CWMC Insights 2020|06 - Umsetzung Industrie 4.0 mit SAP S/4HANA und SAP ME

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PRODUKTIVITÄT INTELLIGENT MAXIMIEREN.©
CWMC INSIGHTS 2020|06
INDUSTRIE 4.0 MIT SAP S/4HANA UND SAP ME

03.06.20202CWMC - CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG 2020 ©
EXECUTIVE SUMMARY
Sehr geehrte Damen und Herren,
Industrie 4.0 bietet vielfältige Möglichkeiten die Produktion effektiver und effizienter zu gestalten. Die
Fertigungssteuerung („Manufacturing Execution“) ist ein zentraler Baustein für die Digitalisierung Ihrer Werke.
Im Umfeld von SAP mit S/4HANA und ME sowie den umliegenden Systemen (SAP MII, SAP PCo) stellt die technische
Integration dieser verschiedenen Schichten eine große Herausforderung in der Einführung aber auch im weiteren
Betrieb und Wartung dar.
Die kommende Übersicht fasst für Sie die wichtigsten Punkte aus der Integration der verschiedenen Ebenen
zusammen.
Für Fragen, Anmerkungen und sonstige Anregungen stehen wir Ihnen herzlich gerne zur Verfügung.
Mit den besten Wünschen
Christian Wild
Executive Senior Managing Partner

INHALT
1 Voraussetzungen und neue Produktionsparadigmen
2 Einordnung MES in Industrie 4.0
3 Integrierte Geschäftsprozesse von SAP S/4HANA und SAP ME
4 Technische Integration von SAP S/4HANA und SAP ME

INHALT

VORAUSSETZUNGEN FÜR EINE ERFOLGREICHE EINFÜHRUNG VON INDUSTRIE 4.0
1 Fehlerfreie Stammdaten
▪ Master Data Management
▪ Sicherung der Datenqualität
▪ Daten Lifecycle Management
2Gut ausgebildete Mitarbeiter
▪ Zusammenhänge
verstehen und vernetzt denken
▪ Neue Technologien und Prozesse
effizient und effektiv nutzen
▪ Potenzial ausschöpfen
▪ Mitarbeiter als „Dirigent“
3
Schlanke und etablierte
Prozesse
▪ Einfachere Digitalisierung möglich
▪ Nutzung der Lean Management
Werkzeuge
▪ Prozesse vereinfachen
und beherrschen
4Standardisierte Schnittstellen
▪ Reduktion der Komplexität
▪ Einfachere Wartung und Ausbau
der Systeme in Zukunft
▪ Interoperabilität
zwischen den Ebenen
Vss.
I4.0

VERÄNDERUNG DER PRODUKTIONSPARADIGMEN DURCH INDUSTRIE 4.0
„Alt“ „Neu“
Zentrale Planung und Steuerung Dezentrale Selbstorganisation
Starre Wertschöpfungskette Ad-hoc Wertschöpfungsnetzwerke
Massenproduktion Individualisierung von Produkten
Anwesenheitspflicht Flexibilität der Arbeit
Proprietäre Systeme
Offene Schnittstellen und Protokolle,
Standards
Automatisierungspyramide Service-orientierte Netzwerke
Hierarchische Systematik Flexible und wandelbare Konzepte
Starre Systeme mit Customizing Dezentrale modulare Software
Datenbank und Software-Suiten Cloud und individuelle Apps

INHALT

REFERENZARCHITEKTURMODELL FÜR INDUSTRIE 4.0 (RAMI 4.0) ALS LANDKARTE
Quelle: ZVEI
Business
Functional
Information
Communication
Integration
Asset
Development Maintenance
Usage
Type
Production Maintenance
Usage
Instance
Connected World
Enterprise
Work Centers
Station
Control Device
Field Device
Product
Life Cycle Value Stream
IEC 62890
Hierarchy Levels
IEC 62264 / IEC 61512

MES SYSTEME INNERHALB VON RAMI 4.0
Functional
Information
Communication
Integration
Asset
Development Maintenance
Usage
Type
Production Maintenance
Usage
Instance
Enterprise
Work Centers
Station
Life Cycle Value Stream
IEC 62890
Hierarchy Levels
IEC 62264 / IEC 61512

INHALT

INTEGRIERTE GESCHÄFTSPROZESSE MIT SAP S/4HANA UND SAP ME (1/2)
Quelle: ZVEI
▪ Auftragseingang mit Konfiguration und Personalisierung
▪ Direkte Anpassung der Produktion anhand Konfiguration
▪ Produktionsplanung und –vorbereitung
▪ Operative Ausführung mit direkter Integration der
Produktionsanlagen
▪ Analyse der Daten in Echtzeit oder nachgelagert z.B.
vorbeugende Wartung, Qualitätsanalysen und Genealogie
▪ Losgröße 1
▪ Schnelle Reaktionsfähigkeit
▪ Hohe Flexibilität
▪ Hohe Transparenz
▪ Produkt-Tracking
NahtloseProzessintegration
vomAuftragseingangbiszur
Historienanalyse

INTEGRIERTE GESCHÄFTSPROZESSE MIT SAP S/4HANA UND SAP ME (2/2)
Prozesse SAP Umfeld Funktionalitäten und Daten
Fertigungsabläufe
Produktions-
steuerung
Integration Fertigungsanlagen
und Maschinen
Integration
Automatisierung und
Steuerungen
Geräte-
anbindung
Daten-
Historie
PLC /
SPS
SCADA Sub Systeme
RFID,
Sensoren
Waagen, Prüfgeräte
SAP S4/HANA
SAP ME / SAP MII
SAP PCo
Maschinensteuerung
▪ Materialplanung (MRP)
▪ Fertigungsauftrag (FAUF)
▪ Serialnummern
▪ Qualitätsdaten je Serialnummer
▪ Auftragsrückmeldungen
▪ Material- & Anlagenverwendung
▪ Shop Floor Item (SerialNr.)
▪ Produktionsparameter
▪ Nächster Vorgang
▪ IST-Parameter aufzeichnen
▪ Toleranzprüfung
▪ Entscheidung über Conformance
/ Non-Conformance
▪ Zuordnung SAP ME
Vorgabewerte zu Daten-
punkten der Steuerung
▪ Zuordnung von IST-Daten der
Steuerung zu ME-Datenbereichen
(Data Collection)
▪ Sensoren erkennen Werkstück
▪ Anfrage der passenden
Vorgabewerte von SAP ME
▪ Maschine meldet Fertigstellung
und erfragt nächsten Vorgang

INHALT

CONNECTED MANUFACTURING MIT SAP S/4HANA UND SAP ME
Quelle: SAP
SAP Cloud
Platform
SAP Integrated
Business Planning
SAP Predictive
Maintenance
and Service
SAP Distributed
Manufacturing
SAP Asset
Intelligence Network
SAP S/4HANA
SAP ME
On-Premise/
Cloud Logistik
Prozess- und
Produktionsplanung
Produktions-
bereiche
Maschinenebene
DCS
PLC
MES
Lokale
DB
Werks-
daten
Produktions-
Historien
LMS SCADA/HMI Sensoren

INTEGRATION DER AUTOMATISIERUNGSEBENEN VON S4/HANA, ME UND OPC UA
Quelle: SAP
SAP S4/HANA
SAP ME / SAP MII
SAP PCo
Maschinensteuerung
▪ Arbeitsplan
▪ Stückliste (BOM)
▪ Produktvarianten-Konfiguration
▪ Produktionsfortschritte
▪ Serialnummern
▪ Prüfmerkmale pro Charge
▪ Auftragsrückmeldung
▪ Bestandsaktualisierung, Equipment Verwendung
▪ Verwaltung von
Produktionsdetails
▪ Detailliert und flexibel
▪ PSN für jeden Schritt
▪ IST-Parameter aufzeichnen
▪ Toleranzprüfung
▪ Entscheidung über Conformance / Non-
Conformance
▪ Mapping der Produktionsdetails
auf die PLC-Kontrollparameter
▪ Orchestrierung der
Maschineneinheiten
(Ereignisse, Aktionen)
▪ Leere Warenträger verfügbar
▪ Anfrage der Auftrags- und
Kontrollparameter vom MES
▪ Maschineneinheit informiert über
die Job-Fertigstellung und fragt
nach dem nächsten Vorgang

TECHNOLOGISCHE WERKZEUGE FÜR PRODUKTIONSMITARBEITER
AR/VR Mensch-Maschine
Interaktion
Mobilgeräte
Papierlose
Umgebung
Internet-
konnektivität
„Dirigent“

BAUSTEINE DER SAP MII WORKBENCH
Quelle: SAP
SAP ME / SAP MII
MEINT Customizing Maschinenschnittstelle
Integration von Nicht-
SAP-Systemen
Input/Output Usecases Low Queue

SCHEMATISCHER AUFBAU DER SAP MII MASCHINENSCHNITTSTELLE
Quelle: SAP
Usecase
Transaktionslogik
Input
Output
Nicht-SAP
SAP ME
SAP S/4HANA
Maschine POD
SAP Plant
Connectivity
Maschine
SOAP
SOAP
SOAP
SOAP, ODBC, etc.
SOAP
SOAP
WS-Interface
Flat File
OPC Interface
SAP MII

SAP MII ALS TECHNISCHES BINDEGLIED ZWISCHEN DEN TECHNISCHEN HIERARCHIEEBENEN
Quelle: SAP
SAP S/4HANA
SAP PI
SAP
MII
Business Logic
Mfg operations bus
▪ Message / event
▪ Monitoring
Inspection /
Equipment
Testing
Weigh
scales
Plant
historian
HMI MES
SCADA /
DCS
Plant data
collection
RFID sensors
bar codes
Device
integration
Plant
collaboration
Plant
automation
SAP
ERP
DCS PLC …
Industrial ethernet, field bus
OrchestrationCompositionExecution
SAP PCo
Composites
Process Integration
Conector
JRA/Jco, IDOC,
RFC, BAPI, WS
TCP/IP, HTTP, WS
▪Aspen Tech IP21
▪Wonderware InSql
▪Wonderware Alarm
Suite
▪OSI Soft
▪GE Fanuc Proficy
Historian
▪Honeywell, Siemens
(OPC UA)
▪Citect
▪Modbus
▪IP21
▪ODBC
▪OLE DB
▪OPC A&E
▪OPC DA
▪OPC HAD
▪OPC UA
▪File Monitor
▪Socket
▪SDK for aditional Agents
Connectors

SAP PLANT CONNECTIVITY ALS GATEWAY
Quelle: SAP
HCP
REST-WS
WebSocket-
Client
Andere
Pco-Instanz
OPC UA
SAP MII
Proprietär
(TCP/IP, SOAP-
WS)
SAP ME
SOAP-WS,
ODATA-WS
SAP EWM
Socket
SAP ESP
Proprietär
(TCP/IP)
SAP Plant Connectivity (PCo)
Geräte, SPS, Data-Historians…
SAP Business Suite
SAP NetWeaver AS ABAP
RFC, SOAP-WS, ABAP
Push Channels
(WebSocket)
HANA
ODBC, ODATA,
REST
Unterstützte Protokolle: OPC UA, OPC DA, OPC HDA, OPC A&E, Citect, IP21, OSIsoft PI bzw. OSIsoft Asset Framework,
Proficy Historian, File-Monitor, ODBC, OLE DB, Socket, Modbus TCP sowie ein SDK (Software Development Kit) für
herstellerspezifische Protokolle im Rahmen von Projektlösungen (z.B. ifm Line Recorder, UDP, RFC1006, Euromap 6x,
Atlas Copco Open Protocol etc.)
CS/PLC MES Plant DB
PlantData
Collection
Plant
Historian
Wireless
Integration
LIMS
SCADA(
HMI
Environmental Building
Management
Sensor

PROZESSE UND INTEGRATIONSSZENARIEN MIT SAP PLANT CONNECTIVITY
Quelle: SAP
Quesllsystem (Maschine)
Maschinent-Tag
(Datenpunkt)
SAP Plant Connectivity
Zielsysteme
(SAP MII, ME, S/4HANA)
Benachrichtigung Query
Maschinent-Tag
(Datenpunkt)
Protokollkonvertierung und Zuordnung von Quell-/Zielsystem
Benachrichtigungszustellung,
Puffermechanismen,
Filter/Regelwerk etc.
Query-Interface (Read/Write)
Transaktion Datenbank Tag-Query
Dashboards, AnwendungenAuswertungen, Alarme etc.
S/4HANA
PM
MM
PM
MM
Synchrone Serviceaufrufe3
1 2
Puffer und Orchestrierung

CWMC – CHRISTIAN WILD MANAGEMENT CONSULTANTS UG
RHEINSTRAßE 44
76467 BIETIGHEIM
WWW.CWMC.BEST
KONTAKT@CWMC.BEST
+49 7245 9473443
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