ERP-Anbindung ist fast immer drin: So werden Industrieanlagen vernetzt

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ERP-Anbindung ist fast immer drin: So werden Industrieanlagen vernetzt

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Maschinen laufen im Schnitt 20 Jahre – da ist klar, dass das Innovation verhindern könnte. Doch Retrofit ist möglich, nicht unbedingt teuer und schafft die Grundlage für die ERP-gesteuerte Produktion. Von Andreas Maring
ERP-Anbindung

Quelle: Spelsberg

Industrie 4.0 macht dort halt, wo sich Maschinen der Digitalisierung erwehren: Die Beratungsfirma Accenture schätzt, dass immer noch 85 Prozent aller Industrieanlagen nicht vernetzt sind. Kein Wunder, denn die durchschnittliche Nutzungsdauer von Fabrikanlagen beträgt laut Angaben des VDMA gut 20 Jahre. Unzählige Fertigungsmaschinen sind heute noch im Mittelstand im Einsatz, die ursprünglich nicht auf einen maschinen- oder unternehmensübergreifenden Datentransfer eingestellt waren. Gerade die fehlende ERP-Anbindung an das bestandsführende System verhindert jedoch, dass Fertiger die Potenziale der Digitalisierung zur Optimierung ihrer Produktionsprozesse erkennen und nutzen können.

Das Paradox der ERP-Anbindung

Eine Altanlage einzubinden, ist dabei fast immer möglich. Vor allem bedarf es dazu keiner Investition in komplexe Edge Infrastrukturen. Ein kleiner Einplatinenrechner, eine flexible Middleware und ein wenig Technologie-Know-how reichen aus, um einer Altanlage Zustands- oder Fertigmeldungen zu entlocken. Diese Erkenntnis ist gerade vor dem Hintergrund der wirtschaftlich angespannten Lage in der Fertigungswirtschaft eine gute Nachricht. Und sie wird durch echte Praxisbeispiele gestützt.

Die ERP-basierte Maschinensteuerung

Viele Unternehmen führen und überwachen ihre Fertigungsprozesse über eine wohl orchestrierte IT-Landschaft aus Subsystemen für MES, PLM oder QM.
Digitalisierungskonzepte verändern diese Architektur, denn sie integrieren und koordinieren immer neue Datenquellen. Das ERP-System als digitales Rückgrat der Unternehmens-IT wird zur Leitinstanz für viele fertigungsnahe Abläufe. Denn eine moderne ERP-Anbindung und ganze ERP-Architekturen sind in der Lage, selbst Produktionsmaschinen direkt anzusteuern.

Die Günther Spelsberg GmbH Co. KG fertigt Kunststoffgehäuse für die Elektrotechnik und Industrie. Pro Tag entstehen an den Produktionsstätten etwa 150.000 Gehäuse. Während im thüringischen Buttstädt die Serienproduktion erfolgt, orientiert sich das Unternehmen im nordrhein-westfälischen Schalksmühle zunehmend an individuellen Kundenwünschen – etwa aus dem Maschinenbau. Das bedeutet kleinere Losgrößen, mehr Auftragswechsel und steigende Rüstzeiten.

Gegenmittel: Um die Produktions- und vor allem die Rüstzeiten auch bei kleinen Losgrößen zu minimieren, setzte sich Spelsberg zum Ziel, die Automatisierung in der Fertigung für alle Bereiche voranzutreiben. An einer neuen Montagelinie wurde hierzu ein Projekt für die Kommunikation zwischen ERP-System und den Anlagen umgesetzt, so dass sich die Maschinen auftragsspezifisch selbst rüsten, sobald die Bediener den Auftrag starten.

Erreichen die Automatengehäuse die Endmontage, übermittelt das ERP – eine Lösung von proAlpha – die Auftragsdaten direkt an die Maschine. Für die Qualitätssicherung prüft eine integrierte Kamera zunächst die Größe des eingelegten Kastens. Die Maschine meldet einen Fehler, wenn sie nicht dem aktuellen Auftrag entspricht. Stimmt alles, wird eine Rückmeldenummer eingedruckt, um die lückenlose Rückverfolgbarkeit zu sichern. Je nach Kastentyp erfolgt dann der Einbau von Doppelmembranstutzen und die Montage eines Belüftungselements an den Handarbeitsplätzen sowie kurz vor dem Verpacken die Ergänzung des Zubehörbeutels.

Aus den positiven Erfahrungen dieses Pilotprojektes heraus entstand ein Folgeprojekt, bei dem es gelang, auch ältere Bohrautomaten erfolgreich bidirektional mit proAlpha zu koppeln. Die Idee dazu entstand im Zuge eines Innovationsworkshops des ERP-Herstellers. Dort wurde die Frage diskutiert, wie sich eine ERP-Anbindung unmittelbar zur Erfassung von Produktionszuständen und zur Steuerung von Maschinen einsetzen ließe.

Raspberry Pi löst Probleme

Ein interdisziplinäres Team aus Beratern, Entwicklern und Vertrieb von proAlpha entwickelte daraufhin einen Prototyp auf Basis eines Raspberry Pi. Der Einplatinenrechner empfängt Produktionsbefehle, verarbeitet sie und leitet sie an eine Maschine weiter. Um ihn jedoch zur Zusammenarbeit mit dem ERP zu bewegen, galt es zuerst, diesem den Umgang mit Maschinendaten „beizubringen“. Dazu erweiterte das Team das ERP-System um Maschinenkommunikationsdaten, wie beispielsweise Start- und Stopp-Befehlen, das Transportprotokoll und IP-Adressen. Ebenso wurde die proAlpha-Schnittstellenplattform „INWB“ um einen neuen Nachrichtentyp ergänzt.

„pAX-Pi“ kümmert sich seit dem um die Kommunikation zwischen dem ERP und dem Raspberry Pi. Technisch gesehen schickt das ERP-System eine Nachricht an die Schnittstellenplattform. Dort wird der Maschinenbefehl zusammengesetzt und an den Raspberry Pi gesendet. Dieser kommuniziert mit der Maschine über TCP/IP. In Zusammenarbeit mit Spelsberg entwickelte das Team zudem ein Konzept für einen Rückkanal, der einen Informationsfluss zurück von der Maschine an proAlpha erlaubt.

Vom Konzept zum Prototyp durch ERP-Anbindung

Die Erprobung des Prototyps fand im Januar 2018 bei Spelsberg statt. Der langjährige proAlpha-Anwender führte den „Proof of Concept“ auf zwei Fertigungsmaschinen aus der Produktion durch. Die eine Maschine versieht die vorbereiteten Gehäuse mit der Produktionsnummer und setzt, wenn notwendig, Stopfen ein. Die zweite Maschine montiert, gesteuert durch das ERP, Schrauben in den Deckel. Der jeweilige Produktionsfortschritt wird automatisiert über den Rückkanal an das ERP-System gemeldet. proAlpha steuert damit die Fertigung auf Basis von Echtzeitdaten.

ERP-AnbindungQuelle: Spelsberg
Es ging darum, eine Bestandsmaschine direkt mit dem ERP zu verbinden und den Prozess so zu steuern, dass Rüstzeiten signifikant reduziert werden.

Die an das System angebundenen Maschinen sind in der Lage, sich selbst zu rüsten. Dieser Vorgang musste bislang durch das Bedienpersonal initiiert werden. Künftig wird das ERP nicht nur Aufträge starten und beenden, sondern sich auch um die passende Werkzeugauswahl kümmern – eine Entlastung für die Maschinenführung. Für die Zukunft ist zudem geplant, den Prototyp in das Produktionsportal von Spelsberg einzubinden.

Das Portal bietet eine Übersicht aller verfügbaren Produktionsaufträge und benötigten Materialien und dient als Schaltzentrale der Fertigung bei Spelsberg. proAlpha wird dabei nicht nur die Datenbasis für die Produktionsprozesse stellen, sondern die Fertigung gleich auch selbst initiieren und steuern.

Retrofit durch ERP-Anbindung ist auch eine Frage der Kreativität

Die Fähigkeit eines ERP-Systems, alle für den Produktions- und Logistikprozess benötigten Ressourcen zu erfassen und zu verteilen, prädestiniert es dazu, weitere, vor allem produktionsnahe Aufgaben zu übernehmen. Das Beispiel zeigt, wie einfach der Einstieg in die Digitalisierung sein kann. Bei „Retrofit“ geht es jedoch nicht ausschließlich darum, die Grundlagen für die technische Vernetzung zu schaffen. Vielmehr gilt es, die jeweils zweckdienliche Anbindung zu finden. Immerhin: an einen Raspberry PI lässt sich fast alles anschließen, was misst oder zählt. Doch in erfolgreichen Digitalisierungskonzepten ist nicht die Masse der Daten entscheidend, sondern ihre Passgenauigkeit. Um das ERP nicht mit Informationen zu fluten, müssen vorab Fertigungsabläufe geprüft und beispielsweise Schwellwerte gefunden werden, ab wann die Software steuernd eingreift.

Aus der technischen ERP-Anbindung der Altanlage wird so eine planerische Aufgabe, in der Kreativität gefordert ist, um die richtigen Ansatzpunkte zu finden und die passenden Daten auszuwerten.

Andreas Maring ist Product Owner Mobile Logistics bei proAlpha.

Lesen Sie auch: Prozesse in der Produktion: Ausblick auf eine rosige Zukunft

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