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Traceability - Automatisierte Bauteilrückverfolgung in der Produktion

Die Anforderung des Kunden war eine automatisierte Rückverfolgbarkeit von Prüf- und Qualitätsmerkmalen der Bauteile aus seiner Produktion.

Ausgangssituation

Als MES nutzt der Kunde ein SAP-System. Die Fertigungs-Aufträge wurden bis zum Umbau des Systems in Papierform an den Produktionslinien hinterlegt. Die Rückmeldung von Fertigungsinformationen geschah bisher ebenfalls manuell. Die Produktionslinien waren zwar weitgehend schon vorhanden und mit Siemens speicher-programmierbaren Steuerungen (SPSen) automatisiert, eine Kommunikation zwischen dem MES und der Steuerungsbene war allerdings nicht gegeben.

insite wurde beauftragt, den Kunden bei der Planung und Integration einer automatischen Bauteilrückverfolgung zu unterstützen. Um dies von Seite der Steuerungsebene zu ermöglichen, wurden ebenfalls die Steuerungen mit Hilfe von insite modernisiert und durch Programmierung entsprechender Bausteine kommunikationsfähig gemacht.

Realisierung

Übersicht

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SAP als MES

An dem SAP-System werden kundenseitig Aufträge, Stücklisten, Seriennummern und Prüfvorgaben zur Fertigung von Bauteilen an verschiedenen Produktionslinien erzeugt. Durch einen Importvorgang werden diese Daten vom Leitrechner des Traceability-Systems übernommen und in einer lokalen Datenbank abgelegt. Am Ende des Produktionsvorgangs eines Bauteils exportiert der Leitrechner die Istwerte und Statusinformationen des Bauteils zurück in die Datenbank des SAP-Systems. SAP archiviert diese Informationen, sodass in Folge die Produktionshistorie eines Bauteils anhand seiner Seriennummer zurückverfolgt werden kann.

Der Leitrechner als einfaches SCADA-System zwischen MES und Steuerungsebene

Der Leitrechner verfügt über eine eigene Datenbank. Damit ist eine Produktion und eine Speicherung der Bauteildaten auch ohne das SAP-System möglich. Weiterhin sind die Datenstrukturen in der lokalen Datenbank nach dem Import aus der SAP-Datenbank auf die Anforderungen des Leitrechners und der Steuerungen optimiert.

Die Bauteildaten, die nach Ende der Bearbeitung an einer Station anfallen (Istwerte, Status, aktueller Status, aktuelle/letzte Station), werden vom Leitrechner zusammen mit der Seriennummer des Bauteils in der lokalen Datenbank abgelegt. Wenn ein Bauteil den letzten Bearbeitungsschritt durchlaufen hat, werden die gesammelten Bauteil-Daten vom Leitrechner an das SAP-System exportiert.

Der Leitrechner als SAP Web-Api-Client

Für den Abgleich der Aufträge und für Statusanfragen von Anbauteilen wurden neben der Datenbank-Schnittstelle noch Funktionen für Web-Api-Schnittstellen in den Leitrechner integriert, sodass der Leitrechner als SOAP-Client mit dem SAP-System des Kunden kommunizieren kann.

Der Leitrechner als JSON-Web-Api-Service

Der Leitrechner selbst bietet eine ganze Reihe von Web-Api-Schnittstellen (JSON) an, über die u.a.der Status von Aufträgen und Bauteilen abgefragt und gesteuert werden kann.

Web-basierte GUI

Die web-basierte GUI des Leitrechners zeigt die importierten Aufträge und die dazugehörige Bauteilliste und ermöglicht die Anwahl des aktiven Auftrags pro Linie. Aus der Bauteilliste kann jederzeit ersehen werden, wo sich ein Bauteil aktuell befindet und welchen Status die Bauteile haben.

Steuerungsebene

Die Produktionslinien waren schon im Vorfeld mit speicher-programmierbaren Steuerungen von Siemens (SPSen) automatisiert, wurden aber für dieses Projekt teilweise durch neue Steuerungen ersetzt, um einen durchgängigen Zugriff auf die SPSen über TCP/IP zu ermöglichen. Weiterhin wurde die Software aller Steuerungen von insite-Mitarbeitern um Kommunikations-Bausteine und -Abläufe erweitert, sodass Daten mit dem insite Leitrechner ausgetauscht werden können.

Jede Linie besteht aus verschiedenen Bearbeitungsstationen. Auf die Anfrage zum Start der Bearbeitung eines Bauteils an einer Station, versorgt der Leitrechner die jeweilige Steuerung mit Sollwerten aus seiner Datenbank. Zum Ende der Bearbeitung meldet die Station den Bearbeitungschritt als "fertiggestellt" und liefert ihrerseits Statusinformationen und Istwerte über das Bauteil an den Leitrechner.