Cluster Mechatronik & Automation

News

13.10.2016

Mehr Produktivität dank Web-und Mobiletechnologien

Praxisnahe 4.0-Umsetzung in der Endmontage

Web- und Mobiltechnologien rücken immer näher an die Produktion heran, sie kommen in der Automatisierung zum Einsatz und sind zentraler Bestandteil jeder Interpretation des Begriffs „Industrie 4.0“. Neben Produktivitäts- und Qualitätsgewinnen kann mittels internetbasierter Digitalisierung ein hoher Grad an Individualisierung erreicht werden. Clustermitglied XITASO ist als Software Consultant und Entwicklungsdienstleister darauf spezialisiert, den Einsatz von Web- und Mobile-Technologien im Produktionsumfeld individuell zu analysieren und die entwickelten Konzepte schrittweise und praxisnah umzusetzen. Am Beispiel eines konkreten Projektes erklärt XITASO ein typisches Szenario für den Einsatz von Web- und Mobile-Technologien in der Produktion.

Bei vielen mittelständischen herstellenden Betrieben werden Produkte in kleinen Losgrößen manuell endmontiert. Meist sind die Produktdaten bereits in einem zentralen Server vorhanden, müssen aber aufwändig für die einzelnen Montagestationen aufbereitet und den Mitarbeitern – oft noch in Papierform – zur Verfügung gestellt werden. Für einen solchen Fall entwickelte XITASO unter dem Motto „Papierlose Montage“ eine Softwarelösung, mit deren Hilfe auf Laufzettel in Papierform verzichtet werden kann.

Web-App im Zentrum
Im Mittelpunkt steht eine Web-Anwendung, die auf einem zentralen Web-Server im Stammwerk läuft und von dort aus kleine Tablet-PCs bedient, die an den einzelnen Montageplätzen in den verschiedenen Werken angebracht sind (Abb., Ziffer 1). Dank der Ausführung als Browser-Applikation in HTML5 kann im Prinzip jedes denkbare Endgerät zur Anzeige der Montageanleitungen zum Einsatz kommen.

Für die Definition der Informationen, die zu einem bestimmten Auftrag an einem bestimmten Montageplatz zur Anzeige gebracht werden, wurden eigene Tabellenformate in einem beschränkten Bereich der Datenbank des bestehenden ERP-Systems (Abb., Ziffer 2) eingeführt. Auf diese Weise können in der IT-Abteilung ähnliche Workflows wie früher im Fall von Papierausdrucken zur Ausleitung von generischen Inhalten aus dem ERP-System genutzt werden.

Platz für zusätzliche Komponenten

Da man nun allerdings nicht mehr an die Größe eines A4-Papiers gebunden war, konnten zusätzliche Informationen wie Stücklisten und verknüpfte Dokumente wie Arbeitsanweisungen und Betriebsanleitungen von Fremdkomponenten kontextbezogen bereitgestellt werden. Weiterhin erlaubt eine datenbankbasierte Kennzeichnung, ob ein etwaiger Nacharbeitsgrund festgestellt wurde, sowie Auswertungen, die zur Qualitätssicherung herangezogen werden oder Grundlage für weitere Prozessoptimierungen sein können.

Schrittweise Umsetzung
Im ersten Schritt wurde somit ein klassisches Assistenzsystem entwickelt, das sich nahtlos in den bestehenden Produktionsprozess einfügte, ohne diesen über die üblichen Wartungszeiten hinaus anhalten zu müssen. Der Abruf der auftragsbezogenen Informationen erfolgte zunächst an jeder einzelnen Montage-Station über das Einlesen eines am Werkstück angebrachten Barcodes mit einem Handscanner, der wiederum direkt an den Tablet-PC angeschlossen war.

In einer zweiten Projektphase wurde die „Papierlose Montage“ in ein zwischenzeitlich vom Auftraggeber installiertes vollautomatisiertes Fördersystem integriert. XITASO entwickelte dafür eine Komponente zur Kommunikation mit der SPS. Sie erlaubt es, die an den Warenträgern angebrachten RFID-Chips über die Steuerung des Fördersystems auszulesen und zu beschreiben.

Architektur einer Web-Server-basierten AutomatisierungRFID und SPS
Durch den Einsatz von RFID und SPS wurde nun eine Verheiratung des Warenträgers mit der dazugehörigen Produktinformation möglich. Diese erfolgt an der ersten Station des Fördersystems noch vor der Kommissionierung der zu montierenden Einzelteile auf dem Warenträger durch einmaliges Scannen des Barcodes am Werkstück. Die Auftragsnummer wird an den Web-Server übermittelt, der RFID-Chip des Warenträgers wird mit der Auftragsnummer beschrieben. Die Verheiratung ist erfolgt.

Mit der Auswahl des Arbeitsplatzes auf einer Konfigurationsseite erfolgt auch die Zuordnung zu den Adressen der SPS-Datenbausteine, die für die Anlagensteuerung durch diesen Tablet-PC an diesem Arbeitsplatz relevant sind. Auch diese Information wird auf dem Web-Server in einer XML-Datei vorgehalten. Die Einstellung des Arbeitsplatzes wird in Form eines Cookies dauerhaft auf dem Endgerät gespeichert, sodass die Konfiguration nur einmalig zu erfolgen hat. Um Missbrauch durch nicht autorisierte Personen zu verhindern, ist die Arbeitsplatzauswahl passwortgeschützt.

Anlagensteuerung und Qualitätssicherung
Der Web-Server als Herzstück übermittelt nicht nur die Informationen zur Anzeige auf die Tablet-PCs, sondern spielt auch auftragsspezifische Daten an die SPS aus (Abb., Ziffer 3). Die SPS wiederum konfiguriert über diese Informationen das jeweilige Werkzeug am Arbeitsplatz (Abb., Ziffer 4). Auf diese Weise werden manuelle Fehleinstellungen ausgeschlossen und z.B. Anschläge zum Ablängen von Werkstücken automatisch exakt eingestellt.

Über die Tablet-PCs können darüber hinaus Nicht-in-Ordnung Codes gesetzt werden, die zur Weiterleitung des Warenträgers an einen Nacharbeitsplatz oder zur Entnahme des Trägers aus dem Fördersystem führen. So wurde ein kompletter Optimierungskreislauf im Sinne der Qualitätssicherung realisiert.

Das Ergebnis
Die sukzessive Einführung erlaubte es, die grundlegenden Funktionen der Tablet-PCs ohne Produktionsausfälle im Sinne agiler Entwicklungsmethoden empirisch zu prüfen. Bereits in dieser ersten Projektphase konnten Produktivität und Qualität bereits deutlich gesteigert werden. Die Generierung konsistenter Produktionsdaten dienten der weiteren Qualitätssicherung und Prozessoptimierung.

In der zweiten Ausbaustufe kommt der von XITASO entwickelten Software eine tragende Schnittstellenfunktion zwischen auftragsbezogenen Informationen aus dem ERP-System und der Anlagensteuerung zu. Web- und Mobile-Technologien ermöglichen so die vertikale Integration zwischen Unternehmens- und Steuerungsebene.

Autor
Ulrich Huggenberger
Geschäftsführer der XITASO GmbH

Kontakt
XITASO GmbH
Austraße 35
D-86153 Augsburg

Telefon: 0821 / 885 882 - 00
Telefax: 0821 / 885 882 - 99
E-Mail: info@xitaso.com


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