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Automatisierungspyramide

Veröffentlicht in Fabrikplanung von Redakteur am 13. Mrz. 2017

Bisher hieß es unter Ingenieuren, dass Produktion und IT zwei verschiedene Welten seien, die nicht gut zusammenpassen. Die Informationstechnologie spielt in Zeiten der vierten industriellen Revolution jedoch eine immer bedeutendere Rolle.

Die Automatisierungspyramide – Eine IT-System-Hierarchie der Produktion

Die Automatisierungspyramide ist eine Struktur der Wirtschaftsinformatik, die eine hierarchische Ebenen-Struktur der IT-Systeme darstellt, die die Produktion steuern oder überwachen. Die Automatisierungspyramide ist konzeptionell an das OSI-Referenzmodell angelehnt.

Die Unternehmensebene

erpAn der Spitze der Pyramide steht das Enterprise Resource Planning – System. Dieses ERP-System ist der Hauptsteuerungssystem eines jeden Unternehmens, denn hier werden unternehmensübergreifend im Einkauf alle Lieferanten und Bestellungen, im Vertrieb alle Kunden und Aufträge sowie in der Produktion alle Aufträge der Fertigung und Montage erfasst.

Das ERP-System ist somit das umfassendste System nicht nur für die Gesamtsteuerung, sondern auch für das Reporting, denn in der Datenbank des ERP-Systems sind alle wichtigen Informationen enthalten, die für eine schnelle Bewertung der Gesamtsituation des Unternehmens eine Rolle spielen. Auf Grundlage dieser Informationsbasis können strategische Entscheidungen getroffen werden.

Aus Perspektive der Produktion sind im ERP-System jedoch nur grundlegende Informationen zu finden, wie beispielsweise die Fertigungsaufträge und ihre Terminierung. Im Gegensatz zu den Systemen der unterliegenden Schichten gibt es für das ERP-System in der Regel keine Anbindung an Daten aus den EDM-/PDM-Systemen.

Die Betriebsleitebene

Die Betriebsleitebene ist die der Produktionsplanung und -steuerung. Auf dieser Ebene werden die Fertigungsaufträge und Stücklisten in Arbeitspläne umformuliert und der Material- und Maschineneinsatz geplant und. Auch die Personaleinsatzplanung und die Arbeitszeiterfassung erfolgt auf der Betriebsleitebene.

Die meisten ERP-Systeme verfügen keine Daten darüber, in welche Einzelarbeitsschritte die Fertigungsaufträge unterteilt werden, welcher Mitarbeiter an welchen Maschinen arbeitet und welches Material einsetzt. Dieser Informationsbereich obliegt klassischerweise dem Manufacturing Execution System.

Das MES ist demnach das wichtigste IT-System für die Mitarbeiter der Produktionsplanung und -steuerung. Auch für das Reporting ist dieses System interessant, denn es verfügt über die Daten, die beispielsweise darüber Auskunft geben, wie lange bestimmte Typen von Fertigungsaufträgen durchschnittlich benötigen oder auch welche Maschinen besonders häufig Zusatzarbeitsgänge (Nacharbeiten) provozieren. Werden diese Daten genutzt, können taktische Überlegungen erfolgen, wie die Produktionsplanung verbessert werden kann.

Die Shopfloor-Ebenen

Als der sogenannte „Shopfloor“ werden die Fertigungs- bzw. Werkstatthallen des produzierenden Unternehmens bezeichnet. Dieser englische Begriff hat sich auch im deutschsprachigen Raum unter Produktionsleitern als Synonym für die Produktionsstätten durchgesetzt. Die drei Ebenen des Shopfloor-Managements umfassen die:

  1. Prozessleitebene:
    Auf dieser Ebene werden die Prozesse der Produktion bzw. Fertigung/Montage in nahezu Echtzeit digital erfasst und überwacht.
    Für diese Ebene synonym steht das Konzept der Supervisory Control and Data A Dieses SCADA-Prinzip ist direkt an alle digital anbindbaren Produktionsmaschinen angebunden und überwacht nicht nur Daten dieser Maschinen, sondern auch den Datenverkehr im zugehörigen IT-Netzwerk.
  2. Steuerungsebene:
    Auf der Steuerungsebene, für die die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) fast zum Synonym geworden ist, werden die Produktionsmaschinen/-anlagen tatsächlich über die Bedienung manuell oder durch Programmierarbeit gesteuert. Neben SPS sind auch IC-Steuerungen (integrierte Schaltkreise, also Mikrocontroller) sowie PC-Steuerungen (Steuerung durch den Mikroprozessor) verbreitet.

Die einzelnen Arbeitsschritte des Arbeitsplanes werden in einzelne mechanisch-geometrische/chemische Vorgänge, beispielsweise der CNC-Drehmaschine oder der Lackiermaschine, übersetzt.

  1. Feldebene:

Die Feldebene ist die unterste Ebene der elektronischen Sensoren, die wiederum elektronische, mechanische oder chemische Vorgänge erfassen, sowie elektronische Impulsgeber und Leitungen.


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