Intelligente Fabrik Sofort auf Produktanforderungen und Technologien reagieren

Autor / Redakteur: Anja Moldehn * / Franz Graser

Im internationalen Wettbewerb müssen sich produzierende Unternehmen schnell an neue Anforderungen anpassen. Dazu sind wandlungsfähige, selbständig agierende Fertigungsanlagen erforderlich.

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Bild 1: Industrie 4.0 setzt dezentrale Steuerungen voraus, die sich selbstständig an Prozesse, Betriebsmittel und Teilnehmer anpassen. Die SPS lesen neue Informationen aktiv ein, verarbeiten sie und steuern die Fertigungsabläufe entsprechend.
Bild 1: Industrie 4.0 setzt dezentrale Steuerungen voraus, die sich selbstständig an Prozesse, Betriebsmittel und Teilnehmer anpassen. Die SPS lesen neue Informationen aktiv ein, verarbeiten sie und steuern die Fertigungsabläufe entsprechend.
(Bild: Phoenix Contact)

Nicht nur das private, sondern auch das wirtschaftliche Umfeld verändert sich in immer kürzeren Zyklen. Heute müssen Maschinen und Anlagen digital, flexibel und intelligent sein. Initiativen wie Industrie 4.0 in Deutschland, das Industrial Internet Consortium (IIC) in den USA oder China Manufacturing 2025 geben Antworten auf die Frage, welche Auswirkungen die Digitalisierung auf die Industrie hat.

Für Phoenix Contact sind die Zukunftsprojekte ein wichtiger Anhaltspunkt, in welche Richtung sich die industrielle Produktion weiterentwickeln wird und somit die eigenen Komponenten, Systeme und Lösungen gestaltet sein müssen. Die Grundlage für zukünftige Innovationen bilden in jedem Fall die Verfügbarkeit aller relevanten Informationen in digitaler Form sowie die Vernetzung sämtlicher an der Wertschöpfung beteiligter Instanzen. Aus den digitalen Daten leitet sich dann die zu jedem Zeitpunkt optimale Wertschöpfung ab.

Durch die Verbindung von Menschen, Objekten und Systemen entstehen dynamische, sich selbst organisierende Wertschöpfungsnetzwerke. Sie lassen sich nach unterschiedlichen Kriterien optimieren, zum Beispiel im Hinblick auf die Kosten, die Verfügbarkeit oder den Ressourcenverbrauch.

Beschreibung auf Basis von AutomationML und eCl@ss

Nur wenn alle wesentlichen Informationen in digitaler Form zur Verfügung stehen und sämtliche in die Wertschöpfung involvierten Instanzen vernetzt sind, lässt sich der Ansatz von Industrie 4.0 konsequent realisieren. Derzeit sind noch keine Standards für die Datenformate und die Kommunikation festgelegt. Allerdings zeichnen sich sinnvolle Formate und Protokolle ab.

Dabei wird vom Beginn des Lebenszyklus eines Produktes ausgegangen, dem Engineering. Mit AutomationML ist ein XML-basiertes Austauschformat für Engineering-Daten geschaffen worden, das andere Datenformate kombiniert. Auf der Grundlage einer präzisen Artikelbeschreibung können intelligente technische Systeme selbstständig die Fertigungsstationen identifizieren, die zur Herstellung des Artikels notwendig sind.

AutomationML verfolgt den Ansatz, dass alle Engineering-Werkzeuge mit den gleichen Dateien arbeiten. Jedes Tool liest und schreibt jedoch lediglich in den Teil, der für es selbst relevant ist. Damit sämtliche Werkzeuge ein gemeinsames Verständnis von den in den Dateien beschriebenen Aspekten haben, enthält AutomationML so genannte Rollenklassen-Bibliotheken.

Bild 2: Zur Erstellung einer digitalen Produktbeschreibung für die automatisierte Fertigung ist ein einheitliches Datenformat für alle Engineering-Werkzeuge erforderlich.
Bild 2: Zur Erstellung einer digitalen Produktbeschreibung für die automatisierte Fertigung ist ein einheitliches Datenformat für alle Engineering-Werkzeuge erforderlich.
(Bild: Phoenix Contact)

Alle Objekte im Datenaustauschformat müssen auf eine Rollenklasse verweisen, sodass die Bedeutung für dieses Objekt für sämtliche Engineering-Tools eindeutig ist (Bild 2).

Hier kommt eCl@ss ins Spiel. Der internationale und branchenübergreifende Leistungs- und Produktdatenstandard dient der Klassifizierung und eindeutigen Beschreibung von Produkten und Dienstleistungen. Er deckt mit seinen rund 39.000 Produktklassen einen Großteil der gehandelten Waren und Dienstleistungen ab.

Die erforderlichen Strukturen für die Abbildung der Daten in den ECAD-Tools werden systemunabhängig definiert. Durch Verwendung von eCl@ss können neben den CAE-spezifischen Stammdaten des Artikels unter anderem auch die benötigten Verkabelungsinformationen festgelegt werden, die für das automatische Routen der Leitungen im Schaltschrank erforderlich sind. Die Gerätehersteller müssen also nicht mehr viele verschiedene Austauschformate unterstützen, um ihre Daten in den jeweiligen Zielformaten der Anwender abbilden zu können.

Ein durchgängiges Engineering ist der Schlüssel zu einer effizienten Produktentwicklung. Dazu bedarf es eines Verbunds von Engineering-Werkzeugen, die über Schnittstellen sowie gemeinsame Datenformate und -quellen zusammenarbeiten können. Durch die Nutzung und Kombination solch standardisierter Formate wie AutomationML und eCl@ss lässt sich das Ergebnis des durchgängigen Engineering, die digitale Produktbeschreibung, sogar in der Fertigung einsetzen.

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