OPC UA MES OPC UA: Optimierte Produktionsabläufe durch effektive Koordination

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MES OPC UA in der Praxis: Die zunehmende Bedeutung von Automatisierung und Standardisierung prägt die moderne Fertigungsindustrie, die sich mit einer steigenden Nachfrage nach hochwertigen Produkten, verkürzter Markteinführung und effizienten Produktionsprozessen konfrontiert sieht.

Als Antwort auf diese Herausforderungen setzen Unternehmen verstärkt auf Manufacturing Execution Systeme (MES), welche als Bindeglied zwischen der Planungsebene Level 4 und der Fertigungsebene Level 2 gemäß der IEC 62264 fungieren. Diese Systeme ermöglichen eine zeitnahe Überwachung, Steuerung und Optimierung der Fertigungsprozesse und tragen maßgeblich zur Verwirklichung dieser Ziele bei.

Standardisierung ist entscheidend

Die bloße Implementierung von MES-Systemen allein genügt nicht, um die gewünschten Vorteile vollständig zu realisieren. Eine entscheidende Rolle bei der Einführung eines MES spielt die Standardisierung, um sicherzustellen, dass die vorhandene Fertigungslandschaft nahtlos integriert werden kann. Standardisierung beinhaltet die Einführung gemeinsamer Richtlinien, Protokolle und Datenformate, um die Interoperabilität zwischen verschiedenen Systemen zu gewährleisten und den Datenaustausch zu erleichtern. Ohne eine solide Standardisierung können Unternehmen mit komplexen und aufwendigen Herausforderungen bei der Integration von MES-Systemen in ihre bestehende Fertigungsumgebung konfrontiert werden. Diese Herausforderungen können sich in Form von Inkompatibilitäten zwischen verschiedenen Systemen, ineffizientem Datenaustausch oder sogar Datenverlust manifestieren.

Darüber hinaus kann mangelnde Standardisierung die Skalierbarkeit und Flexibilität der Fertigungsprozesse beeinträchtigen, was langfristig zu höheren Kosten und geringerer Wettbewerbsfähigkeit führen kann. Die effiziente Kommunikation und der Datenaustausch zwischen den Ebenen sind entscheidend, um alle erforderlichen Informationen schnell zu erhalten und entsprechend darauf reagieren zu können.

Smart Factory auf Basis von MES OPC UA

In der aktuellen Entwicklung nimmt die Bedeutung von OPC UA als wichtiger Bestandteil für die erfolgreiche Umsetzung von Smart Factories stetig zu. OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) ist ein standardisiertes Kommunikationsprotokoll, das speziell für die Anforderungen der industriellen Automatisierung konzipiert wurde. Es bietet eine Plattform, die eine nahtlose Integration verschiedener Geräte und Systeme ermöglicht.

Als leistungsstarkes und flexibles Kommunikationsprotokoll fungiert OPC UA als ideale Verbindung zwischen MES und den unterschiedlichen Komponenten auf der Fertigungsebene. Es ermöglicht eine plattformübergreifende und sichere Kommunikation sowie Datenübertragung, wodurch strukturierte Informationen ausgetauscht werden können.

Die Vorteile der Integration von MES und OPC UA sind zahlreich. Sie reichen von erhöhter Transparenz und einem schnellen Einblick in die Fertigungsprozesse bis hin zur Fähigkeit, auf Abweichungen oder Störungen unmittelbar zu reagieren. Zusätzlich erleichtert MES OPC UA die Skalierbarkeit und Interoperabilität in komplexen Fertigungsumgebungen durch seine plattformübergreifende Natur und die Abdeckung eines breiten Anwendungsspektrums. Darüber hinaus vereinfacht die Integration über OPC UA Standards auch die regelmäßigen voneinander unabhängigen Versions-Updates der einzelnen integrierten Teilsysteme erheblich, was wiederum zu mehr Sicherheit und Kostenreduktion beiträgt.

MES OPC UA for Machinery Part 3:

Teil 3 des OPC-UA-Standards für Maschinen – Job Management fokussiert sich speziell auf die Verwaltung von Aufgaben und Jobs innerhalb von Maschinen und Anlagen. Diese Norm definiert ein Rahmenwerk sowie Schnittstellen, die Maschinen und Anlagen den Austausch und die Verwaltung von Job-Informationen ermöglichen. Diese Jobs können verschiedene Arbeitsaufgaben, Anweisungen, Produktionsaufträge und andere Arbeitseinheiten umfassen, die in industriellen Umgebungen ausgeführt werden.

Die Hauptziele von OPC UA for Machinery Part 3 – Job Management umfassen:

• Synchronisation: Die Schnittstelle erlaubt die Synchronisation von Aufgaben und Ressourcen in komplexen Produktionsumgebungen.
• Fehlerbehandlung: Das Framework enthält zudem Mechanismen zur Behandlung von Fehlern und Ausnahmen, die während der Ausführung von Jobs auftreten können.
• Job-Verwaltung: Dieser Teil des Standards legt die Struktur und Methoden fest, um Jobs zu erstellen, zu aktualisieren, zuzuweisen und zu verfolgen. Dadurch wird die Koordination von Aufgaben in industriellen Abläufen ermöglicht.
• Status und Fortschritt: OPC UA for Machinery Part 3 ermöglicht die Überwachung des Status und des Fortschritts von Jobs, um sicherzustellen, dass Maschinen und Anlagen ihre Aufgaben ordnungsgemäß ausführen und um Ausfälle oder Verzögerungen zu erkennen.

OPC UA for Machinery Part 3 – Job Management ist insbesondere in Bereichen wie diskreter Fertigung, Robotik und Automatisierung relevant, in denen die Koordination und Überwachung von Aufgaben und Jobs von entscheidender Bedeutung ist. Die Anwendung dieses Teils des OPC-UA-Standards ermöglicht eine effiziente Kommunikation und Koordination zwischen verschiedenen Maschinen und Anlagen in einem Produktionsprozess.

Anpassung von Kundenprozessen

Effiziente Produktionsprozesse durch standardisierte MES-Funktionalitäten bieten das Potenzial, Transparenz, Kontrolle und Effizienz deutlich zu verbessern. Diese Standardisierung beinhaltet die Implementierung bewährter Verfahren und Abläufe, die bereits in vielen Fertigungsunternehmen erfolgreich eingesetzt wurden. Jedoch sind Kundenprozesse oft individuell und speziell an die Anforderungen eines Unternehmens angepasst. Um ein MES mit der erforderlichen Interoperabilität einzuführen, ist es daher vorteilhaft für den Kunden, seine Prozesse im Zuge der Einführung eines MES so weit wie möglich zu standardisieren. Dadurch wird die Implementierungsphase eines MES vereinfacht und die Komplexität reduziert. Dies erfordert nicht zwangsläufig eine vollständige Umstrukturierung, sondern eher die Integration standardisierter Elemente, die eine bessere und weniger komplexe Integration der Produktion ermöglichen.

Obwohl die Anpassung der Kundenprozesse an Standards anfangs eine Herausforderung darstellen kann, sind die langfristigen Vorteile in der Regel die Mühe wert. Effizientere Produktionsprozesse, die vielfältige Nutzung digitalisierter Informationen bis hin zur Implementierung von KI sowie die Möglichkeit, sich schnell an sich ändernde Marktbedingungen anzupassen, sind nur einige der Vorteile, die durch die Standardfunktionalitäten von MES und die Anpassung der Kundenprozesse an diese Standards realisiert werden können. Damit ist OPC UA ein weiterer wichtiger Baustein im Rahmen der smarten Einführungsstrategie von GFOS für MES, um schnell und effizient unsere Kunden zu einer Smart Factory zu verhelfen.

Der Autor Andreas Kirsch ist Strategic Business Development Manager MES bei der GFOS mbH.