Infrastruktur MAG 1905

Mit der richtigen Middleware gelingt die Automatisierung

[shutterstock.com: 197722079, bluebay]
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Um Automatisierung im Sinne von Industrie 4.0 zu ermöglichen, müssen im Unternehmen eine Vielzahl von Systemen miteinander kommunizieren können, darunter SPS-Systeme, das ERP-System, das Manufacturing Execution System, Drucker und Datenbanken.

Die richtige Middleware stellt eine anwenderfreundliche Lösung dar, um alle Seiten bidirektional zu koppeln und die erforderliche Vernetzung zuverlässig zu gewährleisten.

Das Unternehmen profitiert davon mit einer steigenden Qualität in der Produktion, höherer Produktionsleistung, sinkenden Fehlerquoten und Kosteneinsparungen. Die damit einhergehende Automatisierung erfordert eine großflächige Vernetzung der an der Produktion beteiligten Systeme.

Dazu gehören auf Produktionsseite unter anderem die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), die die Anlagen steuert, oder das Human Machine Interface (HMI), das als Visualisierungssystem das Bedienen, Beobachten und die Steuerung der Produktion erlaubt.

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Aber auch das Manufacturing Execution System (MES), in dem die Daten der Produktion zusammenlaufen und das der technischen Leitung über die grafische Darstellung die Auswertung und Analyse von Produktionsprozessen erlaubt, muss eingebunden werden; ebenso die Maschinen- und Betriebsdatenerfassung (MDE/BDE) und Datenbanksysteme, die bestimmte Daten aus der Produktion im Millisekundenbereich ablegen können.

Auf der kaufmännischen Seite steht das Enterprise Resource Planning (ERP), das die Ressourcenplanung hinter der Produktion verwaltet mit Kundenaufträgen samt Mengen, Produkten und Lieferterminen.

In die Kommunikationsschleife hinzu kommen zudem noch Drucker, Barcodeleser, RFID-Leser, Cloud-Anwendungen, E-Mail, MS Word und Excel. Können Schnittstellen zwischen den Systemen nicht ohne Weiteres direkt gekoppelt werden, kommt eine Middle­ware ins Spiel. Sie ist in der Lage, die Kommunikation zwischen zwei oder mehreren Systemen wie Steuerung, HMI, ERP oder Datenbank herzustellen.

Der OPC-Router zum Beispiel ist ein solches Werkzeug, das Prozessflüsse definiert. So macht er den Austausch und damit eine einfache, bidirektionale Kommunikation möglich. Er versteht, liest und schreibt alle involvierten Sprachen und gibt die Informationen – welche Daten wann, wohin, in welchen Fällen an wen – zum richtigen Zeitpunkt weiter.

Der Bedarf in Unternehmen für eine solche Middleware ist groß, auch wenn das ERP bereits Protokolle wie OPC UA oder Rest und MQTT sprechen und verstehen kann. Ohne Middleware müssten Abläufe hinter der Logik im ERP stattfinden – wo kommen die Daten her, wie müssen sie verknüpft werden, auf welche Handshakings muss geachtet werden.

Über die Middleware kann die Logik herausgezogen werden: Dann ist nur noch wichtig, was benötigt wird, um zum Beispiel einem SAP-System die Daten zur Verfügung zu stellen.

Eine Middleware sorgt außerdem dafür, dass die Daten auch bei großen Firmenstrukturen von den Standorten am zentralen ERP ankommen, und stellt eine produktionsnahe Lösung dar.

Der OPC-Router wird an das SAP ERP/ECC gekoppelt, indem auszutauschende Daten in Boxen dargestellt und auf der grafischen Oberfläche mit Pfeilen per Drag- and-drop verknüpft werden.

Auf OPC-Ebene können das zum Beispiel Datenpunkte aus der Produktions- oder Verpackungsanlage sein; von der anderen Seite werden über Schnittstellen wie RFC oder Bapi von SAP die zugehörigen Parameter mit relevanten Prozessdaten zur Verfügung gestellt oder über IDoc die zugehörigen Materialstammdaten und Auftragsdaten.

Die Pfeile stellen die entsprechenden Verbindungen in der Kommunikation dar. Es existiert eine Vielfalt von Auslösemechanismen für den Datentransfer. Diese Bedingungen können für die meisten Quellsysteme frei definiert werden. So kann zum Beispiel im Produktionssystem eine Rückmeldung zum Auftrag ausgelöst und diese an Funktionalitäten auf SAP-Seite übergeben werden.

SAP kann über RFC und Bapi Rückmeldungen generieren. Sie werden wiederum an die Steuerung zurückgegeben und es wird bestätigt, dass ein Datenaustausch stattgefunden hat.

Der OPC Router kann auch als RFC-Host dienen, aus SAP heraus OPC ansprechen und einen Datenaustausch anstoßen, zum Beispiel einen Materialinformations-Download oder Auftrags- Download samt entsprechender Rückmeldung ins SAP-System.

Der OPC Router verfügt über Standardschnittstellen in alle Richtungen – OPC zur Produktionsebene, SQL oder ODBC zu Datenbankanwendungen, Rest und MQTT für neueste SAP- und Cloud-Systeme –, wenn auf Produktionsebene die IoT-Schnitt­stellen noch nicht zur Verfügung stehen.

Zudem ist eine native SAP-Anbindung per RFC, Bapi und IDoc möglich. Für ältere SAP- Systeme stehen entsprechende RFC- Bibliotheken zur Verfügung, für neuere Systeme NetWeaver-Bibliotheken. Andere ERP-Systeme können per Web Service angebunden werden.

 


Hinweis der Redaktion:

In diesem technischen Fachartikel wurde kein Bezug zu den daraus resultierenden lizenztechnischen Anforderungen hergestellt. Eine Kopplung von SAP mit Fremdsystemen umfasst immer auch das Thema „indirekte“ Nutzung und „Digital Access“.

Über den Autor

Andrea Reichel, Inray Industriesoftware

Über den Autor

Thorsten Weiler, Inray Industriesoftware

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