Integratie van OT naar MES met Industrial Edge en Opcenter

Download de gedetailleerde architectuur-pdf

Architectuurgegevens downloaden

Veldniveau: Industrial Edge als basis voor OT

Industrial Edge-apparaten bevinden zich rechtstreeks op de werkvloer en kunnen worden aangesloten op PLC's, drives, robots en andere automatiseringsapparatuur met behulp van vooraf geconfigureerde connectoren voor PROFINET, S7, OPC UA, EtherNet/IP, Modbus TCP en andere. De connectorbibliotheek neemt het meeste integratiewerk weg dat traditioneel de uitrol van MES vertraagt, en omdat de bibliotheek betrekking heeft op apparatuur van elke leverancier, is deze geschikt voor brownfield-omgevingen zonder dat de hardware hoeft te worden vervangen.

Naast de aansluitingen op hetzelfde apparaat wordt een set lokale apps uitgevoerd:

• WinCC Unified voor visualisatie van operators en HMI
• Virtuele PLC en LiveTwin voor besturing en simulatie
• AI Inference Server voor machine learning op het apparaat (detectie van defecten, detectie van afwijkingen, voorspellend onderhoud)
• Energy Manager en Performance Insight voor operationele KPI's zoals energieverbruik en OEE
• Industrial Information Hub, dat een uniform semantisch gegevensmodel biedt, zodat onbewerkte PLC-tags worden toegewezen aan betekenisvolle gegevensobjecten met een consistente naam voordat ze de rand verlaten
• OPC-router voor speciale MES-routering indien nodig
• Mendix on Edge voor gebruikersinterfaces van operators op basis van rollen die zich uitstrekken over zowel de edge als de MES

De Databus, gebaseerd op MQTT, verbindt deze apps met elkaar op het apparaat en vormt de backbone voor publicaties en abonnementen voor communicatie op basis van gebeurtenissen tot aan de MES-integratielaag.

Fabrieksniveau: de integratielaag van rand tot MES

Dit is de laag waarop de meeste integratieprojecten slagen of mislukken. Twee Opcenter-componenten vormen de grens tussen Industrial Edge en de MES, en ze zijn ontworpen om samen te werken in plaats van als alternatief. Elk ervan verwerkt een fundamenteel andere gegevensklasse.

Opcenter connect MOM: routering van gebeurtenissen en transacties

Connect MOM is een integratiekader voor algemene doeleinden dat is afgestemd op MOM-gebruikssituaties. Het is zijn taak om afzonderlijke berichten tussen systemen te verzenden, ze gaandeweg te transformeren en de bezorging te garanderen, zelfs als eindpunten tijdelijk niet beschikbaar zijn. Gebruik Connect MOM voor:

• Gebeurtenissen en transacties op de werkvloer: voltooiingen van stations, sloopgebeurtenissen, vrijgaven van batches, omschakelingen, genealogische gegevens
• Resultaten van de Edge-app: AI-inferentie-uitgangen (classificaties van defecten, afwijkingen, voorspelde storingen), metingen van het energieverbruik van Energy Manager, OEE-gegevens van Performance Insight
• Bidirectionele ERP-integratie: werkorders en stuklijsten ontvangen van SAP, bevestigingen en goederenbewegingen terugsturen
• Alle gegevens die naar meerdere bestemmingen moeten worden gebracht: Opcenter Execution, Opcenter Quality, Opcenter Intelligence, een datameer of een extern systeem
• Buffering opslaan en doorsturen: MOM verbindt berichten in de wachtrij en speelt ze opnieuw af als Opcenter of het netwerk tijdelijk niet beschikbaar is

Connect MOM ondersteunt REST-, MQTT-, OPC UA- en op bestanden gebaseerde adapters en wordt geïmplementeerd met ondersteuning voor hoge beschikbaarheid. Het is de integratiehub voor alles wat in de vorm van gebeurtenissen of transacties is, in plaats van in de vorm van tags.

Automation Gateway voor de uitvoering van Opcenter: parameterbinding tijdens het proces

De Automation Gateway bevindt zich in Opcenter Execution in plaats van ernaast. De taak is beperkt maar van grote waarde: het koppelt specifieke OPC UA-knooppunten (PLC-tags) aan velden voor gegevensverzameling over actieve werkorderoperaties, zodat metingen tijdens de uitvoering automatisch worden vastgelegd in plaats van dat ze door operators worden ingevoerd.

Gebruik de Automation Gateway (beschikbaar voor Opcenter Execution Foundation) voor:

• Metingen tijdens het proces rechtstreeks vanaf de automatiseringslaag vastleggen: afmetingen, draaimomenten, temperaturen, uithardingstijden, drukken, serienummers die van visiesystemen worden afgelezen
• Geen handmatige invoer van gegevens van operators in MES-gegevensverzamelingsformulieren
• Machineparameters koppelen aan specifieke werkorderbewerkingen, zodat waarden automatisch tegen de juiste productiecontext worden afgestempeld

De Gateway is geen algemene integratietool. Het ondersteunt OPC UA voor live tagbinding, directe REST API-aanroepen en de Remote Interop Connector (RIC) voor aanvullende connectiviteitspatronen. Het werkt op basis van actuele waarden tijdens actieve operaties en wordt meegenomen naar het gegevensverzamelingsmodel van Opcenter Execution.

Waarom beide samen worden ingezet

Bij een realistische implementatie worden beide parallel gebruikt omdat ze verschillende problemen aanpakken. Overweeg een assemblagelijn voor pompen:

• Er komt een werkorder van SAP binnen via Connect MOM (REST- of iDoc-adapter)
• Opcenter stuurt de bestelling naar een koppelstation. Terwijl de operator de stap uitvoert, leest de Automation Gateway de koppelwaarde en het serienummer van de PLC via OPC UA en schrijft ze automatisch in het gegevensverzamelingsformulier voor die bewerking
• Wanneer de eenheid klaar is met het station, wordt een voltooiingsgebeurtenis met genealogie- en meetgegevens via Connect MOM teruggestuurd naar SAP en naar Opcenter Intelligence
• Ondertussen signaleert de AI Inference Server een trillingsafwijking. Dat resultaat wordt gepubliceerd in de Databus, door Connect MOM via MQTT opgehaald en aan Opcenter Quality geleverd als een transactie zonder conformiteit

Zonder de gateway zijn operators metingen aan het typen. Zonder Connect MOM is er geen duidelijk pad voor gebeurtenissen, AI-resultaten, ERP-stromen of routering naar meerdere bestemmingen.

IT- en bedrijfsniveau: het Opcenter MOM-portfolio

Zodra gegevens Opcenter bereiken via een van beide integratiepaden, orkestreert het modulaire MOM-portfolio de productie in de hele onderneming:

• Opcenter Execution (Discreet, Proces, Farmacie, Elektronica, Halfgeleider): Uitvoering van de productie

Werkorders, stuklijsten, recepten, routering, bevestigingen en traceerbaarheid gedurende de hele levenscyclus van de productie

• Opcenter Quality: Kwaliteitsbeheer

Inspectieplannen, SPC, behandeling van non-conformiteiten en CAPA-workflows. De resultaten van AI-inferentie aan de rand komen hier terecht als de kwaliteit niet aan de eisen voldoet

• Opcenter APS: Planning en planning van de productie

Planning van eindige capaciteit voor middelen, materialen en tijd. Voorspelde fouten van edge AI kunnen hier leiden tot een heroptimalisatie van het schema

• Opcenter Intelligence: Informatie over productie voor ondernemingen

Productiedashboards, KPI-rapportage en analyse van de hoofdoorzaken op basis van gecontextualiseerde gegevens van de edge en het MES

• Mendix: UI-laag met weinig code

Op rollen gebaseerde operatorinterfaces die zowel het MES als de edge kunnen omvatten zonder dat er voor elk contactpunt een aangepaste ontwikkeling nodig is

Levenscyclusbeheer in de hele stack

Industrial Edge Management (virtueel, Pro of Cloud) en de Industrial Edge Hub bieden één enkele plek om apps te implementeren, updates te pushen, de gezondheid van apparaten te controleren en AI-modellen te beheren op alle locaties. Dit omvat de implementatie van bijgewerkte inferentiemodellen op de AI Inference Server op apparaten op afgelegen locaties, zonder tussenkomst ter plaatse. Aan de kant van MES zorgt het Opcenter-beheer voor de configuratie, gebruikersrollen, de levenscyclus van de adapter en het beheer van de Opcenter Connect MOM-adapters. Gecombineerd biedt dit OT- en IT-teams een gedeeld bedrijfsmodel zonder dat beide partijen gedwongen worden de controle over hun eigen domein op te geven.