intelligent control of production processes

MESControl – Intelligenter produzieren

evon up 2 date, Graz, 26.06.2013 Rene Hirschmugl rene.hirschmugl@evon-automation.com

Intelligente Produktionssteuerung

„Ein Produkt wird nur dann wirtschaftlich optimal erstellt,

wenn die richtigen Ressourcen, in der richtigen Menge,

am richtigen Ort, zur richtigen Zeit,

mit der richtigen Qualität und zu richtigen Kosten

während des gesamten Geschäftsprozesses vorliegen.“

Vertikale Integration

ERP

Produktionssteuerung

(MES)

Prozessebene

Steuerungsebene

Feldebene

• CIM-Pyramide

„Computer Integrated

Manufacturing“

Von Unternehmensebene

(ERP) bis zur Feldebene

• Ganzheitliche Lösung

System von der

Produktionsebene bis zur

Feldebene

Durchgängiges Engineering

Schnittstellen zur gängigen

ERP-Systemen

(SAP, Microsoft Dynamics, …)

Etablierte Standards

ANSI/ISA S88

ANSI/ISA S95

• MES „Manufacturing Execution System“

• ERP „Enterprise Ressource Planning“

• S88

Steuerung chargenorientierte

Produktionen

• S95

Informationsaustausch

zwischen Produktionssteuerung

und Unternehmensleitebene

Intelligente Produktionssteuerung

Batch

Kontinuierlich

Diskret

Aufgaben der Produktionssteuerung

Module der Produktionssteuerung

• Etablierte Standards

ANSI/ISA S88

ANSI/ISA S95

• Archivierung

Auswertung und Protokollierung

der Daten

• Anbindung an ERP-Systeme

SAP R/3

Microsoft Dynamics

AS400

…

Verwaltung der Ressourcen • Equipment

• Material bzw. Energie

• Personal

Modellierung des Prozesses • Verfahrenssegmente

• Modellierung der physikalischen Beziehungen

Definition der Produkte • Produktsegmente

• Grundrezepte

Planung und Steuerung • Produktionsplanung (Feinplanung)

• Steuerungsrezepte (tatsächlichen Ressourcen)

• Rückmeldungen aus der Fertigung

Verwaltung der Ressourcen

• Equipment

Aggregate Gruppen

Aggregate

• Steuerungen

Abstrakte Darstellung

des verbauten

Equipments

Einbindung bestehender

Steuerungen

Integration bis zum Feld

mittels XAMControl evo2

möglich

Aggregate-Gruppen:

Aggregate (Dosierungen):

•Soll-Menge [ 0 kg … 2000 kg ]

• Ist-Menge [ 0 kg … 2000 kg ] Dosierungen

•Entleerweg [ Links, Rechts, … ] Entleerungen

•Geschwindigkeit [ 0% … 100 % ] Rührwerke

•Soll-Menge [ 0 kg … 500 kg ]

• Ist-Menge [ 0 kg … 500 kg ] WH1_DOS01

•Soll-Menge [ 0 kg … 1200 kg ]

• Ist-Menge [ 0 kg … 1200 kg ] WH1_DOS02

•Soll-Menge [ 500 kg … 2000 kg ]

• Ist-Menge [ 500 kg … 2000 kg ] WH2_DOS01

•Soll-Menge [ 0 kg … 2000 kg ]

• Ist-Menge [ 0 kg … 2000 kg ] WH2_DOS02

•Soll-Menge [ 0 kg … 100 kg ]

• Ist-Menge [ 0 kg … 100 kg ] WH3_DOS01

Equipment

Verwaltung der Ressourcen

• Material Klassen

Gruppierung von Materialien

mit gleichen Eigenschaften

• Material Definition

Materialien die der Fertigung

zur Verfügung stehen.

• Material Los

Bestimmte Menge eines

Materials mit definierten

Eigenschaften

ID oder Lieferschein-Nr. der

Anlieferung

Material Material-Klassen:

•Korngröße [ 0,001 mm … 2,5 mm ]

•Rel. Feuchte [ 0 % … 100 % ] Hauptstoffe

•Korngröße [ 0,001 mm … 1 mm ]

•Rel. Feuchte [ 0 % … 100 % ] Additive

Material-Definition (Hauptstoffe):

•Korngröße [ 1,5 mm … 2,5 mm ]

•Rel. Feuchte [ 20 % … 85 % ] Grober Sand

•Korngröße [ 0,1 mm … 0,5 mm ]

•Rel. Feuchte [ 20 % … 85 % ] Feiner Sand

•Korngröße [ 0,05 mm … 0,3 mm]

•Rel. Feuchte [ 10 % … 75 % ] Zement

Material-Lose (Zement):

•Korngröße [ 0,24 mm]

•Rel. Feuchte [ 33 %] Zement_20130517_001

•Korngröße [ 0,22 mm]

•Rel. Feuchte [ 35 %] Zement_20130519_018

•Korngröße [ 0,21 mm]

•Rel. Feuchte [ 28 %] Zement_20130521_124

Verwaltung der Ressourcen

• Material Klassen

Gruppierung von Materialien

mit gleichen Eigenschaften

• Material Definition

Materialien die der Fertigung

zur Verfügung stehen.

• Material Los

Bestimmte Menge eines

Materials mit definierten

Eigenschaften

ID oder Lieferschein-Nr. der

Anlieferung

Material-Verwaltung

Modellierung des Prozesses

• Verfahrenssegment

Definiert eine Gruppierung von

Ressourcen die für einen

Verfahrensschritt erforderlich sind.

Unabhängig von Produkten

• Physikalische Beziehungen

Modellierung der Beziehungen

bzw. Grenzen der Anlage

Dadurch Vereinfachung bei

späterer Produkt Definition und

den Grundrezepten.

• Kapazitätsplanung

Planung auf Basis der definierten

Prozess Segmente

Process Segment Model, Quelle: Wray u.a. (2000): S.63.

Verfahrenssegment

Modellierung des Prozesses

Verfahrenssegment

• Verfahrenssegment

Definiert eine Gruppierung von

Ressourcen die für einen

Verfahrensschritt erforderlich sind.

Unabhängig von Produkten

• Physikalische Beziehungen

Modellierung der Beziehungen

bzw. Grenzen der Anlage

Dadurch Vereinfachung bei

späterer Produkt Definition und

den Grundrezepten.

• Kapazitätsplanung

Planung auf Basis der definierten

Prozess Segmente

Modellierung des Prozesses

• Verfahrenssegment

Definiert eine Gruppierung von

Ressourcen die für einen

Verfahrensschritt erforderlich sind.

Unabhängig von Produkten

• Physikalische Beziehungen

Modellierung der Beziehungen

bzw. Grenzen der Anlage

Dadurch Vereinfachung bei

späterer Produkt Definition und

den Grundrezepten.

• Kapazitätsplanung

Planung auf Basis der definierten

Prozess Segmente

Verfahrenssegment

Modellierung des Prozesses

• Verfahrenssegment

Definiert eine Gruppierung von

Ressourcen die für einen

Verfahrensschritt erforderlich sind.

Unabhängig von Produkten

• Physikalische Beziehungen

Modellierung der Beziehungen

bzw. Grenzen der Anlage

Dadurch Vereinfachung bei

späterer Produkt Definition und

den Grundrezepten.

• Kapazitätsplanung

Planung auf Basis der definierten

Prozess Segmente

Physikalische Beziehungen

Modellierung des Prozesses

Production Capability, Quelle: Brandl u.a. (2008): S.53.

• Verfahrenssegment

Definiert eine Gruppierung von

Ressourcen die für einen

Verfahrensschritt erforderlich sind.

Unabhängig von Produkten

• Physikalische Beziehungen

Modellierung der Beziehungen

bzw. Grenzen der Anlage

Dadurch Vereinfachung bei

späterer Produkt Definition und

den Grundrezepten.

• Kapazitätsplanung

Planung auf Basis der definierten

Prozess Segmente

Kapazitätsplanung

Definition der Produkte

• Produktsegment

Referenzieren auf

Verfahrenssegmente und

erweitern um Informationen für ein

Produkt.

Definiert die Anforderungen für die

Herstellung eines Produktes.

z.B.: Handzugabe Trockenmörtel:

Mitarbeiter für 4min + Waage

+ 15,6kg eines Materials

• Grundrezept

Definiert den Ablauf für die

Fertigung.

Basiert auf den definierten

Produktsegmenten.

Feinplanung möglich

Produktsegmente

Definition der Produkte

• Produktsegment

Referenzieren auf

Verfahrenssegmente und

erweitern um Informationen für ein

Produkt.

Definiert die Anforderungen für die

Herstellung eines Produktes.

z.B.: Handzugabe Trockenmörtel:

Mitarbeiter für 4min + Waage

+ 15,6kg eines Materials

• Grundrezept

Definiert den Ablauf für die

Fertigung.

Basiert auf den definierten

Produktsegmenten.

Feinplanung möglich

Erstellung und Darstellung der Grundrezepte sowohl in Tabellen als auch in

grafischen Workflow möglich.

Grundrezepte

Definition der Produkte

• Produktsegment

Referenzieren auf

Verfahrenssegmente und

erweitern um Informationen für ein

Produkt.

Definiert die Anforderungen für die

Herstellung eines Produktes.

z.B.: Handzugabe Trockenmörtel:

Mitarbeiter für 4min + Waage

+ 15,6kg eines Materials

• Grundrezept

Definiert den Ablauf für die

Fertigung.

Basiert auf den definierten

Produktsegmenten.

Feinplanung möglich

Es können nicht nur Anforderungen an die Menge einer Ressource (z.B. Material)

definiert werden, sondern auch an die Eigenschaften der Ressource.

Optional kann somit die zur Auswahl stehenden Ressourcen eingeschränkt

werden. (z.B.: Feiner Sand Menge 500kg und optional rel. Feuchte <= 65%)

Somit kann kontinuierlich über Erfahrungswerte die Qualität der Erzeugnisse

gesteigert werden!

Relationship Model, Quelle: Unger / Brandl (Hrsg.) (2001): S.18.

Planung und Steuerung

• Produktionsplanung

Definition von Produktionsaufträgen

Feinplanung der einzelnen Chargen mit

Größe, Zeitpunkt und verwendeten

Ressourcen.

• Steuerungsrezepte

Starten als Kopie eines Grundrezepts.

Können während der Produktion

geändert werden.

Möglichkeit Schritte einzufügen bzw. zu

entfernen.

Ablauf von definierten Schritt aus zu

wiederholen (z.B.: Aufgrund von

Laborprüfung)

Planung und Steuerung

• Rückmeldungen aus Fertigung

Archivierung der Daten zur Chargen ID

in SQL-Datenbank für Auswertungen.

Einsatz von Standard-Tools zur

Auswertung möglich

Weitergabe definierter Daten an ein

ERP-System möglich.

• Rückverfolgung der Ressourcen

Zur produzierten Charge werden die

eingesetzten Ressourcen protokolliert.

Material Lose

Somit ist eine Rückverfolgung vom

Produkt zu den Losen der Lieferanten

möglich.

Umgekehrt kann nachvollzogen werden

in welchen Produkten ein Materiallose

eingesetzt wurde.

Los: Cement_123456

Auftrag: O20130215_001

Charge: C20130215_001_1

Charge: C20130215_001_9

Auftrag: O20130218_023

Charge: C20130218_023_2

Auftrag: O20130219_017

Charge: C20130219_017_3

Auftrag: O20130222_001

Charge: C20130222_001_1

Systemaufbau

• Integration

Zugriff auf alle Objekte der

Steuerung

Durchgängiges Engineering

• Höchste Verfügbarkeit

• Neueste Technologien

• Datenzugriff und Auswertung

mit Standardtools

Intelligenter produzieren

• Ganzheitliche Lösung

System von der Produktionsebene

bis zur Feldebene

Durchgängiges Engineering

• Rückverfolgung

Protokollierung der

Produktionsdaten

Rückverfolgung sämtlicher

eingesetzter Ressourcen

• Anbindung ERP-Systeme

SAP R/3

Microsoft Dynamics

AS400

…

ERP

Produktionssteuerung

(MES)

Prozessebene

Steuerungsebene

Feldebene

Programm evon up 2 date 26.06.2013

• XAMControl Update 09:10 – 09:40

• XAMControl 5-step-engineering mit Microsoft Excel 09:40 – 10:10

• Kaffeepause 10:10 – 10:30

• Success Story Pfändertunnel 10:30 – 10:50

• MESControl – Intelligenter produzieren 10:50 – 11:30

• EMSControl – Energiemanagement (ISO 50001) 11:30 – 12:00

auf XAMControl-Basis

• Mittagspause 12:00 – 13:00

• Workshop: Nahtlose Integration B&R – XAMControl 13:00 – 14:00

• Kaffeepause 14:00 – 14:30

• XAMControl evolution preview 14:30 – 15:15

• Fragen, Diskussionen, Einzelgespräche, 15:15 – ????

Gemütlicher Ausklang am Buffet mit Fingerfood, Wein…