Digitale Fabrik: Resilienz durch Integration

Vorbeugen ist besser als Heilen. Das gilt auch für die digitale Fabrik, in der Abläufe automatisiert gesteuert werden und jede Maschine, jedes Werkzeug wie ein Teil eines Organismus funktioniert. Wie jeder andere Organismus auch, braucht die digitale Fabrik Frühwarnsysteme und Abwehrmechanismen, um resilient zu bleiben und reibungslos zu funktionieren. Dafür müssen alle Komponenten miteinander kommunizieren und über eine zentrale Schicht gesteuert werden. Diese verbindet das unternehmensweite System, das Pläne, Aufgaben und Aufträge generiert, mit den Maschinen, Werkzeugen, Formen, Teilen und Sensoren auf der anderen Seite.

Die digitale Fabrik ist ein Ökosystem, in dem Technologien, Menschen und Systeme zusammenarbeiten. Dazu muss alles vernetzt sein − bis zum Schraubenzieher und Drehmomentschlüssel. Denn eines kann sich die Just-in-Time- und Just-in-Sequence-Produktion in der Automobilindustrie nicht leisten: Ausfälle, weil die Produktion aus dem Takt gerät. 

Für das Erfassen von Maschinen-Produktionsdaten ist das Manufacturing Execution System (MES) zuständig. Es wertet das Geschehen auf dem Shopfloor aus, steuert den Betrieb und warnt, wenn etwas nicht planmäßig funktioniert. Dabei helfen Sensoren und IIoT-Technologie. Sie optimieren den Produktionsprozess erheblich, denn ihr Einsatz ermöglicht die Datenerfassung unabhängig vom Menschen. Positionssensoren oder Kameraüberwachung mit Bildauswertung beispielsweise erlauben eine effiziente Fehlererkennung direkt am Arbeitsplatz. Dadurch minimieren sie Produktionsausfälle.

Ein klarer Vorteil des Einsatzes von Sensoren und IIoT-Technologien in der Industrie ist die Vermeidung von Produktion mit verminderter Qualität oder Leistung. Für die Implementierung von Sensoren in bestehende Maschinen und Anlagen gibt es zwei Möglichkeiten: die Integration des Sensors direkt in die Maschinensteuerung und die Anbindung des Sensors an das MES-System.

Ein aktuelles Beispiel

In einem aktuellen Projekt geht es um die Steuerung von Werkzeugen wie Schraubendrehern und Drehmomentschraubern an Montagelinien. Hier ist der Schraubenzieher über WIFI mit dem MES-System verbunden. Das System steuert das Werkzeug, indem es Befehle gibt, ob es Schrauben anzieht oder lockert. Das System wertet die Anzugsparameter in Echtzeit aus und steuert das Lösen und Nachziehen, wenn die Toleranzen nicht eingehalten wurden. Der Schrauber ist zusätzlich mit einem Positionssensor ausgestattet. Anhand dieser Positionen wird wiederum automatisch ausgewertet, dass die Produktion korrekt abläuft.

Ein zweites Beispiel ist die Kameraprüfung. Das Produkt wird von allen Seiten fotografiert und ein neuronales Netz mit künstlicher Intelligenz vergleicht die Fotos und bestimmt die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers. Wird ein kritischer Schwellenwert erreicht, wird ein Mitarbeiter zu einer zusätzlichen Prüfung des Produkts aufgefordert. Eine zusätzliche Prüfung auf einen neuen Fehlertyp kann innerhalb weniger Tage durchgeführt werden.

Zentrale Orchestrierungsschicht Aimtec DCIx

Das MES hängt natürlich nicht alleine als Steuerungseinheit über der digitalen Fabrik. Es ist Teil einer komplexen IT-Landschaft, in der auch Planungssysteme wie ERP-Systeme eine Rolle spielen. Die Vernetzung von ERP mit der Logistik und der Produktion, also den Maschinen, Technologien und Sensoren, erfordert eine Zwischenschicht, die alles miteinander verbindet und steuert. Eine solche ist Aimtec DCIx, die intelligente Orchestrierungsschicht zwischen ERP-System, Prozessen und Shopfloor-Technologien. Aimtec DCIx führt alle Technologien und Systeme zusammen und schafft damit die Basis für eine funktionierende Just-in-Time- und Just-in-Sequence-Produktion. 

Eine der größten Herausforderung hierbei ist das Orchestrieren der verschiedenen Technologien, die über unterschiedliche Protokolle kommunizieren und Daten in verschiedenen Formaten ausgeben und verarbeiten. Der Digitalisierungsspezialist Aimtec kennt die Anforderungen digitaler Fabriken, insbesondere in der Automobilindustrie, und hat in seit 1996 mehr als 5.800 Digitalisierungsprojekte erfolgreich abgeschlossen. 

Aimtec weiß, wie die verschiedenen Technologien funktionieren und wie sie sich am sinnvollsten einsetzen lassen, damit die digitale Fabrik robust und so ausfallsicher wie möglich läuft. Vorbeugen ist schließlich besser als heilen.

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