CNC-Maschinendatenerfassung & OEE für Lohnfertiger
CNC-Maschinen jeden Alters per MTConnect, OPC UA oder Nachrüstsensoren anbinden und OEE, Stillstandsgründe und Alarme live in der Fertigung sehen.
Ein Beispiel dafür, wie wir das für ein Unternehmen in dieser Nische umsetzen würden: der Plan, die Architektur und die Zielwerte, mit denen wir starten würden. Keine Geschichte eines bestimmten Kunden.
- Zielwert
- 95%
- der Stillstandsminuten mit zugeordnetem Grund, innerhalb von drei Monaten nach dem Go-live
- Zielwert
- +5 Pkt.
- OEE in der Pilotzelle innerhalb von sechs Monaten, im Vergleich zu ihrem ersten Monat mit Messdaten
- Zielwert
- < 10 s
- vom Maschinenstopp bis zur Anzeige auf dem Andon-Monitor, ab dem Go-live
Für wen das gedacht ist
Denken Sie an einen Lohnfertiger mit 25–40 CNC-Maschinen aus drei Jahrzehnten – von neuen 5-Achs-Bearbeitungszentren bis zu Drehmaschinen aus den 1990er-Jahren –, der im Zweischichtbetrieb für Kunden aus der Automobilbranche und der Industrie fertigt. Die Auslastung wird aus Laufkarten geschätzt, Stillstandsgründe werden am Schichtende aus dem Gedächtnis notiert, und das ERP erfährt erst von einem verspäteten Auftrag, wenn jemand durch die Halle geht. Ziel sind Live-Status und belastbare OEE-Werte für jede Maschine, mit Stillstandsgründen, die direkt an der Maschine erfasst und an die Planung zurückgespielt werden.
Was es schwierig macht
- Maschinen aus verschiedenen Jahrzehnten mit Steuerungen unterschiedlicher Hersteller wie Fanuc, Heidenhain oder Siemens stellen Daten auf ganz unterschiedliche Weise bereit – und manche gar nicht.
- Kein Bediener läuft zum PC, um einen Stillstandsgrund einzutippen, deshalb muss die Erfassung an der Maschine in Sekunden erledigt sein, sonst findet sie nicht statt.
- Die OEE verliert schnell an Glaubwürdigkeit, wenn geplante Pausen, Rüstvorgänge und das Einfahren von Erstteilen mit echten Verlusten vermischt werden.
- Das Netzwerk in der Fertigung war dafür nie ausgelegt, und wer Maschinen ans Büro-LAN oder direkt an die Cloud hängt, öffnet Ransomware einen Weg in die Produktion.
- Planung und ERP brauchen tatsächliche Zykluszeiten und Stückzahlen, nicht die Schätzwerte aus der Angebotskalkulation.
Was wir entwickeln würden
Maschinenanbindung
Adapter für MTConnect und OPC UA, wo die Steuerung sie unterstützt, und an älteren Maschinen nachgerüstete Stromsensoren oder I/O-Module, die die Zustände Lauf, Leerlauf und Alarm erfassen.
Edge-Gateway
Ein Industrie-PC pro Halle oder Zelle sammelt, puffert und leitet Daten weiter – so geht nichts verloren, wenn die Verbindung abreißt, und keine Maschine spricht direkt mit dem Internet.
OEE & Stillstandsgründe
Verfügbarkeit, Leistung und Qualität pro Maschine, Schicht und Auftrag. Bediener wählen den Stillstandsgrund direkt an der Maschine auf einem Tablet oder einem Terminal mit großen Tasten, aus einer kurzen, mit den Schichtleitern abgestimmten Liste.
Spindel- & Alarmdaten
Spindellast, Vorschub-Override und Alarmhistorie aus angebundenen Steuerungen, mit Benachrichtigungen bei wiederkehrenden Alarmen. Ein optionales Modell auf dem Gateway kann ungewöhnliche Spindellast markieren, die auf Werkzeugverschleiß hindeuten kann.
Andon-Monitore & Schichtberichte
Monitore in der Halle zeigen die Maschinenzustände live, und bei jedem Schichtwechsel bekommen die Schichtleiter automatisch einen Bericht über die größten Verluste.
Übergabe an ERP / MES
Tatsächliche Zykluszeiten, Stückzahlen und Auftragsabschlüsse werden ans ERP oder MES gemeldet; die Auftragsnummer kommt per Barcode-Scan der Laufkarte an der Maschine.
Architektur
Von den Menschen, die es nutzen, bis hinunter zur Hardware und zu den Drittsystemen, mit denen es kommuniziert.
- Apps
- Andon-Monitore in der Halle
- Bedienerterminals für Stillstandsgründe
- Dashboard für Schichtleitung & Planung
- Plattform
- Zeitreihendatenbank
- OEE- & Stillstands-Engine
- Alarmregeln
- ERP-/MES-Connector
- Edge
- Industrie-Gateway pro Halle
- Adapter für MTConnect & OPC UA
- Store-and-Forward-Puffer
- Optionales Anomalie-Modell
- Vor Ort
- CNC-Steuerungen mit Datenoptionen
- Nachrüstsensoren an älteren Maschinen
- Segmentiertes OT-Netz & Firewall
Umsetzungsplan
Dieselben vier Phasen wie bei jedem unserer Projekte – so arbeiten wir.
- Wochen 1–2
Discovery
Bestandsaufnahme Maschine für Maschine – Steuerungen, installierte Optionen und Netzwerkanschlüsse – plus ein Blick darauf, wie Stillstände und Auftragsdaten heute erfasst werden.
- Wochen 3–4
Design & Architektur
Netzwerkdesign mit Ihrem IT- oder OT-Ansprechpartner, eine mit den Schichtleitern abgestimmte Liste der Stillstandsgründe und ein Anbindungsplan für jeden Maschinentyp.
- Wochen 5–14
Umsetzung
Zuerst geht eine Pilotzelle mit fünf bis acht Maschinen live, damit OEE-Regeln und Stillstandscodes an echten Daten justiert werden, bevor der Rest der Halle angebunden wird.
- Wochen 15–16
Launch & Übergabe
Anbindung der übrigen Maschinen, Schulung von Bedienern und Schichtleitern sowie Übergabe von Code, Gateway-Images und Runbooks.
Das Team
- Tech Lead mit Produktverständnis
- IIoT- & Edge-Entwickler
- Embedded-Entwickler (anteilig)
- Full-Stack-Entwickler
- OT-Security-Spezialist (anteilig)
- QA-Engineer
Compliance & Sicherheit
- Die Anbindungen in der Fertigung folgen dem Zonen-und-Conduits-Modell der IEC 62443: Maschinen bleiben in einem segmentierten OT-Netz, und nur das Gateway kommuniziert nach außen, über eine Firewall.
- Das Design ist rein lesend: Nachrüstsensoren bleiben außerhalb von Sicherheitskreisen, und nichts schreibt in die CNC-Steuerung, sodass die Sicherheitsfunktionen der Maschine unberührt bleiben.
- Maschinendaten, die mit Bediener-Logins verknüpft sind, können nach DSGVO und Arbeitsrecht zu Leistungsdaten von Beschäftigten werden; in manchen Ländern muss vor dem Go-live der Betriebsrat beteiligt werden.
- Je nach Größe und Produktportfolio Ihres Unternehmens kann NIS2 direkt greifen, und größere Kunden, vor allem aus der Automobilindustrie, geben ähnliche Sicherheitsanforderungen oft entlang der Lieferkette weiter; wir würden prüfen, was davon für Sie gilt.
Tech-Stack
- OPC UA
- MTConnect
- MQTT
- Go
- Python
- TimescaleDB
- TypeScript
- React
- Docker
Fragen, die wir oft hören
Unsere älteren Maschinen haben keinen Netzwerkanschluss. Lassen sie sich trotzdem überwachen?
Ja, auf einer grundlegenden Ebene. Ein Stromsensor am Spindelantrieb oder die Signale der Signalsäule, auf ein I/O-Modul verdrahtet, unterscheiden Lauf, Leerlauf und Alarm, ohne die Steuerung anzufassen. Programmnamen oder Spindellast bekommen Sie von diesen Maschinen nicht, eine ehrliche Auslastung aber schon.
Könnte darüber jemand unsere Maschinen fernsteuern?
Nein. Das Gateway liest nur Daten und schreibt nie in eine CNC-Steuerung, und die Maschinen bleiben in einem segmentierten Netz ohne eingehenden Zugriff aus dem Internet. Ein Fernwartungszugang zum Gateway läuft – falls Sie ihn überhaupt wollen – über ein VPN, das Sie kontrollieren und abschalten können.
Müssen wir unser ERP oder MES ersetzen?
Nein. Die Plattform meldet tatsächliche Zykluszeiten, Stückzahlen und Auftragsstatus an das System, das Sie bereits nutzen – über dessen API oder, bei älteren Systemen, per geplantem Dateiimport. Ziel sind bessere Daten in Ihrem bestehenden System, nicht ein weiteres System, das gepflegt werden muss.
Leistungen hinter diesem Blueprint
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