Es treibt die Entwicklung neuer Werkzeuge voran, die sowohl die übergeordnete Planung als auch die Instandhaltung und Optimierung in der Produktionsanlage verbessern können.
Standards verbessern die Konnektivität:
Das industrielle Internet der Dinge (IIoT) integriert leistungsstarke, standardisierte Kommunikationsprotokolle für die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation. In der oberflächenmontierten Elektronikfertigung (SMT) bilden diese Protokolle nun die Grundlage für eine sinnvolle Kommunikation zwischen automatisierten Inline-Anlagen und Unternehmenssoftware wie Manufacturing Execution Systems (MES) und Enterprise Resource Planning (ERP). Dies ist eine willkommene Verbesserung, da der Mangel an Standards und der damit verbundene Aufwand für die Softwareentwicklung zur Gewährleistung der Kompatibilität die Möglichkeiten für eine ausgefeilte Kommunikation zwischen verschiedenen Anlagentypen und Systemen in der Vergangenheit eingeschränkt haben.
Eine weitere Verbesserung besteht darin, dass die veränderten Datenaustauschmechanismen von Maschinen es SMT-Anlagenherstellern ermöglichen, die für die Produktionsteams verfügbaren Softwaretools zu erweitern. Trotz des allgemeinen Trends zu mehr Automatisierung und längeren unbeaufsichtigten Produktionszeiten bleibt die Unterstützung dieser Anlagen aufgrund der Komplexität der SMT-Prozesse und -Anlagen – die regelmäßige Wartung und Optimierung erfordern – weiterhin wichtig.
Verknüpfung von OT und IT:
Als eines der zentralen Prinzipien von Industrie 4.0 zielt die Vernetzung der OT-Anlagen eines Unternehmens mit seinen IT-Systemen darauf ab, eine nahtlose Verbindung zwischen Produktionsanlagen und den geschäftskritischen Anwendungen herzustellen. Dies ermöglicht es Unternehmenssoftware wie MES, die Steuerung von Fertigungsabläufen zu automatisieren, während Daten aus den Produktionsanlagen analytische Anwendungen unterstützen, die die Geschäftsplanung unterstützen und die für kontinuierliche Verbesserungen notwendigen Erkenntnisse liefern.
IIoT-Technologien nutzen standardisierte Protokolle und APIs wie JSON (JavaScript Object Notation) und REST (Representational State Transfer), die die Kommunikation zwischen Produktionsanlagen und IT-Anwendungen ermöglichen. Ohne diese standardisierten Plattformen ist die Kompatibilität zwischen Anlagen und Anwendungen alles andere als „Plug-and-Play“ und erfordert eine kostspielige und aufwendige Zusammenarbeit zwischen Softwareentwicklungsteams verschiedener Unternehmen.
Dank dieser Protokolle können Anlagen und Anwendungen Daten über eine relativ einfache Kommunikationsschnittstelle austauschen. Der Anlagenhersteller kann diese Schnittstelle erstellen und pflegen, ohne sie für die Kommunikation mit einzelnen Softwareanwendungen anpassen zu müssen. Ein Beispiel hierfür ist YSUP-LINK, das Teil des YSUP-Produktionsunterstützungssystems von Yamaha ist. Es nutzt REST, um SMD-Bestückungsautomaten wie den automatisierten Drucker YSP10 und die neuesten Montageanlagen YRM20 einer Produktionslinie mit verschiedenen MES-Systemen von Drittanbietern oder anderen Industrie-4.0-Anwendungen zu verbinden. Darüber hinaus überwacht und erfasst es Informationen von den Produktionsanlagen, verbindet sich mit intelligenten Bauteillagern und unterstützt die zukünftige Integration von Geräten und Software von Drittanbietern.
Abbildung 1. YSUP-LINK nutzt Industriestandardprotokolle, um die Fabrikautomation mit Unternehmenssoftware zu verbinden.
Es bietet ein Konnektivitätspaket, das es den Anlagen in der Fabrik ermöglicht, Statusinformationen an das MES zu senden, sodass das MES die Fertigungsaktivitäten automatisch überwachen und steuern kann (Abbildung 2).
Abbildung 2: YSUP-LINK stellt die notwendige Konnektivität für ein MES zur automatischen Steuerung der Fertigung bereit.
Mehrere Maschinen wie die YRM20 können gleichzeitig mit dieser Umgebung verbunden werden, sodass YSUP-LINK Berichte an das MES senden kann, beispielsweise Statusaktualisierungen zum Materialverbrauch der einzelnen Maschinen oder Nachschubberichte bei Spulenwechsel.
Es unterstützt außerdem die ältere SECS/GEM-Schnittstelle und ermöglicht so die Kommunikation zwischen der neuen Software und Geräten wie der Halbleiter-Backend-Verarbeitungsumgebung, die etablierte Protokolle verwendet.
Andererseits ist das Unternehmen mit Blick auf die Zukunft auf das kommende IPC-CFX Connected Factory Exchange Protocol (IPC-2591) vorbereitet, das darauf abzielt, einen einheitlichen Standard für alle Aspekte des Datenmanagements und der Kommunikation in digitalen Fabriken zu etablieren.
Verbesserte OT-Kommunikation:
Yamahas Produktionsunterstützungssystem umfasst auch ein Materialinformationssystem (MIS), das die Verwaltung von Materialinformationen zentralisiert und diese für Werkssoftware-Tools wie Linienüberwachung und Konfigurationsprüfung/-navigation bereitstellt. Dies bietet Produktionsteams Vorteile wie schnellere Reaktionszeiten auf Bedieneranfragen zu Spuleninformationen und ermöglicht zudem schnellere Datensicherungen.
Die Verwaltung erfolgt zentral durch Echtzeit-Synchronisierung zwischen dem MIS und den IT-Systemen des Unternehmens.
In der Fertigung ist es entscheidend, dass die Betriebsteams über den Anlagen- und Produktionsstatus informiert sind und bei Bedarf Korrekturmaßnahmen ergreifen können.
Durch die Nutzung des Übertragungsservers kann ein Bediener an einer Maschine gleichzeitig Anweisungen an alle anderen Maschinen der Linie senden. Alle Maschinen können grundlegende Funktionen wie Produktionssteuerung und Programmänderungen gemeinsam nutzen. Die neuesten Generationen von YRM-Geräten ermöglichen zudem die gemeinsame Nutzung von Funktionen wie Platinenbestückung, Bildschirmanzeige sowie Maschinen- und Platinenstatus.
Darüber hinaus bietet die YSUP-Software ein Live-Dashboard mit erweiterten Analysefunktionen zur Unterstützung von Echtzeitoptimierung und Fehlerbehebung. Dieses Tool umfasst Analysefunktionen wie Druckausgabeanalyse, Ausrichtungsanalyse, Unterstützung des Bildverarbeitungsprozesses, Berücksichtigung von Ausschusskosten und eine verbesserte Berichtserstellung, die Wartungsarbeiten unterstützt und zur Produktivitätssteigerung beiträgt. Es
bietet außerdem eine Komponentenanalyse, die hilft, die Ursachen häufiger Montagefehler zu identifizieren und zu beheben. Dieses System hat bereits bemerkenswerte Ergebnisse für einige Kunden erzielt. Durch die gleichzeitige Anzeige der Aufnahmefehlerraten pro Zuführung und Druckkopf hilft das Dashboard dem Team, ein Aufnahmeproblem auf einen Fehler im Spleißband zurückzuführen, dessen Identifizierung mit herkömmlichen Werkzeugen etwa 6 Stunden gedauert hätte. Abbildung 3 vergleicht die Diagnoseprozesse beider Ansätze und zeigt, wie das Dashboard die Problemlösungszeit auf etwa 40 Minuten reduziert hat.
Abbildung 3. Problemlösung auf Basis traditioneller Fehlerprotokolle (links) und der neuen Dashboard-Analyse (rechts).
Ein anderer Kunde hat mithilfe von Dashboard-Informationen die monatlichen Kommissionierungsfehler um mehr als 100.000 reduziert, was ein potenzielles Einsparpotenzial von 12.000 bis 120.000 US-Dollar pro Jahr an Komponentenverlusten darstellt.
Fazit:
IIoT-Technologien ermöglichen eine ausgefeilte Plug-and-Play-Kommunikation zwischen SMD-Bauteilen, Fabriksoftware und der Unternehmens-IT. Zum einen schlägt dies die lang ersehnte Brücke zwischen Unternehmens-IT und OT-Bereich, um die Produktionssteuerung zu automatisieren und die Effizienz zu steigern. Zum anderen bildet es die Grundlage für verbesserte Fabriksoftware, die die Transparenz für Anlagenbediener erhöht und die Fehlersuche sowie die Prozessoptimierung beschleunigt, um die Produktivität zu maximieren.
