Shop Floor Integration im Industrie 4.0 Kontext
Standardbasierte vertikale Integration der Automatisierungssysteme

Shop Floor Integration, also die nahtlose Datenintegration aller Systeme in der Produktion, ist eine wesentliche Voraussetzung für die Umsetzung der Konzepte von Industrie 4.0. Während die Integration der ERP Ebene mit dem MES oft schon umgesetzt ist, ist die Integration des Control Device und Field Device Level ins MES, abhängig von der Branche, oft nur schwach ausgeprägt. Der Grund hierfür sind oft die beträchtlichen Kosten für die Ankopplung der vielen verschiedenen Maschinen. und Sensortypen. Wenn überhaupt Datenschnittstellen auf der Geräteseite vorhanden sind, verwenden diese oberhalb der Datentransportschickt meist proprietäre Kommunikationsprotokolle, was einen erheblichen Integrationsaufwand bewirkt.

Einzelne Branchen, wie z.B. die Halbleiterindustrie, haben bereits vor 20 Jahren begonnen, semantische Standards zu definieren, wie die Datenintegration von der Maschinensteuerungen mit dem MES zu implementieren ist. Nur so ist diese Industrie in der Lage, hochkomplexe, vollständige integrierte Fertigungsanlagen mit Maschinen vieler verschiedener Hersteller innerhalb kürzester Zeit aufzubauen.

Der Vortrag soll aufzeigen, welche Ansätze zur Shop Floor Integration in den Industrie 4.0 Initiativen verfolgt werden und wie die Konzepte, die in verschiedenen Branchen bereits erfolgreich genutzt werden, einem breiteren Anwenderkreis verfügbar gemacht werden können.

Dazu wird im ersten Teil als Positionsbestimmung die Einordnung der Shop Floor Integration im Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI4.0), dessen neueste Version von der Plattform Industrie 4.0 im April 2016 vorgestellt wurde, beleuchtet. Im zweiten Schritt werden die konkreten Anforderungen aus der Automatisierungspraxis an die Shop Floor Integration vorgestellt. Diesen Anforderungen bezüglich Kommunikationsschnittstellen werden die tatsächlich verfügbaren Standards aus verschieden Branchen anhand von Beispielen gegenübergestellt und konzeptionell verglichen. Am Beispiel der Halbleiterindustrie wird aufgezeigt, was ein vollständiger Stack von Standards für die Shop Floor Integration enthalten kann.

Aufbauend auf diese Analyse der Anforderungen und des Umfelds wird eine flexible Lösungsarchitektur aufgezeigt, die sich in die RAMI4.0 optimal einfügt. Der Ansatz beruht auf Orchestrierung und Wiederverwendung von Standard-Bausteinen, mit denen die Anwender durch Konfiguration und Ergänzung von kundenspezifischen Schnittstellenadaptern komplette Shop Floor Automatisierungslösungen erstellen können.

Zum Abschluss werden organisatorische und Kostenaspekte betrachtet, die sich auf Grundlage der vorgestellten Architektur für den gesamten Life Cycle einer Automatisierungslösung ergeben.

znt Zentren für Neue Technologien GmbH

Hans Mayer (Ing.)

Hans Mayer ist seit über 20 Jahren für die znt-Richter Gruppe tätig und hat dort eine Vielzahl von IT-Lösungen für die produzierende Industrie konzipiert und implementiert.

Nach sechs Jahren als Softwareentwickler bei der Siemens AG, Bereich Mobilfunk, war er bei znt zuerst für die Software Entwicklung, später für Konzeption, Projektmanagement und Vertrieb von Manufacturing IT Lösungen zuständig. Der Fokus von znt liegt auf den Branchen Halbleiter- und Solarindustrie, Medizintechnik, Elektronik und Automotive Supplier.

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