Systemintegration über Datenrouting

Informationen im Arbeitstakt bereitstellen

Autor: Hanjo Schlüter, erschienen in der IT & Production 11/2010, S. 32–33 (PDF)

Das Thema „IT-Lücken schließen“ ist ein Dauerbrenner in der Fertigung. Soll das ERP-System in die Produktion wachsen? Die verschiedenen Leitebenen haben ihre Berechtigung –ebenso wie eine sichere Verbindung, die punktgenau alle nötigen Informationen anMensch und Maschine liefert. Der Blick auf die originären Aufgaben jeder Ebene lohnt sich.

Die übergeordnete Ebene der Enterprise Resource Planning-Systeme(ERP) dient aus Produktionssicht der Grobplanung und gleichzeitig als Schnittstelle zu Lieferanten und Kunden. ERP-Bediener sitzen in kaufmännischen Abteilungen wie Controlling und Personalwirtschaft.Sie kennen die Kundenbedürfnisse,l egen Strategien fest und setzen sie in Verkauf und Marketing um. Dazu gehört auch der Materialeinkauf − aber nicht die auftragsgenaue Bereitstellung an der Maschine. Der kürzeste Zeithorizont liegt dabei zwischen Bestelleingang und Auslieferung − je nach Unternehmen Wochen, Tage oder Stunden. Eine Ebene tiefer, bereits in der Fertigung, sind Aufträge aus dem ERP termingerecht umzusetzen: Die Zuordnung von Aufträgen zu Anlagen oder von Rohstoffen zu Aufträgen sind Teilaufgaben des Manufacturing Execution Systems (MES). Auch die Datenauswertung − etwa zur Kennzahlenberechnung wie für das Energiemanagement − gehört dazu. Der Zeithorizont ist enger als im ERP-System. Reagiert wird in Stunden, Minuten, Sekunden − das sollte auch für die Auftragsabwicklung gelten: Der Produktionsleiter sollte sofort auf einen temporären Leistungsabfall reagieren können. In Zeiträumen von Sekunden bis Minuten reagieren die Anlagenfahrer im HMI/Scada-Bereich. Eine Störung auf der Ebene des „Bedienens und Beobachtens“ lässt schnell die Produktion stocken. Auch die andauernde Übernahme von Prozesswerten aus der Maschinendatenerfassung gehört in diesen Bereich. Basis der Automatisierungspyramide bilden schließlich die SPSen, I/O-Module, Sensoren und Aktoren − der eigentliche Fertigungsprozess.

Spezialisten auf jeder Ebene

Je nach Produktionsebene greifen unterschiedliche Regelzeiten und Prozessse. Der Maschinenbediener muss eine Störung sofort beseitigen − der Produktionsleiter sieht das Problem vielleicht erst im Tagesreport. Der Maschinenbediener reagiert auf jede Störung, der Produktionsleiter auf eine Häufung gleichartiger Störungen, der Controller erst, wenn die OEE-Kennzahl über längereZ eit deutlich sinkt. Denn der Maschinenbediener sieht jedes Maschinenproblem, der Produktionsleiter kann erst anschließend ersehen, ob das Material eines bestimmten Zulieferers an den Störungen beteiligt ist. Zuletzt sieht der Controller, was die Auswirkungen das Unternehmen kosten. Das Beispiel zeigt, dass nicht nur IT-Systeme verschiedene Aufgaben haben. Auch das Personal hat je nach Ebene spezielles Wissen, eigene Zeiten, Sichtweisen und Handlungsräume. Jede Ebene stellt so einen Teil der Geschäftslogik des Unternehmens. Die größte Lücke besteht in der Regel zwischen Fertigung und Büro, zwischen Produktionsnetz und Office-IT. Zu unterschiedlich sind die Wirkhorizonte, zu verschieden mitunter die „Sprache“, die die Beteiligten sprechen. Der Blick auf Anforderungen an Sicherheit und Verfügbarkeit scheint eine strikte Trennung zu rechtfertigen. Trotzdem geht ein Trend dahin, das ERP-System in die Produktion hineinwachsenzu lassen. Zwar spricht die Vermeidung von Insellösungen für dieses Vorgehen, eine Speziallösung für das gesamte Unternehmen gibt es aber bislang nicht. So wird mitunter dem MES-Modul eines ERP-Systems ein eigenständiges MES an die Seite gestellt, um alle Aufgaben zu lösen. Auf MES-Ebene wiederum bedeutet Integration unter Umständen erst einmal „horizontale“ Anbindung etwa von Gebäudeleittechnik, Labormanagement (LIMS) oder Instandhaltung (CMMS).

Leistungsfähige Fachsysteme verbinden

Es lohnt sich also, auf jeder Automatisierungsebene die Lösung einzusetzen, die den Anforderungen des Unternehmens entspricht. Die Anwendung führt dann „ihren“ Teil der Geschäftslogik unabhängig aus. Zur Verbindung der Systeme gelten dabei folgende Anforderungen:

1. Daten müssen über Standardschnittstellen bereitgestellt werden.
2. Daten müssen bereitgestellt werden, sobald sie vorliegen.
3. Daten müssen sofort verarbeitet und beim Sender bestätigt werden.
4. Jedes System sollte Informationen puffern, um bei Ausfall eines anderen Systems eine gewisse Zeit weiter arbeiten zu können.
5. Der Austausch einer Komponente darf keinen Programmieraufwand auf den anderen Ebenen verursachen.

Im Hinblick auf Wartung und Portierbarkeit spricht besonders die letzte Forderung für eine logikneutrale Middleware, die aus Sicherheitsgründen einziges Datentor oder „Gateway“ zwischen den Ebenen bleibt. Applikationen wie der OPC-Router der Inray Industriesoftware übernehmen nur den technischen Ablauf der Kommunikation: Auslösen eines Transfers bei Zutreffen entsprechender Triggerbedingungen, Transferieren und Protokollieren der Daten, Rückmeldung des Empfängers und Ausgabe von Fehlermeldungen. Bei Änderung in einem der beteiligten Systeme− von SPS bis ERP − muss damit nur an einer Stelle die Kommunikation neu projektiert werden; die anderen Systeme bleiben unberührt. Die Leistungsanforderungen an das System sind dabei minimal.

Anwendungsbeispiele für vertikale Integration

Einsatzmöglichkeiten umfassen sowohl direkte ERP-SPS-Kommunikation via OPC-Standard als auch Vorverarbeitung in der MES-eigenenDatenbank. Bei direkter Kommunikation kann − und sollte − die SPS Fehler abfangen, beispielsweise ein Fehlerbit seitens des Routers entsprechende Routinen anstoßen − etwa das Ausschleusen einer nichtbuchbaren Palette. Bei Vorverarbeitung in der Produktionsdatenbank werden Daten dort zwar temporär redundant vorgehalten, bei Fehlern im ERP-System kann das MES aber auf Basis gepufferter Daten weiterarbeiten. Der Router sorgt sowohl für MES/ERP-Abgleich als auch für MES-SPS-Kommunikation. Die Datenverarbeitung erfolgt weiterhin durch die MES-Logik. Solche logikneutralen Kommunikationslösungen unterstützen Betriebe, störende IT-Lücken zwischen den Ebenen einfach und sicher zu schließen.

Aufnahme in den Pressespiegel mit Genehmigung der Redaktion.