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OPC-Router steigert Automatisierungseffekt

| Autor/ Redakteur: Thomas Tosse / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Um die Verfügbarkeit und Qualität seiner Automatisierungslösungen zur Fertigung seiner Produkte zu steigern, setzt der Motorgerätehersteller Stihl bei der Produktion, Qualitätsprüfung und zur Dokumentation an seinen Standorten Open Platform Communications Router ein. Die Version 4 wurde nun wesentlich bedienerfreundlicher.

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Jedes Montageband ist bei Stihl mit einen OPC-Router an eine Datenbank angebunden und tauscht in Echtzeit Prozessdaten aus.
Jedes Montageband ist bei Stihl mit einen OPC-Router an eine Datenbank angebunden und tauscht in Echtzeit Prozessdaten aus.
(Bild: Stihl)

Das Unternehmen Stihl ist als Produzent hochwertiger Motorsägen, Heckenscheren und Freischneider für den Einsatz in Wald und Garten bekannt. Die hohen Stückzahlen der Serienfertigung rechtfertigen eigenentwickelte Automatikstationen, Handling- und Transporteinrichtungen, Roboterstationen und Prüfautomaten. Der Automatisierungsgrad ist insgesamt schon sehr hoch. „Wir sehen einen Wettbewerbsvorteil darin, dass wir viele Anlagen und Sondermaschinen selbst herstellen“, sagt Thomas Rupp­mann, Elektrokonstrukteur in der Betriebsmittelkonstruktion. „Die hohe Qualität und der regelmäßige Austausch mit der Instandhaltung führen zu geringen Ausfällen, vor allem in der hochautomatisierten Montage.“ Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) der Simatic-Reihe sind dabei ebenso im Einsatz wie die Sinumerik-CNC- oder Simotion-Familie, Roboter von Adept, Fanuc und Kuka, Komponenten von Festo und Bosch Rexroth sowie Sensoren und Aktoren von allen namhaften Automatisierungsherstellern. Doch wie sind diese Komponenten zu einem optimal funktionierenden, hochautomatisierten Ganzen mit kurzen Umrüstzeiten für die verschiedenen Erzeugnisse geworden?

Automatisierung mit OPC-Router

„Um den Fertigungsprozess zu optimieren und die Qualität zu erhöhen, haben wir bereits vor rund 20 Jahren mit der Datenerfassung und Visualisierung in der Produktion begonnen“, erinnert sich Ruppmann. „Das war lange bevor Begriffe wie Industrial Internet of Things (IIoT) oder Industrie 4.0 aufkamen.“ Bereits vor etwa 15 Jahren ist er bei der Suche nach einer Möglichkeit, Prozesswerte ereignisgesteuert aus einer SPS auszulesen und an Auswertungssoftware zu übergeben, auf den OPC-Router von Inray gestoßen. „Die OPC-Kommunikation steckte damals noch in den Kinderschuhen“, meint Ruppmann, „doch dieser OPC-Router arbeitete schon zuverlässig und ließ sich komfortabler konfigurieren und einfacher bedienen als andere Lösungen. Auch der Service von Inray hat gepasst.“ Heute gibt es in Deutschland 16 Installationen, ebenso in den Werken in den USA und China. Jede Montagelinie kommuniziert über einen OPC-Router mit einem eigenen lokalen SQL-Server, der alle für die Produktion notwendigen und während der Prozesse anfallenden Informationen vorhält. Übergeordnet arbeiten zentrale Datenbanken, welche Informationen aus allen Montagelinien zusammenfassen. „Diese Architektur erhöht die Sicherheit und beschleunigt die Kommunikation“, erklärt Dominik Feil, der seitens der IT die Produktion betreut und die Betriebsmittelkonstruktion unterstützt. „Deshalb haben wir sie vor einigen Jahren zum Standard gemacht.“

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Dokumentation und Rückverfolgbarkeit

Entsprechend gelangen die Auftragsinformationen aus dem ERP-System von SAP und dessen Datenbank in den SQL-Server der Montagelinie und dann über den OPC-Router an die SPS. Rückmeldungen von dort fließen über den OPC-Router ebenfalls zunächst in die lokale Datenbank der Montagelinie und dann an BDE-Systeme und MES. Alle Informationen über Teile, Stücklisten oder Produktionszeiträume werden bereits lange vor Auftragsstart lokal bereitgestellt. „Dadurch kann man bei Verbindungsausfall den aktuellen und den Folgeauftrag noch fertigen“, sagt Feil. Notwendige Umrüstvorgänge für andere Modelle und Varianten der Motorsägen, Freischneider oder Heckenscheren werden durch das System unterstützt, einschließlich einer Kontrolle, ob die Vorgänge korrekt ausgeführt worden sind. Jede Automatik- oder Prüfstation verfügt so über die richtigen Programme für die neuen Abläufe. Mit der Freigabe eines neuen Auftrags wird ein Seriennummernkreis festgelegt.

An der ersten Station jeder Montagelinie wird dem entstehenden Produkt seine individuelle Seriennummer zugeordnet, der während des Durchlaufes alle weiteren Prozesswerte und Statuscodes angehängt werden. Besonders wichtig wird dies, wenn es um die Dokumentation der Endkontrolle geht: Während des Einfahrens werden die Benzinmotoren auf optimale Leistungs- und Abgaswerte eingestellt, die ebenso dokumentiert werden wie der erfolgreiche Test der Sicherheitseinrichtungen der Produkte, wie etwa die Kettenbremse bei den Motorsägen. Mit jedem fertigen Produkt entsteht so ein Datensatz mit ausführlichen Qualitätsdaten.

Sicherheit und Effektivität

Bis zu neun Prüfzellen arbeiten parallel am Ende einer Montagelinie, damit der vorgesehene Durchsatz an Motoreinheiten bewältigt wird. Der zeitliche Verlauf aller relevanten Messwerte aus jedem der bis zu fünf Minuten dauernden Prüfabläufe wird dokumentiert. Dazu arbeitet neben dem OPC-Router der ebenfalls von Inray vertriebene Kepserverex, ein echtzeitfähiger OPC-Server von Kepware. Dabei muss die Nutzung von Netzwerk-, Geräte- und Systemressourcen schmal gehalten werden, damit keine Unterbrechungen im Datenfluss auftreten.

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