10.08.2016

Internationale Standards für die Smart Factory

Twincat 3
Enabler für Plug-and-Produce-Maschinen

In einem Showcase präsentierten Beckhoff und weitere Technologiepartner auf dem SAP-Stand während der Hannover Messe die Verzahnung von Fertigungsprozessen mit betriebswirtschaftlichen Abläufen. Möglich wurde dies durch das Konzept der serviceorientierten Architektur (SOA), die mit OPC UA realisiert wurde.


Twincat: Maschinensteuerung und Kommunikationsmanager

Auf dem SAP-Stand wurde eine Fertigungslinie gezeigt, die auf dem XTS (eXtended Transport System) von Beckhoff basiert. Es transportiert und positioniert die zu bearbeitenden Produkte individuell und hochdynamisch zu den einzelnen Bearbeitungsschritten. Das besondere daran: Die SAP Manufacturing Execution Suite kommuniziert unmittelbar mit dem XTS und weiteren Betriebsmitteln auf Basis standardisierter Dienste. Die Software Twincat ist als 'Auftragssprachen-Interface' das Bindeglied zwischen der Maschine und einem SAP-System.
Bild: Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

Effiziente und individuelle Produktionsstätten erfordern schnell integrierbare und hochflexible Betriebsmittel von der IT bis zur einzelnen Maschine. In der Smart Factory müssen Maschinen in mehrfacher Weise flexibel sein: Sie müssen sich schnell an geänderte oder erweiterte Produktionsprozesse anpassen. Sie müssen sich aber auch flexibel in unterschiedliche vertikale, horizontale oder dienstorientierte Kommunikationsarchitekturen integrieren. Diese Flexibilität ermöglicht die Automatisierungsplattform Twincat, die sowohl die Maschinensteuerung als auch unterschiedliche Kommunikationsszenarien realisiert. Durch die Implementierung aller gängigen IT- und Automatisierungsprotokolle ermöglicht Twincat die klassische Top-down-Kommunikation, aber auch dienst- bzw. serviceorientierte Architekturen (SOA), in denen physikalische, reale Systeme und virtuelle, digitale Daten zu intelligenten, sich selbst organisierenden Produktionseinheiten verschmelzen.

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SOA-SPS von Beckhoff

Die 2014 von Beckhoff vorgestellte SOA-SPS ist ein Anwendungsszenario von Twincat 3 und kombiniert Logikfunktionen und OPC-UA-Dienste für die datenkonsistente, sichere und standardisierte Kommunikation. Die Vorteile der serviceorientierten Architektur wurden auf der Hannover Messe 2016 in einem Industrie-4.0-Demonstrator auf dem SAP-Messestand in Halle 7 als 'ready-to-use'-Technologie präsentiert. Beckhoff und weitere Technologiepartner zeigten dort anhand einer Fertigungslinie die personalisierte Produktion in Losgröße 1. Die Produkt- und Regelparameter kamen bei dem Demonstrator aus der SAP Manufacturing Execution Suite. Die Fertigungslinie basierte auf dem linearen Transportsystem XTS von Beckhoff sowie Automatisierungskomponenten von Elster-Kromschröder (Messtechnik), Asentics (Bildverarbeitung), Stäubli (Roboter) und CAB (Industriedrucker). Das Highlight der Anwendung: Alle IT- und Automatisierungsbetriebsmittel und das SAP-System kommunizierten via OPC UA über standardisierte SOA-Dienste, das heißt in einer 'Auftragssprache' miteinander. Alle am Prozess beteiligten Komponenten fungierten also als eigenständige Maschineneinheiten. Die hersteller- und plattformunabhängige Kommunikation erfolgte über OPC UA, welche Bestandteil der Rami-4.0-Architektur (Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0) ist. Die autonomen Einheiten sind dabei sowohl OPC-UA-Server als auch -Client. Die einzelnen Maschineneinheiten wurden von der Software SAP Plant Connectivity 'orchestriert', das heißt die Services wurden auftragsbezogen zusammengesetzt.

Verzahnung der Fertigungsprozesse bis in die Managementebene

Die Live-Demonstration zeigte die Fertigung eines Schlüsselanhängers mit integriertem Smart-Chip und personalisierter Oberschale. Nach Auftragseingabe wurde der Schlüsselanhänger individuell und hochdynamisch durch das XTS zu den einzelnen Bearbeitungsschritten transportiert bzw. positioniert. Durch Twincat als Steuerungsplattform ist es möglich, das XTS quasi per 'plug and produce' in die SOA-Architektur zu integrieren. Der Vorteil: Maschinenbauliche Änderungen oder Erweiterung haben keinen Einfluss auf das Engineering der Orchestrierung, weil 'nach oben' nur die Dienste der Maschine sichtbar sind.

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