OT-MES-Integration mit Industrial Edge und Opcenter

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Feldebene: Industrial Edge als OT-Fundament

Industrial Edge Edge-Geräte befinden sich direkt in der Werkstatt und werden über vorkonfigurierte Anschlüsse für PROFINET, S7, OPC UA, Ethernet/IP, Modbus TCP und andere mit SPS, Antrieben, Robotern und anderen Automatisierungsgeräten verbunden. Die Connector-Bibliothek macht den Großteil der Integrationsarbeit überflüssig, die normalerweise MES-Rollouts verlangsamt, und da sie Geräte aller Anbieter abdeckt, passt sie in Brownfield-Umgebungen, ohne dass die Hardware ausgetauscht werden muss.

Eine Reihe lokaler Apps läuft neben den Connectoren auf demselben Gerät:

• WinCC Unified für Bedienervisualisierung und HMI
• Virtual PLC und LiveTwin für Steuerung und Simulation
• KI-Inferenzserver für maschinelles Lernen auf dem Gerät (Defekterkennung, Anomalieerkennung, vorausschauende Wartung)
• Energy Manager und Performance Insight für betriebliche KPIs wie Energieverbrauch und OEE
• Industrial Information Hub, der ein einheitliches semantisches Datenmodell bietet, sodass rohe PLC-Tags aussagekräftigen, konsistent benannten Datenobjekten zugeordnet werden, bevor sie den Rand verlassen.
• OPC-Router für dediziertes MES-gebundenes Routing bei Bedarf
• Mendix on Edge für rollenbasierte Bediener-Benutzeroberflächen, die sowohl den Edge als auch das MES umfassen

Der auf MQTT basierende Databus verbindet diese Apps auf dem Gerät miteinander und bietet das Publish-Subscribe-Backbone für ereignisgesteuerte Kommunikation bis hin zur MES-Integrationsebene.

Werksebene: Die Edge-to-MES Integrationsebene

Das ist die Ebene, auf der die meisten Integrationsprojekte erfolgreich sind oder scheitern. Zwei Opcenter-Komponenten bilden die Grenze zwischen Industrial Edge und MES ab, und sie sind so konzipiert, dass sie zusammenarbeiten und nicht als Alternativen. Jeder behandelt eine grundlegend andere Klasse von Daten.

Opcenter Connect MOM: Ereignis- und Transaktionsrouting

Connect MOM ist ein universelles Integrationsframework, das für MOM-Anwendungsfälle optimiert ist. Ihre Aufgabe ist es, einzelne Nachrichten zwischen Systemen zu übertragen, sie unterwegs zu transformieren und die Zustellung auch dann zu garantieren, wenn Endpunkte vorübergehend nicht verfügbar sind. Verwenden Sie Connect MOM für:

• Veranstaltungen und Transaktionen in der Werkstatt: Fertigstellung von Bahnhöfen, Scrap-Events, Chargenveröffentlichungen, Umstellungen, genealogische Aufzeichnungen
• Ergebnisse der Edge-App: KI-Inferenzergebnisse (Fehlerklassifizierungen, Anomalieereignisse, vorhergesagte Ausfälle), Energieverbrauchswerte von Energy Manager, OEE-Daten von Performance Insight
• Bidirektionale ERP-Integration: Empfangen von Arbeitsaufträgen und Stücklisten von SAP, Senden von Bestätigungen und Warenbewegungen zurück
• Alle Daten, die mehrere Ziele erreichen müssen: Opcenter Execution, Opcenter Quality, Opcenter Intelligence, ein Data Lake oder ein externes System
• Store-and-Forward-Buffering: Connect MOM stellt Nachrichten in die Warteschlange und spielt sie erneut ab, wenn Opcenter oder das Netzwerk vorübergehend nicht verfügbar sind

Connect MOM unterstützt REST-, MQTT-, OPC UA- und dateibasierte Adapter und wird mit Hochverfügbarkeitsunterstützung bereitgestellt. Es ist die Integrationszentrale für alles, was ereignisförmig oder transaktionsförmig ist und nicht tagförmig.

Opcenter Execution Foundation Automation Gateway: Prozessinterne Parameterbindung

Das Automation Gateway befindet sich in Opcenter Execution und nicht neben ihm. Ihre Aufgabe ist eng, aber hochwertig: Sie bindet bestimmte OPC-UA-Knoten (PLC-Tags) an Datenerfassungsfelder bei aktiven Arbeitsauftragsvorgängen, sodass prozessinterne Messungen zur Laufzeit automatisch erfasst werden, anstatt von den Bedienern eingegeben zu werden.

Verwenden Sie das Automation Gateway (verfügbar für Opcenter Execution Foundation) für:

• Erfassung prozessinterner Messungen direkt aus der Automatisierungsebene: Abmessungen, Drehmomente, Temperaturen, Aushärtungszeiten, Drücke, von Bildverarbeitungssystemen gelesene Seriennummern
• Eliminierung der manuellen Eingabe von Bedienerdaten in MES-Datenerfassungsformulare
• Verknüpfung von Maschinenparametern mit bestimmten Arbeitsauftragsvorgängen, sodass Werte automatisch mit dem richtigen Produktionskontext abgeglichen werden

Das Gateway ist kein allgemeines Integrationstool. Es unterstützt OPC UA für Live-Tag-Bindung, direkte REST-API-Aufrufe und den Remote Interop Connector (RIC) für zusätzliche Verbindungsmuster. Es arbeitet während des aktiven Betriebs mit Live-Werten und schreibt in das Datenerfassungsmodell von Opcenter Execution.

Warum beide zusammen eingesetzt werden

Bei einer realistischen Bereitstellung werden beide parallel verwendet, weil sie unterschiedliche Probleme lösen. Stellen Sie sich eine Pumpenmontagelinie vor:

• Ein Arbeitsauftrag kommt von SAP über Connect MOM (REST- oder IDoc-Adapter)
• Opcenter leitet die Bestellung an eine Drehmomentstation weiter. Während der Bediener den Schritt ausführt, liest das Automation Gateway den Drehmomentwert und die Seriennummer von der SPS über OPC UA und schreibt sie automatisch in das Datenerfassungsformular für diesen Vorgang.
• Wenn das Gerät die Station fertiggestellt hat, wird eine Abschlussveranstaltung mit Ahnen- und Messdaten über Connect MOM an SAP und Opcenter Intelligence zurückgesendet.
• In der Zwischenzeit meldet der AI Inference Server eine Vibrationsanomalie. Dieses Ergebnis wird im Databus veröffentlicht, von Connect MOM über MQTT erfasst und als Nichtkonformitätstransaktion an Opcenter Quality übermittelt.

Ohne das Gateway geben die Betreiber Maße ein. Ohne Connect MOM gibt es keinen sauberen Pfad für Ereignisse, KI-Ergebnisse, ERP-Flows oder Routing mit mehreren Zielen.

IT- und Unternehmensebene: das Opcenter MOM-Portfolio

Sobald die Daten Opcenter über einen der Integrationspfade erreichen, orchestriert das modulare MOM-Portfolio die Produktion im gesamten Unternehmen:

• Opcenter Execution (diskret, Prozess, Pharma, Elektronik, Halbleiter): Ausführung der Fertigung

Arbeitsaufträge, Stücklisten, Rezepte, Routing, Bestätigungen und Rückverfolgbarkeit über den gesamten Produktionszyklus

• Opcenter Quality: Qualitätsmanagement

Inspektionspläne, SPC, Umgang mit Nichtkonformitäten und CAPA-Workflows. KI-Inferenzergebnisse aus der Peripherie landen hier, da Abweichungen oder Qualität gelten

• Opcenter APS: Produktionsplanung und Terminierung

Planung begrenzter Kapazitäten für Ressourcen, Materialien und Zeit. Prognostizierte Ausfälle von Edge-KI können hier eine Neuoptimierung des Zeitplans auslösen

• Opcenter Intelligence: Fertigungsinformationen für Unternehmen

Produktions-Dashboards, KPI-Berichte und Ursachenanalysen, gestützt auf kontextualisierte Daten aus dem Edge und dem MES

• Mendix: Low-Code-UI-Ebene

Rollenbasierte Bedienoberflächen, die sowohl das MES als auch die Peripherie umfassen können, ohne dass eine individuelle Entwicklung für jeden Touchpoint erforderlich ist

Lifecycle-Management auf ganzer Linie

Industrial Edge Management (Virtual, Pro oder Cloud) und der Industrial Edge Hub bieten einen zentralen Ort, um Apps bereitzustellen, Updates zu übertragen, den Gerätezustand zu überwachen und KI-Modelle standortübergreifend zu verwalten. Dazu gehört die Bereitstellung aktualisierter Inferenzmodelle auf dem AI Inference Server auf Geräten an entfernten Standorten, ohne dass ein Eingreifen vor Ort erforderlich ist. Auf der MES-Seite kümmert sich die Opcenter-Administration um Konfiguration, Benutzerrollen, Adapter-Lebenszyklus und Opcenter Connect MOM-Adaptermanagement. Zusammengenommen bietet das OT- und IT-Teams ein gemeinsames Betriebsmodell, ohne dass eine Seite gezwungen wird, die Kontrolle über ihren eigenen Bereich abzugeben.