Das MES-System wurde um einen Agenten für IO-Link ergänzt, der über einen IO-Link-Gateway die Sensordaten ohne 'Umwege' einliest.

© ifm Consulting

Modular aufgebaut und skalierbar lassen sich die Funktionsmodule der Software beliebig kombinieren und für Einzelmaschinen, Fertigungslinien, Handarbeitsplätze und gesamte Stand­orte konfigurieren. Verfügbar sind Funktionsmodule für:

• Produkt- und Prozess-Traceability,
• Maschinendaten-Erfassung (Kennzahlen-Ermittlung wie OEE (Overall Equipment Effectiveness),
• Auftragsplanung und -steuerung sowie Prozessverriegelung,
• Material- und Wartungsmanagement,
• Wissensdatenbank,
• Prozessoptimierung,
• Qualitätssicherung
• sowie ERP-Konnektivität

Der webbasierte Aufbau ermöglicht einen standortunabhängigen Transfer und Speicherung der Daten sowie die Option, steuernd in alle Fertigungsprozesse einzugreifen. Mit der Software ist die durchgängige Ermittlung aller qualitativen und quantitativen Kennwerte der Produktion gewährleistet. Kundenspezifische Reports können ebenso generiert werden wie Reportings über FPY (First Pass Yield), OEE, Cmk (Faktor zur Bestimmung der Maschinenfähigkeit) oder Top-Ten-Fehlerstatistiken. Bei Erreichen individuell einstellbarer Grenzwerte generiert das System automatisch entsprechende Fehlermeldungen.