Der Roboter am ERP

Kuka Roboter folgt einem neuen Ansatz zur Integration von Geschäfts- und Produktionsprozessen. Ein etscheidender Aspekt in dem zukünftigen Szenario: Auf eine separate MES-Ebene als "Übersetzungsschicht" zwischen der Maschine und dem ERP-System wird weitestgehend verzichtet.

Kuka Roboter folgt einem neuen Ansatz zur Integration von Geschäfts- und Produktionsprozessen. Ein etscheidender Aspekt in dem zukünftigen Szenario: Auf eine separate MES-Ebene als "Übersetzungsschicht" zwischen der Maschine und dem ERP-System wird weitestgehend verzichtet.

Der Kunde hat heute bereits eine genaue Vorstellung von dem Fahrzeug, dass er kaufen möchte, noch bevor er überhaupt mit dem Händler in Kontakt tritt. Lange Wartezeiten auf das Wunschauto werden nicht mehr akzeptiert. Soll der Zeitraum zwischen Bestellung und Auslieferung eines hochindividualisierten Produktes wie einem Automobil verkürzt werden, so muss ein Kundenauftrag direkt und ohne Umwege an die Produktion übergeben werden. Mit anderen Worten: Das vielstufige Herunterbrechen und Planen eines Auftrages durch die verschiedenen Ebenen von ERP-, PPS- und MES-Systemen und letztlich das Umsetzen in konkrete Arbeitsanweisungen oder gar Programmnummern für einen einzelnen Roboter müssen ebenso der Vergangenheit angehören wie die Verdoppelung von Schnittstellen zur Gewährleistung dieses Datenaustausches. Stattdessen müssen die Maschinen in der Fertigung in der Lage sein, mit dem betriebswirtschaftlichen System auf direktem Weg relevante Daten und Informationen auszutauschen – und umgekehrt.

Was muss sich an den heutigen Automatisierungsstrukturen ändern, um solche Szenarien Wirklichkeit werden zu lassen? Durch die direkte und bidirektionale Verbindung von Maschine und betriebswirtschaftlicher Software muss es zu einer funktionalen Erweiterung beider Systeme kommen. Das heißt: Ein Großteil der Funktionen, die bisher im Manufacturing Execution System (MES) angesiedelt waren, werden aufgeteilt und von der Maschine und dem ERP-System selbst übernommen. Dies reduziert Schnittstellen und damit auch die Total Cost of Ownership (TCO). Außerdem lassen sich Prozesse durch die direkte Verbindung optimieren und Durchlaufzeiten verkürzen. Eine zentrale Rolle spielt hierbei neben der Software das Ethernet als Kommunikationsmedium – nicht nur als Feldbus-Ersatz, sondern insbesondere als Brücke zwischen den Geschäfts- und Produktionsprozessen.

Der Roboter "dirigiert" die Produktion

Eine derartige "Umverteilung von Intelligenz" in der Software führt zwangsläufig zu neuen Strukturen und Aufgabenverteilungen innerhalb einer Roboterzelle: In Zukunft sehen wir nicht mehr den Einzel-Roboter innerhalb einer Produktionszelle, sondern eine Robotergruppe als autarke Produktionseinheit. Die Roboter innerhalb der Gruppe kooperieren im Rahmen von konkreten Produktionsaufgaben flexibel und dynamisch miteinander. Durch die direkte Verbindung zwischen dem vernetzten Roboterverbund und dem ERP-System können die erforderlichen Produktionsdaten wie Stückliste, Arbeitspläne, Montage-Abläufe oder auch Konfigurationsdaten durch die Robotergruppe interpretiert und die Produktion angestoßen werden. Dabei überprüft die Produktionseinheit sofort bei Auftragseingang, ob die benötigten Prozesse, Werkzeuge und Bearbeitungsprogramme für diesen konkreten Auftrag vorhanden sind.

Die Anbindung an die Supply-Chain

Im Sinne des Kunden – und seiner sich schnell ändernden Wünsche – ist die Flexibilisierung jedoch noch weiter zu treiben: So muss es zum Beispiel möglich sein, dass noch Sekunden bevor eine Karosserie in die Lackierstraße eingeschleust wird, die Farbe des Fahrzeuges nach Kundenwunsch geändert werden kann. Die Produktionssysteme der Zukunft müssen daher über eine genaue Identifizierung des einzelnen Kunden-Auftrages in seiner Fertigungsabfolge verfügen und Kenntnis über noch mögliche Freiheitsgrade für eine Produkt-Modifikation haben. Dafür ist es notwendig, den Fertigungsfortschritt und die verbleibenden Alternativen schnell zu analysieren, entsprechende Änderungen im Fertigungsauftrag durchzuführen und sofort zu kommunizieren. Diese Anforderungen sind im Rahmen einer zentralisierten Logistik- und Produktionsplanung nur schwer zu erfüllen.

Die Forderung, die sich hieraus ableitet: Die Produktionseinheit muss die eigenen Ressourcen an Prozessen, Werkzeugen und Prozessmaterial selbstständig verwalten. Die Roboterzelle innerhalb eines flexiblen Produktionsumfeldes benötigt daher neben der direkten Kommunikation zu den überlagerten Geschäfts- und Auftragsprozessen den schnellen Zugriff auf die Supply-Chain in Form von Kleinlagern, die direkt in die Produktionslinie integriert werden und von den Just-in-Time-Lieferanten "robotergerecht" beschickt werden. Die Verwaltung der Material-Ressourcen und das Bestellen benötigter Materialien liegt – entsprechend dem einzelnen Auftrag – beim "Leitroboter" der Produktionseinheit.

Übergang zur zustandsorientierten Instandhaltung

Die Verlagerung von immer mehr Software-Ressourcen in den Roboter selbst eröffnet neue Perspektiven im Zusammenhang mir der Wartung. Wurde ein Instandhaltungsprozess bisher durch einen Stillstand der Anlage oder zyklisch-präventiv initiiert, so interpretiert der einzelne Roboter in Zukunft Zählerstände, Messpunkte oder ähnliche statistische Daten selbst und meldet sich nach Erreichen bestimmter Stände oder Ereignisse selbstständig zur Wartung an. Auch im Service sind Szenarien denkbar, den Roboter über Web-Portale beim Betreiber direkt mit dem System des Herstellers zu verbinden, um so eine Ferndiagnose, aber auch die automatische Bestellung von Ersatzteilen durchzuführen. Während der Situationsbewertung wird auf verschiedene Datenbanken im Roboter zurückgegriffen, in denen Daten zur Instandhaltungshistorie, zum Belastungsprofil der Elemente des Antriebsstranges und fallbasierte Lösungen zur Interpretationshilfe abgelegt sind. Über die Anbindung an eine Serviceplattform kann so auf ein breites Erfahrungswissen zurückgegriffen werden. Sind die Kriterien erfüllt, wird die Instandhaltung automatisch zum optimalen Zeitpunkt initialisiert. Dabei wird gleichzeitig eine Anbindung an die Produktionsplanung und -steuerung, das Ersatzteilwesen und andere relevante Bereiche realisiert. Die Maschinenverfügbarkeit kann so ein bisher unerreichtes Niveau erreichen.