In der modernen Fertigungslandschaft ist die Synergie zwischen Fertigungsbereich und Unternehmenssystemen der Dreh- und Angelpunkt einer wirklich vernetzten, intelligenten Produktionsumgebung. An der Grundlage dieses Ökosystems erfassen Automatisierung und Steuerungssysteme die Vitaldaten der Fertigungsprozesse, doch ihr wahres Potenzial wird erst dann ausgeschöpft, wenn diese Daten die übergeordneten Unternehmensziele unterstützen, wie sie durch ERP und MES ermöglicht werden.
Die Realisierung dieses Integrationsniveaus ist mit Herausforderungen verbunden und erfordert ein robustes Framework sowie die Einhaltung von Best Practices der Branche. In diesem Blogbeitrag stellen wir den Leitfaden und die Strategie vor, um Ihren aktuellen Stand zu bewerten und grundlegendes Wissen aufzubauen, um die Kommunikation zwischen Automatisierungs- und Steuerungssystemen und Unternehmensgeschäftssystemen zu optimieren.
Grundlagen schaffen: Analyse des aktuellen Zustands
Katalogisierung bestehender Systeme und Infrastruktur:
- Lagerbestand der Hardware: Erfassen Sie sämtliche Hardware der Automatisierung und Steuerungssysteme, einschließlich SPS, PLS, HMI/SCADA, Sensoren, Steuerungen und Kommunikationsinfrastruktur.
- Dokumentation der Software: Halten Sie die Versionen der Automatisierungs- und Steuerungssystem-Software, ERP, MES, QMS und anderer Unternehmensgeschäftssysteme, Datenbanken sowie aller Legacy- oder Drittanbieteranwendungen fest.
- Netzwerktopologie: Erstellen Sie eine detaillierte Übersicht, wie Geräte und Systeme miteinander verbunden sind und kommunizieren.
Analyse von Datenfluss und Datenspeicherung:
- Bestimmen Sie, wie Daten aktuell durch Ihre Systeme fließen – von der Akquisition am Edge bis zur Speicherung und Anzeige.
- Bewerten Sie die aktuellen Datenspeicherkapazitäten, Abrufgeschwindigkeiten, Reserve-Lösungen und bevorstehende Skalierbarkeitsprobleme.
Bewertung der aktuellen Datenstrukturen:
- Untersuchen Sie die Struktur der von den Automatisierungs- und Steuerungssystemen generierten Daten.
- Vergleichen Sie diese mit den Eingabeanforderungen von ERP, MES, QMS und anderen Unternehmensgeschäftssystemen, um potenzielle Inkompatibilitäten oder Transformationsbedarf zu identifizieren.
Identifikation der Kommunikationsprotokolle:
- Dokumentieren Sie die aktuell verwendeten Kommunikationsprotokolle (z. B. Modbus, Profibus, OPC UA usw.).
- Verstehen Sie etwaige Einschränkungen oder Inkompatibilitäten, die diese Protokolle für eine umfassende Systemintegration mit sich bringen.
- Analysieren Sie die Datenverarbeitungsfähigkeiten, um erhöhte Datenflüsse nach der Integration zu bewältigen.
Bewertung des Systemzustands und der Wartung:
- Überprüfen Sie Wartungsprotokolle und Ausfallzeiten.
- Führen Sie eine Schwachstellenanalyse durch, um den Systemzustand zu beurteilen, potenzielle Schwachstellen zu identifizieren und die aktuelle Systemresilienz zu verstehen.
Cybersicherheit:
- Bewerten Sie Schwachstellen im Zusammenhang mit internen und externen Netzwerken, Integrationen und Schnittstellen.
- Überprüfen Sie Schwachstellen, die mit bestimmten Automatisierungs- und Steuerungssoftwareanwendungen verbunden sind.
- Bewerten Sie den aktuellen Stand der Genauigkeit, Datenintegrität sowie des Datenzugriffs und der Verwundbarkeit.
Verständnis der Kommunikationslandschaft
Edge-Ebene: Am Edge sind die Daten roh und oft in großer Menge vorhanden. Sensoren, Steuerungssysteme und lokale Edge-Geräte sind verantwortlich für dieErfassung von Echtzeitdatenzu Maschinenstatus, Produktqualität, Umgebungseinflüssen und Bedienerinteraktionen. Beispiele sind Temperaturmessungen, Maschinenbetriebszustände, Energieverbrauch, Vibrationspegel und vieles mehr.
Datenmerkmale am Edge:
- Hohe Skalierbarkeit und Frequenz
- Oft mit Zeitstempel und sequenziell
- Können strukturiert oder unstrukturiert sein
- Überwiegend operativ statt finanziell oder geschäftsorientiert
Kommunikationsanforderungen für Edge-Daten:
- Schnelle und zuverlässige Übertragungsmethoden
- Lokale Verarbeitung zur Reduzierung der Latenz
- Erste Filterung und Aggregation zur Reduzierung von Störungen
- Edge-Computing-Ressourcen für vorläufige Analysen
MES/MOM-Ebene: Das MES (Manufacturing Execution System) oder MOM (Manufacturing Operations Management) übersetzt detaillierte Daten aus dem Fertigungsbereich in aussagekräftige Informationen. Beispiele sind Status von Arbeitsreihenfolgen, Produktionsmengen, Ausfallzeiten, Qualitätskennzahlen, Lagerbestände und vieles mehr.
Datenmerkmale bei MES/MOM:
- Aggregiert und kontextualisiert
- Korrelation mit Produktionsaufträgen, Planungen und Ressourcenstatus
- Verwendung für die Verfolgung im Prozess, Überwachung von Unfertigen Erzeugnissen (WIP) und Planung der Betriebsabläufe
Kommunikationsanforderungen für MES/MOM-Daten:
- Protokolle, die strukturierte Datenformate unterstützen (z. B. XML, JSON)
- Middleware zur Orchestrierung von Datenfluss und -transformationen
- Systeme, die Datenvisualisierung für die operative Überwachung ermöglichen
ERP-Ebene: Das ERP (Enterprise Resource Planning) synthetisiert Informationen aus dem gesamten Unternehmen, um strategische und finanzielle Entscheidungen zu unterstützen. Beispiele sind Umsatzprognosen, Produktionsplanung, Lagerbewertung, Beschaffungsdaten, Finanzdaten und vieles mehr.
Datenmerkmale von ERP:
- Stark verarbeitet und zusammengefasst
- Integriert mit Finanz-, HR- und Lieferkettendaten
- Ausrichtung auf Geschäftsergebnisse, Effizienz und Rentabilität
Kommunikationsanforderungen für ERP-Daten:
- Sichere und zuverlässige Datenübertragungsprotokolle für die Kommunikation zwischen Systemen
- Datenzuordnung zur Sicherstellung der Kompatibilität mit Finanz- und Geschäftsmodulen
- Geplante Batch-Produktion zur Ausrichtung an Geschäftszyklen und Berichtsanforderungen
Der richtige Startpunkt
Eine vernetzte und intelligente Produktionsumgebung, die durch die Synergie zwischen Automatisierungs- und Steuerungssystemen im Fertigungsbereich und Unternehmensgeschäftssystemen entsteht, ist eines der wichtigsten Ziele jedes modernen Fertigungsbetriebs. Um dies zu erreichen, müssen Automatisierungs- und Steuerungssysteme die Daten aus den Fertigungsprozessen erfassen, doch diese Daten müssen dann die übergeordneten Unternehmensziele unterstützen, wie sie in der Regel durch ERP, MES/MOM und QMS ermöglicht werden.
Doch die Umsetzung dieses Ziels ist nicht einfach und mit zahlreichen Herausforderungen verbunden. Der Aufbau eines robusten Frameworks nach Branchen-Best-Practices erfordert eine gründliche Bewertung Ihrer aktuellen Situation. Ebenso ist es notwendig, die grundlegenden Ansätze für die Datenkommunikation zwischen Automatisierungs- und Steuerungssystemen und Unternehmensgeschäftssystemen zu verstehen. Hier beginnt Ihr Weg.
In meinem nächsten Blog werde ich Edge Computing näher beleuchten und zeigen, wie es in das Gesamtkonzept passt, das für die Synergie zwischen Fertigungsbereich und Unternehmenssystemen erforderlich ist. In der Zwischenzeit, lesen Sie diesen Leitfaden zur Nutzung eines cloudbasierten MES.
Dieser Artikel wurde zuvor von Harneet auf der Website von MESA (Manufacturing Enterprise Solutions Association) International veröffentlicht.
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