Plug & Produce

Auf dem Weg zur Smart Factory

Plug & Produce aus Industrie-4.0-Konzepten. Mehr Individualisierung, geringere Losgrößen, häufigere Konfigurationswechsel – und zugleich soll die Fertigungslinie kosteneffizient und wettbewerbsfähig sein. Lenze hat hierfür ein Modularisierungskonzept vorgestellt. 

Module kommunizieren untereinander – wenn der Plausibilitäts-Check ergibt, dass alle benötigten Skills am richtigen Platz vorhanden sind, kann die Produktionsphase gestartet werden. © Lenze

Maschinenbauer und Anlagenbetreiber wollen den konkreten, betriebswirtschaftlich messbaren Nutzen von Industrie 4.0 und der digitalen Transformation wissen. Mit Plug & Produce will Lenze zeigen, wie sich eine Produktionsstraße in Zukunft einfach und ohne großen Zeitverlust an wechselnde Anforderungen flexibel anpassen lässt. Basis ist die Modularisierung der Produktionslinie. Werden Fertigungsmodule ausgetauscht, muss die Steuerung bisher neu programmiert werden. Dies soll mit dem Ansatz Plug & Produce einfacher und schneller gehen.

In einer Moderationsphase wird die Linie neu konfiguriert – über das Hochladen von Rezepten, die nicht allein den Fertigungsprozess an sich steuern, sondern auch Informationen darüber enthalten, welche Aufgaben in welcher Reihenfolge zu erledigen sind, sodass die passenden Module ausgewählt und verknüpft werden können. Die Module selbst steuern die nötigen Informationen bei, beispielsweise in welcher Höhe sich Übergabepunkte, etwa ein Förderband, befinden, in welcher Position Werkstücke angeliefert werden sollen oder wie sie ausgegeben und mit welcher Geschwindigkeit sie verarbeitet werden können.

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Hat der Plausibilitäts-Check ergeben, dass alle benötigten Skills vorhanden sind, am richtigen Platz und mit den passenden physikalischen Schnittstellen, kann die Produktionsphase gestartet werden.

Der nächste Schritt hin zur Smart Factory beruht in erster Linie auf der Verwaltungsschale (Administration Shell) als Teil des Referenzarchitekturmodells Industrie 4.0 (RAMI 4.0). Verwaltungsschalen kann es sowohl für einzelnen Komponenten, für Module oder die ganze Maschine geben. Die darin enthaltenen Daten geben Auskunft über die Physik – beispielsweise Anschlussmaße, Lebensdauer, Betriebswerte – und über die Fähigkeiten („Skills“): Handelt es sich um einen Antrieb, eine Netzwerkkomponente, ein Verpackungsmodul oder eine Schweißanlage? Diese Daten sind Grundlage zur Erstellung eines digitalen Zwillings – der Programmierung und Simulation lange vor der physischen Realisierung einer Maschine.

Offene, herstellerübergreifende Kommunikationsstandards ermöglichen es den beteiligten Modulen und der SPS, automatisiert untereinander Daten der Administration Shell auszutauschen – bis hin zur vollständigen Interaktion im Zuge des Produktionsauftrags. Dazu ist ein einheitliches Daten- und Informationsmodell sowie eine standardisierte Semantik nötig, damit die Daten richtig interpretiert werden können. Den ersten Teil dieser Voraussetzungen erfüllt die Verwaltungsschale. Beim zweiten Teil setzt Lenze auf die Erweiterung der Informations- und Kommunikationsplattform OPC UA.

Dieses Konzept ist für gemischte Umgebungen im Feld umzusetzen. Grundlage dafür ist, dass alle aktuellen Komponenten für Maschinenbau und -automatisierung vom Hersteller mit einer Verwaltungsschale ausgestattet werden. Außerdem sind noch Lücken in der Standardisierung zu schließen. Es gilt, bei der Erstellung von Steuerungssoftware die Modularisierung voranzutreiben, dann profitiert der Maschinenbauer von Plug & Produce und kann mit geringerem Ressourceneinsatz ein schnelleres Time-to-Market realisieren. pb

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