Der OPC Router erhöht den Digitalisierungsgrad bei der Zimmer Group

Die Unternehmen der Zimmer Group sind in den vergangenen 43 Jahren rasant gewachsen und haben sich massiv weiterentwickelt, was sich in einem hohen Automatisierungsgrad zeigt. Laut Herrn Wiedemer, Leitung Organisation & IT bei der Zimmer Group, spielgelte sich diese Weiterentwicklung jedoch im Bezug auf IT/OT nicht in dem möglichen Maße wider, wie es in den Bereichen Sicherheit und Automatisierung von Datentransfers technologisch möglich gewesen wäre, weshalb er hier Optimierungsbedarf sah.

Die Produktion der Zimmer Group erfolgt auf eigenen Anlagen und erzeugt pro Sekunde eine enorme Menge an Produktionsdaten: So werden z.B. in der Zimmer GmbH Daempfungssysteme alle produzierten Dämpfungselemente anhand vieler Charakteristiken geprüft, es wird ein entsprechendes Prüfzertifikat erstellt, die Dämpfer werden konfektioniert und verpackt. Die von rund 50 Anlagen anfallenden Datenmengen müssen gesammelt und verarbeitet werden. Bisher hatte jede Anlage diese Daten unverschlüsselt auf ein SMB-Laufwerk geschrieben, was unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten wie der Datenintegrität, dem Schutz vor Datenmanipulation und Verlust nicht mehr den Ansprüchen genügen konnte. Als Lösung sollte ein direkter Zugriff über einen Port etabliert werden.

Das Ablegen einzelner XML-Files und die Abfrage dieser Daten führte zudem dazu, dass die einzelnen damit verbundenen Tasks immer umfangreicher wurden. Je mehr Tasks hierbei entstanden, desto komplexer und auch fehleranfälliger wurden die Prozesse. Hier zeigt sich deutliches Optimierungspotential hinsichtlich der Automatisierung der Datentransfers.

Bislang hatte die Zimmer Group mit Software-Lösungen hauseigener Anwendungsentwickler gearbeitet. Diese Lösungen waren nicht immer durchgängig optimal dokumentiert, sodass das Pflegen und Weiterentwickeln dieser kompilierten Programme teilweise sehr schwierig war und die Zimmer Group vor eine große Herausforderung stellte. Die eingesetzte Technologie war dabei auch nicht mehr den heutigen Möglichkeiten angepasst und die Flexibilität der mobilen Nutzung visualisierter Prozessdaten, unabhängig vom Endgerät und dem darauf laufenden Betriebssystem, war zum Zeitpunkt nicht gegeben, jedoch ein avisiertes Ziel.

Mithilfe des Kepware OPC Servers werden jetzt die Daten aus den Beckhoff- und Siemens S7 300-Steuerungen erfasst und an einen MS SQL Server transferiert, um die zahlreichen entstehenden Messwerte der Produktion der Dämpfer mit ergänzenden Daten aus Dritt-Systemen, wie z.B. dem Chargen-Index (ERP) oder den Messdaten (CAQ) zu verheiraten und in der Datenbank zu dokumentieren. Es entstehen dabei über die Vielzahl der Anlagen hinweg Tausende von Einträgen pro Sekunde.

Im bisherigen Prozess wurden diese Daten im Rahmen der Qualitätssicherung über verschiedenste Prüfstationen bei der Zimmer Group hinweg in Form zweier CSV-Dateien erzeugt. Diese wurden auf jeweiligen Fileservern abgelegt und mit den weiteren Informationen aus Dritt-Systemen ergänzt, ehe diese finalen Dateien zur Dokumentation und Visualisierung herangezogen werden konnten.

Um den Ansprüchen der Datenintegrität und Verfügbarkeit gerecht zu werden, waren diese vielen Schritte zu fehleranfällig, entsprachen nicht den Sicherheitsansprüchen und der Prozess war nicht mehr zeitgemäß. Aus diesem Grund sollte ein automatisierter Datentransfer über eine OPC-Schnittstelle Abhilfe schaffen.

Der IT-Leiter der Zimmer Group Herr Wiedemer kannte den OPC Router bereits als zuverlässige Software aus der Einführung und dem Betrieb bei seiner vorherigen Arbeit bei einem anderen produzierenden Serienfertiger. Er wusste, dass dieser auch die Lösung bei der Zimmer Group darstellen konnte. Der OPC Router soll in erster Linie für einen reibungslosen und sicheren Datentransfer der OPC UA Daten an den SQL Server sorgen. Neben dem Ziel sicherer Datentransfers soll der OPC Router zudem dazu beitragen, viele der alten kompilierten Lösungen durch modernere Systeme bzw. Webapplikationen innerhalb des neuen „Zimmer-Application-Portals“ abzulösen.

Die Einrichtung des OPC Router hat bei der Zimmer Group Anwendungsentwickler Sebastien Franck übernommen. „Die gesamte Installation ist ziemlich schnell gelaufen. Wir haben nicht lange gebraucht, um den OPC Router zu installieren, alles zu konfigurieren und die Netzwerk-Regeln richtig einzustellen. Auch die benötigten Informationen zum Lizenzierungsmodell waren vom inray Sales-Team schnell zur Verfügung gestellt worden“, so Herr Franck.

„Ich war erstaunt. Sowohl bei der Installation als auch bei der Implementierung des OPC Routers gab es keine Probleme. Normalerweise gibt es bei einer solchen Systemumstellung immer irgendwo ein Problem, aber das erste Mal lief das für mich ganz reibungslos ab.“

Sebastien Frank, Programmierer bei der Zimmer Group

Der nächste Schritt nach der Installation war die Abstimmung mit den Produktionsleitern, welche Daten und Messpunkte erfasst, bereitgestellt und an weitere Systeme übergeben werden sollten. Anhand von zwei Mustermaschinen wurde der Prozess validiert, so dass sichergestellt wurde, dass Maschinen und Systeme richtig miteinander kommunizieren.

Mithilfe des OPC Routers als einheitliche Kommunikationslösung konnte die bisherige Datenkommunikation deutlich effizienter und sicherer aufgebaut werden. Die Daten, die zur Nachvollziehbarkeit der Prüfungen der Dämpfungselemente in die SQL-Datenbank geschrieben werden, sind nun verschlüsselt, wodurch das Sicherheitsrisiko deutlich verringert werden konnte. Zudem wurde die Kommunikationsstruktur deutlich schlanker, weil die diversen File-Server ersetzt werden konnten.

„Mit dem Einsatz des OPC Routers können jetzt alle Daten über die OPC-Schnittstelle direkt an der Prüfstation abgeholt, von dort aus automatisch transferiert und per OPC UA direkt in die Datenbanken geschrieben werden.“

Ralf Wiedemer, IT-Leiter der Zimmer Group

Die Implementierung des OPC Routers brachte laut Herrn Franck auch eine Veränderung der Arbeitsweise auf Fertigungs- und Produktionsleiter-Ebene mit sich. Wo bislang bedarfsorientiert Insellösungen geschaffen und eigene Software-Programme entwickelt wurden, erfolgt die Kommunikation zwischen Maschinen und Systemen jetzt standardisiert über die OPC-Schnittstelle. Die größte Herausforderung hierbei war die Definition der Datenerhebung – welche Daten zu welchem Zweck in welchem Umfang benötigt werden. Die Aufgabe der IT war es dann, diese Anforderungen mit dem OPC Router als einheitliche standardisierte Kommunikationslösung umzusetzen.

Ganz im Sinne einer digitalen Transformation ist der Prozess zur Weiterentwicklung digitaler Technologien bei der Zimmer Group mit der Installation des OPC Routers nicht beendet. Der IT-Leiter sieht bereits heute weitere vielfältige Einsatzmöglichkeiten für den OPC Router.

Die Zimmer Group besteht aus mehreren Unternehmen und in jedem Unternehmen wurden bisher verschiedenste Softwarelösungen eingesetzt. Die Herausforderung für die IT: Eine Software-Lösung zu etablieren, mit der weitestgehend alle Produktionsprozesse aller Unternehmen der Zimmer Group in ihren völlig unterschiedlichen Produktionen und Fertigungstiefen einheitlich dargestellt und einfach erweiterbar abgewickelt werden können.

Die Produktionslinie der Greifer und Klemmelemente beispielsweise läuft heute bereits hoch-automatisiert. Sie beginnt mit dem Einsatz von DMG Mori-Maschinen, gekoppelt an Fastems-Systeme, welche die Produktionslinie mit Rohmaterial versorgen. Die Daten dieser Produktionslinie werden im Anschluss mithilfe der CAQ-Software („computer-aided quality“-Software) zu Qualitätszwecken visualisiert. Die Produktionslinie der Dämpfungssyteme hingegen läuft zwar ebenfalls automatisiert, ist jedoch noch nicht vollständig an die CAQ-Software angeschlossen.

Eine Überlegung hierbei ist, die QS-Daten zu konsolidieren und die CAQ-Software als ganzheitliches Qualitätsmanagement über alle Produktionslinien hinweg einzusetzen. Hierfür müssen sowohl die Daten der Dämpfungssysteme, der Kunststofftechnik und aller anderen Unternehmensbereiche in der CAQ-Software zusammengeführt werden. Hierfür wird ein Bindeglied benötigt, welches die Daten transportiert. Diese Aufgabe soll zukünftig der OPC Router übernehmen.

Durch seine bisherige Arbeit mit dem OPC Router kennt Herr Wiedemer dessen Einsatzgebiete sehr gut. Auch für die Zimmer Group sieht er deutliches Potential, um die im Unternehmen vorhandenen Daten aktiver zu nutzen und Prozesse weiter zu optimieren. Der OPC Router könnte zum Beispiel als Datenlieferant für die Berechnung des OEE-Wertes zur Bestimmung der Gesamtanlageneffektivität dienen. Anhand des OEE-Wertes kann auf Produktionsebene die Produktivität einer Maschine bestimmt und gegebenenfalls Optimierungspotential zur Steigerung der Produktivität abgeleitet werden.

Das Potential für die Digitalisierung innerhalb des Unternehmens, das die Zimmer Group durch den OPC Router gewinnt, ist noch lange nicht ausgeschöpft. Zufrieden stimmt Ralf Wiedemer, wie schnell nach der reibungslosen und einfachen Installation und Implementierung erste Optimierungen hinsichtlich der Sicherheit und der Konsolidierung erreicht werden konnten.

„Wir haben aber auch noch viel mit dem OPC Router vor,“

sagt IT-Leiter Wiedemer und freut sich auf die weiteren Projekte.