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Grundfunktionalität MES (allgemein)
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Angreifer
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• Häufig besteht eine Produktionslinie aus Maschinen...
Smart Electronic Factory – Hintergründe
© iTAC Software AG 16
Industry 4.0 und Smart Manufacturing Initiativen adressieren...
Industrie 4.0 – Schnittstellen
© iTAC Software AG 17
• Interoperabilität – “Plug & Play” Fähigkeiten werden benötigt um di...
• Software muss im Push-Prinzip auf die Devices verteilt werden
• Hardware Lebenszyklus von Produktionsequipment liegt im ...
smart Electronic Factory
© iTAC Software AG 19
iTAC.MES.Suite
Public Cloud / Big Data Instanzen und
Public Cloud MES Test ...
Cloud-basiertes MES
• End-to-end-Lösung mit
marktführender
Funktionaltät
• Basiert auf Middleware
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marktweit...
Smart Manufacturing – Ausblick und Vorteile
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• Mit der Datenerfassung und Steuerung individueller
Pro...
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Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft

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Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis
und die Produktion der Zukunft
Andreas Zerfas, iTAC Software AG
IT2Industry 2015 Open Conference #IT2I15 | München, 11.11.2015 (Vortrag Tag 2)

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Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft

  1. 1. MES in der Praxis (Manufacturing Execution System) Andreas Zerfas Director Productmanagement iTAC Software AG Industrie 4.0 Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  2. 2. Agenda © iTAC Software AG 2 MES in der Praxis • Definition zu MES • smart Electronic Factory Initiative • IT-Infrastruktur in der Smart Electronic Factory • MES Funktionalitäten innerhalb eines Unternehmens • Auftragsfeinplanung (Advanced Planning and Scheduling) • Vertikale MES Integration • Horizontale MES Vernetzung – Supply Chain • Industrie 4.0 - Sicherheit in der vernetzten Fertigung • Industrie 4.0 in der Fertigung – Bestandsaufnahme Smart Electronic Factory • Das Internet der Dinge und Dienste in der Fertigung • Sensoren und Aktoren Smart Manufacturing • Vorteile • Ausblick Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  3. 3. Definition zu MES © iTAC Software AG 3 … Manufacturing Execution Systems (MES) …, bieten eine sinnvolle funktionale Ergänzung, um alle Fertigungsprozesse zeitnah zu planen und zu steuern, die Prozesstransparenz zu gewährleisten und den Material- und Informationsfluss innerhalb der Supply-Chain aktuell abzubilden. Darüber hinaus ergeben sich Möglichkeiten zur Unterstützung des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses (KVP) … Quelle: VDI 5600, Seite 2 Oft wird der deutsche Begriff Produktionsleitsystem synonym verwendet. Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  4. 4. Grundfunktionalität MES (allgemein) © iTAC Software AG 4 Fertigung Ein MES stellt im Idealfall alle benötigten Funktionen zur Verfügung. Prozess- kontrolle Baugrup- penpass Verpackung & Versand Informations- fluss Material- fluss Manufacturing Execution System Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  5. 5. MES in der Praxis und die smart Electronic Factory Initiative © iTAC Software AG 5 Technologien Infrastruktur Initiatoren Applikationen Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  6. 6. AppServerund Datenbanken Fertigung (Shop-Floor) Kommu- nikation GUI ERP- GUI MES- Work- place AOI- Repair Client HMI- Client Repair Station CAD/CAM- GUI ERP ERP- DB MES- DB CAD/CAM CAD/CAM -DB ERP Service EWMII | iHAP: API Service CAD/CAM Service iTAC.ARTES / http Corba / IOOP iTAC.ARTES / https AOI- Interface SMT- Interface OPC iMS-API Gateway File Interface Device Windows OS on PC Göpel AOITeradyne Fuji Trax Fuji SMT SPS Electric Overhead track Repair- Station SPS Pressing Station Shopfloor Devices Shopfloor Devices .NET DLL DLL OPC Voraussetzungen der smart Electronic Factory Moderne IT-Infrastruktur mit ERP, MES und CAD/CAM © iTAC Software AG 6 .DLL .NET Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  7. 7. Funktionalitätsportfolio eines MES am Beispiel der iTAC.MES.Suite © iTAC Software AG 7 Active Traceability Rückverfolgbarkeit der Produkte und Prozesse in Echtzeit für eine Null-Fehler- Produktion Advance Planning & Scheduling Produktionspläne basierend auf verfügbarem Material, Personal und Kapazität Add-on Services Zusätzliche funktionale Komponenten (inkl. Archivierung, Alert Management) Production Management Performance-Analyse, Datensammlung Prozess und Maschine Computer Aided Quality Qualitätsanalysen und Reports Materials & Logistics Aktueller Materialverbrauch Manufacturing Intelligence High performance BI- Portal; Analysen von Prozess, Business, Machinen und Qualität Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  8. 8. © iTAC Software AG „Built as Planned“… Process Interlocking CAE (Computer Aided Engineering) Stammdaten MES / Traceability Anlagen-Integration, Standard-Clients, kundenspezifische Clients (iMSAPI, PLC, Interfaces) Stückliste • Rohmaterialien • Software-Versionen • … Arbeitsplan • Arbeitsfolge • Betriebsmittel / Werkzeuge • … Beispiele Produktdaten • Test-Vorschriften • Prüfprogramme • …Dokumente • Arbeitsanweisungen • … CAD (Computer Aided Design) PLM (Product Lifecycle Management) ERP (Enterprise Resource Planning) Waren- eingang Laser SMT AOI THT ICT EOL … … … … … 8 Voraussetzungen der smart Electronic Factory MES Funktionalitäten innerhalb eines Unternehmens Waren- ausgang Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  9. 9. ERP (z. B. SAP) iTAC.MES.Suite GanttPlan Maschine / Anwendung Bi-direktionales Ganttplan API Eingeplante Aufträge freigegebene / nicht-freigegebene Fertigungsaufträge - Auftragsaktivierung - Ausfallzeiten - Produktionsdaten - Maschinendaten 1 2 3 1 2 3 iDOC basierte SAP Schnittstelle <> iTAC.MES.Suite GPAPS Schnittstelle (library) iTAC.MES.Suite <> GANTTPLAN Datenkommunikation iTAC.MES.Suite <> Shop-floor mit Online-update von GANTTPLAN © iTAC Software AG 9© iTAC Software AG Auftragsfeinplanung Cloud basiertes APS (Advanced Planning Scheduling) Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  10. 10. • GANTTPLAN.APS Service – Auftragsübersicht • Bidirektionale Kopplung zur Fertigung Darstellung der Produktionsressourcen mit Online-Status Information t0 Nicht produktive Zeiten (grau markiert) Eingeplante Fertigungsaufträge Warnsystem / Überwachung des Auftragsfortschritts: grün = gestartet orange = kritisch rot = verspätet grau = beendet Auftragsfeinplanung Cloud basiertes APS (Advanced Planning Scheduling) © iTAC Software AG 10Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  11. 11. Vertikale Integration in der Unternehmenslandschaft © iTAC Software AG 11 ERP MES PLM MES MESMESMES MES Eindeutige Produkt- kennzeichnung Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  12. 12. Horizontale Integration - Supply Chain Traceability (SCT) © iTAC Software AG 12 ESC Diese Norm beschreibt eine XML Struktur, in der eine komplette Produktdefinition inklusive aller Supply Chain Interaktionen abgebildet werden kann. Dabei werden auch technische Informationen wie: - BOM (Stückliste) - approved manufacturer list (AML), as-built product configuration - und allgemeine Änderungen (engineering, production, product) übermittelt. ProductDataeXchange (PDX) basierend auf der IPC 2571 Norm Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  13. 13. USA | CA • Costa Mesa France • Privas • Montbonnot Philippines • Cavite • Danam • IPAI Great Britain • UKF Netherland • NLF VR China • Xiamen USA | PA • Harrisburg India • Bangalore • Bangalore Private Cloud MES-Level Private Cloud „Big Data“ Level Private Cloud MES-Test Level Kommuniation Werk / MES-Level Kommunication MES-Coud-Level Kommunication Werk / MES-Test Level Beispiel: Elektronikkonzern (Stand 11/2013) • 14 Werke / 3 Reparaturzentren • 4.200/+ Maschinen über alle Werke • 1.700/+ direkte Anwender • 6 private Cloudsysteme als weltweite Infrastruktur UAE • Dubai India • Uttlaranchal Kommunication MES-Level / Big Data Level Cross-plant: Horizontale & vertikal Integration Beispiel eines weltweit agierenden Elektronikkonzerns © iTAC Software AG 13Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  14. 14. • Security: über Netzwerk erreichbare Geräte sind potentielle Ziele für Angreifer • Kommunikationskanäle müssen abgesichert werden wenn vertrauliche Daten ausgetauscht werden sollen (End-to-end Security) • Sicherung der Firmware und Bootloader bei embedded devices (smart Devices) über Hardware um zu verhindern, dass Hintertüren zur Aushebelung von Sicherheitsmechanismen geschaffen werden • Maschinen sind mit Aktoren ausgestattet, es ist unerlässlich diese zu schützen sonst drohen immense Schäden • Beispiel: Stuxnet wurde dafür entwickelt industrielle Controller (SPS) anzugreifen Industry 4.0 – Sicherheit in der vernetzten Fertigung © iTAC Software AG 14Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  15. 15. Industrie 4.0 in der Fertigung Bestandsaufnahme © iTAC Software AG 15 • Häufig besteht eine Produktionslinie aus Maschinen unterschiedlicher Hersteller und Schnittstellen • Manche ältere Maschinen bieten keine netzwerkfähigen Schnittstellen • Lokale Datenhaltung – Inselbildung durch Fokussierung auf einen Prozess • MES – Manufacturing Execution System konsolidiert die losgelösten Prozesse und ermöglicht prozessübergreifende Lösungen Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  16. 16. Smart Electronic Factory – Hintergründe © iTAC Software AG 16 Industry 4.0 und Smart Manufacturing Initiativen adressieren die Realisierung einer Smart Factory mit adaptiven Prozessen • Fundamentale Bestandteile von Industrie 4.0: • Cyber Physical Systems (CPS) – Ein System von zusammenarbeitenden Softwareelementen zur Steuerung von physikalischen Geräten und Prozessen über Rückkopplungsschleifen • IoT – Internet of Things – ein Netzwerk aus eindeutig gekennzeichneten Geräten ausgestattet mit Sensorik und Aktoren • Interaktion und Zusammenarbeit sind die Schlüsselelemente Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  17. 17. Industrie 4.0 – Schnittstellen © iTAC Software AG 17 • Interoperabilität – “Plug & Play” Fähigkeiten werden benötigt um die Kosten der Maschinenintegration zu reduzieren • Standards auf allen Kommunikationsebenen sind erforderlich • z.B. OPC UA als Industrie 4.0 Standard in der Kategorie „Communication Layer“ RAMI 4.0 • Wir benötigen den “USB” Konnektor für Fertigungseinrichtungen • Jede Anlage muss über einen Netzwerkanschluss verfügen (LAN, WLAN, …). • Fertigungszellen sollten flexibler gestaltet werden. Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  18. 18. • Software muss im Push-Prinzip auf die Devices verteilt werden • Hardware Lebenszyklus von Produktionsequipment liegt im Bereich von 15 Jahren und höher • Standard Betriebssysteme wie Windows besitzen eine vergleichsweise kurze Lebensdauer im Vergleich zu einer Produktionsmaschine (ein hoher Prozentsatz nutzt beispielsweise weiterhin Windows XP) • Hardware Lieferanten müssen ihre Produkte über einen langen Zeitraum unterstützen • Die Kombination von Hard- und Software vergrössert die Komplexität und birgt ein hohes Riskio für Kompatibilitätsprobleme. • Abwärtskompatible vertikale Schnittstellen sind gefordert Industrie 4.0 – embedded devices Herausforderungen ? © iTAC Software AG 18Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  19. 19. smart Electronic Factory © iTAC Software AG 19 iTAC.MES.Suite Public Cloud / Big Data Instanzen und Public Cloud MES Test Instanzen smart.MESDevices Kommunikation Werk / MES / BI Instanz (Multi-Tenant) Kommunikation First- / Second-Tier Fertigung First- and Second-Tier MPLS Network Multi-Tenant Multi- Tenant Private / Public Cloud Infrastruktur smart.SensorDevice Temperatur / Feuchtigkeit usw. smart.SensorDevice Stromverbrauchsdaten Reporting / Big Data / Data Analytics embedded System vs. Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  20. 20. Cloud-basiertes MES • End-to-end-Lösung mit marktführender Funktionaltät • Basiert auf Middleware iTAC.ARTES mit marktweit höchster Performance & Security • 24/7 Solution Systemkomponenten zum Aufbau eines CPS in der smart Electronic Factory © iTAC Software AG 20 Cloud-based Software Embedded System / Devices iTAC.smart.SensorDevice • Integration von Sensoren zur Messung von Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit usw. über drahtlose Kommunikation (z.B. BLE) • M2M (Machine to Machine) Kommunikation über OPC UA • Raspberry PI2 basiertes Device Cloud basierte BI Portal Anwendung • Unterstützung verschiedener mobiler Endgeräteplattformen • Einfache Handhabung (keine zusätzlichen Datenbanken, minimierter TCO) • Schnelle und übersichtliche Anwendung • Personalisierte Reportgenerierung Industrie 4.0 taugliche Einstiegslösung für KMU • Embedded Linux System auf Basis neuester Virtualisierungs- technologien • Optimale Einstiegslösung für kleine, mittelständische Unternehmen • Linienbezogene Erfüllung von Traceability Anforderungen Industrie 4.0 taugliches smart Device zum Aufbau eines CPS • Embedded Linux Device • M2M Kommunikation über OPC UA • Diverse I/O-, Relay- und SMEMA- Schnittstellen • Industrietaugliches IP 54 / 65 Device • App-Versorgung über smart.FactoryAppStore • 24/7 tauglich Industrie 4.0 taugliches smart Device für durchgängige Material- chargenerfassung • Automatisches Generieren von Materiallabeln verschiedener Halbleiterhersteller • Umfangreiche Materiallabel Bibliothek; selbstständig erweiterbar • Verarbeitungszeiten <1 Sekunde Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  21. 21. Smart Manufacturing – Ausblick und Vorteile © iTAC Software AG 21 • Mit der Datenerfassung und Steuerung individueller Prozess kann nun der Regelkreis in der Fertigung geschlossen werden. Die gesammelten Erkenntnisse werden für eine prozessinterne und -übergreifende Steuerung und Adaption verwendet. • Die gesammelten Daten müssen analysiert werden – Abhängigkeiten sind zu identifizieren und Fehlerschwerpunkte mit der jeweiligen Ursache / Quelle aufzudecken. • Die Analyse großer Datenmengen (Big Data) ist zwingend erforderlich - online und offline. • Eine Rückmeldung der Ergebnisse / Erkenntnisse in die Produktion ist Voraussetzung für einen zielgerichteten Aufbau einer smart Factory. • Das Ziel ist die Optimierung der Produktivität, Ausschuss zu reduzieren und dafür zu sorgen in einem globalen Markt konkurrenzfähig zu bleiben. Industrie 4.0, Cloud-basierte MES in der Praxis und die Produktion der Zukunft
  22. 22. iTAC Software AG Aubachstr. 24 56410 Montabaur, Germany T: +49 (0) 2602 1065-0 contact@itacsoftware.com Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Andreas Zerfas Director Productmanagement email: andreas.zerfas@itacsoftware.com www.itacsoftware.com

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