Datenaustausch über Standardschnittstellen
Bild 2: Schnittstellen
Marktgängige MES-Lösungen verfügen über unterschiedliche Schnittstellen, angefangen von universellen, wie OPC oder RS-232, bis hin zu hochspezialisierten für Maschinensteuerungen oder industrielle Bussysteme. Bosch Opcon MES bietet unter anderem eine TCP/IP-Schnittstelle, an die Prozessdaten in einer anwendungsspezifisch definierten und für universelle Anforderungen ausgelegten XML-Struktur übertragen werden. Auch hier ermöglicht der Funktionsumfang von NI Diadem die Implementierung auf der Basis von Standardfunktionen. Dank der Schnittstelle UDI (Universal Device Interface), die standardmäßig neben RS-232 oder GPIB auch das Protokoll TCP/IP anbietet, reduziert sich die Implementierung des Datenaustauschs auf Erzeugung und Verarbeitung von XML-basierten Datenstrukturen, während die Handhabung der Ethernet-Schnittstelle von NI Diadem selbst übernommen wird.
Welche Informationen liefert A-Uni damit an das MES? Dazu gehören die Prüfergebnisse der einzelnen Prüfschritte einer Prüfung in Form von Soll- und Istwert eines Parameters, Grenzen seiner Gültigkeit und einer Bewertung, ob diese Grenzen eingehalten wurden. D. h., für jeden Parameter wird in seiner Struktur bereits die Information hinterlegt, ob die jeweilige Teilprüfung erfolgreich war. Dabei wird jeder Parameter anhand eines eindeutigen Namens identifiziert. Um Doppelungen beim Auftreten gleichnamiger Größen innerhalb mehrerer Prüfschritte einer Prüfung zu vermeiden, gehört der Prüfschrittkontext zum Namen eines jeden Parameters dazu. Darüber hinaus werden zeitliche Verläufe von Signalen übergeben, um grafische Auswertungen zu ermöglichen. Schließlich wird ein Gesamtergebnis der Prüfung übertragen. Oft liegen die Verfügbarkeitsanforderungen des Prüfstands − mehrschichtiger Betrieb ohne technologische Unterbrechungen − über denen des Netzwerks, über das die Kommunikation mit dem MES erfolgt. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, Daten zu puffern. Bei jeder Übertragung an das MES wird dessen Verfügbarkeit geprüft. Ist es nicht erreichbar, werden die auflaufenden Informationen in einer TDM-Datei zwischengespeichert und bei Wiederherstellung der Verbindung zusammen mit den dann aktuellen übertragen. Neben der permanenten Lieferung von Daten des aktuellen Prozesses bewährt sich A-Uni auch als universelle Dateischnittstelle zum MES. So werden Dateien, die Lieferanten zu Komponenten des Produkts mitliefern und die Informationen über vorangegangener Fertigungs- und Prüfprozesse beinhalten, zusammen mit den Prozessdaten an das MES übertragen.
Dank der Data-Plug-in-Schnittstelle von NI Diadem ist eine solcher Datenimport in A-Uni einfacher zu realisieren als die alternative Implementierung direkt im MES. Basierend auf diesen Informationen erfolgt die Datenauswertung mittels der Standardfunktionen des MES. Diese umfasst statistische Auswertungen und die zeitliche Analyse von Signalverläufen. Ergänzende Informationen beinhalten vor allem den zeitlichen Verlauf der Prüfung jeweils mit Beginn und Ende einzelner Prüfschritte, sodass auf dieser Grundlage die Optimierung der Prüfprozesse vor allem im Hinblick auf die Zeitsynchronisation mit dem Produktionsprozess möglich ist. Ebenso lassen sich Schwankungen in der Prüfdauer und ihre Ursachen analysieren. Darüber hinaus können Fehlerhäufungen innerhalb des Prüfprozesses identifiziert und daraus Maßnahmen zur Verbesserung des Produkts oder auch der Prüfalgorithmen abgeleitet werden. Diese Informationen sind für alle Anwender verfügbar, die über die entsprechenden Zugriffsrechte auf das MES verfügen. Oft ist es jedoch so, dass bestimmte Informationen zeitnah am Prüfstand benötigt werden, sei es das Protokoll der gesamten Prüfung, um Ausfallursachen zu finden, seien es Einzelinformationen, wie die Dauer eines Prüfschritts, um beobachtete Abläufe unmittelbar zu beurteilen.
Für diese Anwendungsfälle wurde in A-uni in den Modulen Navigator, Analysis, Report und natürlich Script Funktionen geschaffen, die die Einzelauswertung von Prüfungen wie auch vergleichende Auswertungen hinsichtlich der Wiederholgenauigkeit bei Mehrfachprüfungen eines Geräts, aber auch über eine Anzahl von Geräten ermöglicht. Ein Zugriff auf das MES ist dabei nicht notwendig. Anbindung an ein MES bedeutet nicht nur die Lieferung von Daten für die Analyse. Das „E“ in MES steht für Execution, die Durchsetzung definierter Abläufe. Dazu gehört vor allem die Sicherung der technologischen Abfolge im Produktionsprozess. Dabei werden die für die Informationslieferung vom Prozess zum MES genutzten Schnittstellen in gleicher Weise für die Rückwirkung auf den Prozess genutzt. Damit lässt sich beispielsweise sicherstellen, dass nur Prüflinge, die alle Fertigungsschritte komplett und erfolgreich durchlaufen werden, überhaupt zur Endprüfung zugelassen werden. Voraussetzung hierfür ist, dass dem MES Informationen zu diesen Fertigungsschritten vorliegen und ein eindeutiger Bezug zum aktuellen Prüfling, zum Beispiel in Form einer eindeutigen Seriennummer, die bei jeder Bearbeitung erfasst wird, hergestellt werden kann. Lassen sich die Stationen einer Fertigungslinie an das MES anbinden, so können diese Informationen direkt eingespeist werden. Ist dies nicht oder nur mit unvertretbar hohem Aufwand möglich, kann A-Uni diese Aufgaben für die gesamte Fertigungslinie übernehmen − ein an den A-Uni-PC per Ethernet angebundener Scanner zur Prüflingsidentifikation an jeder Station genügt.
Zusammenfassung
Dank des Funktionsumfangs von NI DIAdem und des dreistufigen Applikationskonzepts mit der zentralen Rahmenapplikation A-Uni können sämtliche Aufgaben unterhalb des MES in einer Applikation umgesetzt werden können. Dabei ist die Applikation in der Lage, alle benötigten Informationen von den Prozessschnittstellen bis in die Datenstrukturen des MES zu übertragen und gleichzeitig die Rückwirkungen des MES auf den Prozess zu verarbeiten. Die Realisierung eines breiten Funktionsspektrums auf nur einer Programmebene beschleunigt den Datenaustausch und vereinfacht die die Handhabung von Schnittstellen. (hz)