„Industrie 4.0“ gehört zu den wichtigsten Zukunftsprojekten der deutschen Bundesregierung. Sie hat in der Industrie unter anderem das Ziel, die Effizienz der Produktionstechnik durch intelligente IT-Vernetzungen zu steigern. Zusätzlich soll sie die Zukunftsfähigkeit des Industriestandortes Deutschland sichern. Für die Kölner AutoID-Experten von PANMOBIL steht fest: um dieses Projekt erfolgreich in Unternehmen umzusetzen muss nicht nur die Technik allein optimiert werden. MES-Systeme, die dem Industrie 4.0-Gedanken folgen, müssen neben den schlanken und intelligenten Maschinenprozessen auch den „man in the middle“, den Werker 4.0 integrieren, um die Gesamtheit der Zielsetzung zu erreichen.
Ein Konzept mit Zukunft
Mit dem Konzept „Industrie 4.0“ sollen sich Produktionsstätten in intelligente Fabriken verwandeln, die sich nicht nur technischen und logistischen Herausforderungen anpassen, sondern auch alle vorhandenen Ressourcen optimiert nutzen. Die Integration von Mitarbeitern steht hierbei im Vordergrund um jederzeit vollste Kontrolle über Produktionsabläufe zu erhalten. Unter dem Begriff „Cyber-Physische-Systeme“ soll realisiert werden, dass der reale Alltag in einer Fabrik mit der virtuellen Welt verschmilzt. Sensoren, Kommunikationsschnittstellen und Systeme mit embedded Software übertragen Produktionsdaten in das Internet oder an die firmeneigene Verwaltungssoftware und machen dadurch alle Produktionsabläufe transparent. Eine dezentrale Steuerung der Produktionsabläufe wird dadurch ermöglicht. Und dieser Vorteil wird für deutsche Firmen immer wichtiger.
Flexible Produktion hochwertiger Güter statt Massenproduktion
Ob lokal in der Fabrik oder global übers Internet: die Vernetzung aller Produktionseinheiten und ihre Fähigkeit möglichst nahtlos zusammen zu arbeiten, ist eine notwendige Herausforderung für die Deutsche Industrie. Das Zauberwort hierfür heißt „Production on demand“. Zusammenfassend auf den Punkt gebracht: in kürzester Zeit, mit kleinen Produktions-Einheiten, hochwertige Produkte zu lukrativen Kosten erstellen zu können. Vorrausetzung für solch eine Produktionsschnelligkeit ist allerdings die Fähigkeit aller beteiligten Produktionseinheiten, über eine hohe Eigenintelligenz zu verfügen. Ein Mitarbeiter muss ein auftretendes Produktions-Problem schnell und eigenständig lösen können und nicht erst abwarten, bis ein Vorgesetzter ihm sagt, was zu tun ist. „Production on demand“ ist zusätzlich darauf angewiesen, laufende Großproduktionen bei Bedarf jederzeit stoppen zu können, damit die Produktion eines lukrativen Kleinauftrages möglich ist. Hierbei ist es notwendig, die Standardproduktionskette aller Mitarbeiter und Maschinen zu erweitern, damit der Sonderauftrag effektiv ausgeführt werden kann. Solch ein Sonderslalom zwischen laufender Produktion und Sonderauftrag ist nur möglich mit flexiblen Mitarbeitern, die sich blitzschnell dem geänderten Produktionsprozess anpassen können.
Konzept „Werker 4.0“ ermöglicht effektives „Production on demand“
Die Mitarbeiter sind das flexibelste und effektivste Bindeglied zwischen den Maschinen und der virtuellen Produktionsumgebungen. Ihre nahtlose Integration in die modernen Fertigungsprozesse ist die Voraussetzung um „Production on demand“ effizient zu nutzen. Durch PANMOBILs Konzept vom „Werker 4.0“ lässt sich dies effektiv erreichen. Das Ziel: die einzelnen Mitarbeiter an den Maschinen gezielt in den schlanken Industrie 4.0 Prozess eingliedern. Zur Zeit werden deswegen in zwei PANMOBIL-Forschungsprojekten unter anderem in Gemeinschaft mit dem MES-Spezialisten und SAP-Partner „SALT Solutions“, sowie dem Fraunhofer Institut, Verfahren und Technologien entwickelt, welche die Datenstrukturen und Anwendungsszenarien im MES-Umfeld speziell für kleinere mittelständische Unternehmen noch effizienter und leicht integrierbar machen.
Intelligente Vernetzung führt zu hohen Produktionserfolgen
Wie sieht das Konzept vom „Werker 4.0“ im Detail aus? Der Werker wird mit seinem mobilen AutoID-Werkzeug ausgerüstet, dass alle Anforderungen an eine moderne, vernetzte Industrie 4.0- Umgebung erfüllt. PANMOBIL setzt hierfür mobile und hybride AutoID-Datenerfassungsgeräte ein, die den Werker in die Lage versetzen sich 100% in den aktuellen Produktionsprozess zu integrieren. Er ist dank RTLS (Real Time Locating) über WLAN, GPS lokalisierbar und kommuniziert über alle möglichen Verbindungswege, wie WLAN / GPRS / Bluetooth oder auch 433 MHz jederzeit im Betrieb mit dem MES- System, wodurch er flexibel und schnellstmöglich zu seinem benötigten Einsatzort berufen werden kann. Im Leitsystem ist zusätzlich seine fachliche Fähigkeit hinterlegt, ob es sich beispielweise um einen Meister, Vorarbeiter oder Maschinenbediener handelt. Nähert sich der Werker der Produktionsmaschine, so liest er mit seinem AutoID-Scanner den an der Maschine befindlichen RFID-Tag aus. Diese Information wird dem MES-Server übermittelt und die Produktionsmaschine gibt entsprechend der im System hinterlegten Personaldaten die hinterlegten Berechtigungen frei. Hierdurch werden Fehlbedienungen verhindert, da nur der Mitarbeiter die Maschine reparieren oder bedienen kann, der auch die die benötigten Voraussetzungen erfüllt. Neben der Berechtigung erfährt die Produktionsmaschine auch weitere Informationen über den Werker, um eine sichere und ergonomisch günstige Bedienung zu realisieren. Es können so körperliche Eigenschaften des Werkers ( z.B. Körpergröße) eingestellt werden, welche eine sicheres und produktives Arbeiten ermöglicht.
Durch eine Vernetzung aller Industrie 4.0 Komponenten ergeben sich so viele Vorteile:
- Hohe Flexibilität
- Zeitnahe Verfügbarkeit von Produktionsmaterialien
- Zeitnahe Zugang zu Fertigungsmaschinen
- Zeitnahe Verfügbarkeit von Manpower
- Bereitstellung von Transportmitteln
- Gezielte Auslastung von Prüf- und Qualitätssicherungs-Kapazitäten
Fazit
Der interaktive Informationsaustausch zwischen dem Werker 4.0 und dem Industrie 4.0 basierenden MES -System ermöglicht die optimale Nutzung aller im Produktionsprozess beteiligten maschinellen und personellen Ressourcen. Auch wird das zeitgenaue Bereitstellen von Materialien durch den gezielten Einsatz der Werker 4.0 sichergestellt. Es ergibt sich zusätzlich ein positiver Einfluss auf die Investition in Materialbestände, sprich gebundene Finanzmittel. Durch die Integration des „Werkers 4.0“ – Konzeptes in den geplanten, schlanken und beschleunigten Arbeitsablauf, wird der Produktionsfaktor Mensch optimal in den Arbeitsablauf integriert und ermöglicht dadurch erst das geplante Ziel der „Production an demand“. Das Hauptziel, die termingerechte Fertigung in verkürzten Produktionszeiten, und die damit verbundene Sicherung des Produktionsstandortes Deutschland, wird durch den Einsatz intelligenter, auf die Bedürfnisse und das Verständnis der Werker 4.0 im MES-Umfeld zugeschnittene Erfassungseinheiten erreicht.
Ein Konzept mit Zukunft
Mit dem Konzept „Industrie 4.0“ sollen sich Produktionsstätten in intelligente Fabriken verwandeln, die sich nicht nur technischen und logistischen Herausforderungen anpassen, sondern auch alle vorhandenen Ressourcen optimiert nutzen. Die Integration von Mitarbeitern steht hierbei im Vordergrund um jederzeit vollste Kontrolle über Produktionsabläufe zu erhalten. Unter dem Begriff „Cyber-Physische-Systeme“ soll realisiert werden, dass der reale Alltag in einer Fabrik mit der virtuellen Welt verschmilzt. Sensoren, Kommunikationsschnittstellen und Systeme mit embedded Software übertragen Produktionsdaten in das Internet oder an die firmeneigene Verwaltungssoftware und machen dadurch alle Produktionsabläufe transparent. Eine dezentrale Steuerung der Produktionsabläufe wird dadurch ermöglicht. Und dieser Vorteil wird für deutsche Firmen immer wichtiger.
Flexible Produktion hochwertiger Güter statt Massenproduktion
Ob lokal in der Fabrik oder global übers Internet: die Vernetzung aller Produktionseinheiten und ihre Fähigkeit möglichst nahtlos zusammen zu arbeiten, ist eine notwendige Herausforderung für die Deutsche Industrie. Das Zauberwort hierfür heißt „Production on demand“. Zusammenfassend auf den Punkt gebracht: in kürzester Zeit, mit kleinen Produktions-Einheiten, hochwertige Produkte zu lukrativen Kosten erstellen zu können. Vorrausetzung für solch eine Produktionsschnelligkeit ist allerdings die Fähigkeit aller beteiligten Produktionseinheiten, über eine hohe Eigenintelligenz zu verfügen. Ein Mitarbeiter muss ein auftretendes Produktions-Problem schnell und eigenständig lösen können und nicht erst abwarten, bis ein Vorgesetzter ihm sagt, was zu tun ist. „Production on demand“ ist zusätzlich darauf angewiesen, laufende Großproduktionen bei Bedarf jederzeit stoppen zu können, damit die Produktion eines lukrativen Kleinauftrages möglich ist. Hierbei ist es notwendig, die Standardproduktionskette aller Mitarbeiter und Maschinen zu erweitern, damit der Sonderauftrag effektiv ausgeführt werden kann. Solch ein Sonderslalom zwischen laufender Produktion und Sonderauftrag ist nur möglich mit flexiblen Mitarbeitern, die sich blitzschnell dem geänderten Produktionsprozess anpassen können.
Konzept „Werker 4.0“ ermöglicht effektives „Production on demand“
Die Mitarbeiter sind das flexibelste und effektivste Bindeglied zwischen den Maschinen und der virtuellen Produktionsumgebungen. Ihre nahtlose Integration in die modernen Fertigungsprozesse ist die Voraussetzung um „Production on demand“ effizient zu nutzen. Durch PANMOBILs Konzept vom „Werker 4.0“ lässt sich dies effektiv erreichen. Das Ziel: die einzelnen Mitarbeiter an den Maschinen gezielt in den schlanken Industrie 4.0 Prozess eingliedern. Zur Zeit werden deswegen in zwei PANMOBIL-Forschungsprojekten unter anderem in Gemeinschaft mit dem MES-Spezialisten und SAP-Partner „SALT Solutions“, sowie dem Fraunhofer Institut, Verfahren und Technologien entwickelt, welche die Datenstrukturen und Anwendungsszenarien im MES-Umfeld speziell für kleinere mittelständische Unternehmen noch effizienter und leicht integrierbar machen.
Intelligente Vernetzung führt zu hohen Produktionserfolgen
Wie sieht das Konzept vom „Werker 4.0“ im Detail aus? Der Werker wird mit seinem mobilen AutoID-Werkzeug ausgerüstet, dass alle Anforderungen an eine moderne, vernetzte Industrie 4.0- Umgebung erfüllt. PANMOBIL setzt hierfür mobile und hybride AutoID-Datenerfassungsgeräte ein, die den Werker in die Lage versetzen sich 100% in den aktuellen Produktionsprozess zu integrieren. Er ist dank RTLS (Real Time Locating) über WLAN, GPS lokalisierbar und kommuniziert über alle möglichen Verbindungswege, wie WLAN / GPRS / Bluetooth oder auch 433 MHz jederzeit im Betrieb mit dem MES- System, wodurch er flexibel und schnellstmöglich zu seinem benötigten Einsatzort berufen werden kann. Im Leitsystem ist zusätzlich seine fachliche Fähigkeit hinterlegt, ob es sich beispielweise um einen Meister, Vorarbeiter oder Maschinenbediener handelt. Nähert sich der Werker der Produktionsmaschine, so liest er mit seinem AutoID-Scanner den an der Maschine befindlichen RFID-Tag aus. Diese Information wird dem MES-Server übermittelt und die Produktionsmaschine gibt entsprechend der im System hinterlegten Personaldaten die hinterlegten Berechtigungen frei. Hierdurch werden Fehlbedienungen verhindert, da nur der Mitarbeiter die Maschine reparieren oder bedienen kann, der auch die die benötigten Voraussetzungen erfüllt. Neben der Berechtigung erfährt die Produktionsmaschine auch weitere Informationen über den Werker, um eine sichere und ergonomisch günstige Bedienung zu realisieren. Es können so körperliche Eigenschaften des Werkers ( z.B. Körpergröße) eingestellt werden, welche eine sicheres und produktives Arbeiten ermöglicht.
Durch eine Vernetzung aller Industrie 4.0 Komponenten ergeben sich so viele Vorteile:
- Hohe Flexibilität
- Zeitnahe Verfügbarkeit von Produktionsmaterialien
- Zeitnahe Zugang zu Fertigungsmaschinen
- Zeitnahe Verfügbarkeit von Manpower
- Bereitstellung von Transportmitteln
- Gezielte Auslastung von Prüf- und Qualitätssicherungs-Kapazitäten
Fazit
Der interaktive Informationsaustausch zwischen dem Werker 4.0 und dem Industrie 4.0 basierenden MES -System ermöglicht die optimale Nutzung aller im Produktionsprozess beteiligten maschinellen und personellen Ressourcen. Auch wird das zeitgenaue Bereitstellen von Materialien durch den gezielten Einsatz der Werker 4.0 sichergestellt. Es ergibt sich zusätzlich ein positiver Einfluss auf die Investition in Materialbestände, sprich gebundene Finanzmittel. Durch die Integration des „Werkers 4.0“ – Konzeptes in den geplanten, schlanken und beschleunigten Arbeitsablauf, wird der Produktionsfaktor Mensch optimal in den Arbeitsablauf integriert und ermöglicht dadurch erst das geplante Ziel der „Production an demand“. Das Hauptziel, die termingerechte Fertigung in verkürzten Produktionszeiten, und die damit verbundene Sicherung des Produktionsstandortes Deutschland, wird durch den Einsatz intelligenter, auf die Bedürfnisse und das Verständnis der Werker 4.0 im MES-Umfeld zugeschnittene Erfassungseinheiten erreicht.
