Industrie 4.0 ten top. Siemens, Quinaptis en Thomas More bewijzen dat het geheel meer is dan de som van de delen

26-09-2019

In een magazijn worden automatische kranen vaak aangestuurd door programmeerbare controllers (PLC’s).  In datzelfde magazijn kunnen de voorraden beheerd en goederenstromen gepland worden met SAP EWM software. Om PLC’s en SAP’s EWM op een veilige, efficiënte en accurate manier te koppelen, verenigden Siemens, Quinaptis en de Thomas More Hogeschool in Geel hun krachten. Hun oplossing is baanbrekend. Het bewijs dat één plus één echt drie kan zijn.

Een optimaal gebruik van een continue stroom aan data uit verschillende bronnen kan voor een optimale werking van een magazijn zorgen. Er is wel een probleem: de logistieke wereld (het beheren van het magazijn en zijn voorraden met SAP EWM software) en de automatiseringswereld (het besturen dan de kranen met PLC’s) zijn gescheiden. Het koppelen van beide maakt nochtans een enorme efficiëntieslag mogelijk. Denk aan het voorbereidende werk dat kranen op eigen houtje ‘s nachts zouden kunnen doen, om overdag tijd te winnen.

Als SAP-specialist werkt Quinaptis al een tijdje aan het verbeteren van de werking van geautomatiseerde magazijnen door onder meer bepaalde taken te plannen en de kranen vooraf bepaalde bewegingen te laten uitvoeren. “Wij werken al langer aan een oplossing om voorraadbeheer en procesautomatisering te koppelen en beide softwares met elkaar te laten ‘praten’, hoofdzakelijk via SAP’s Material Flow System (MFS). Maar als SAP-specialist hebben we slechts beperkte kennis in huis op gebied van automatisatie. Wij zijn dan ook gaan aankloppen bij Siemens, de marktleider inzake PLC’s, om die twee werelden samen te brengen”, vertelt Dieter Baert, Logistics Consultant SAP bij Quinaptis.

Samen met An Lietaert, specialist automatisatie bij Siemens België, onderzochten zij verschillende pistes om de koppeling tussen SAP EWM en de PLC  te bewerkstelligen. “Ik stelde voor om dat aan de hand van ‘Virtual Commissioning’ te doen”, zegt ze. Virtual Commissioning  is het virtueel laten proefdraaien van een machine, installatie of in dit geval een geautomatiseerd magazijn, nog voor de oplevering gebeurt. Men creëert een ‘digital twin’ van de installatie om, nog voor de inbedrijfstelling, eventuele fouten te  ontdekken en te ‘debuggen’. “Zo’n digitale tweeling kan men realiseren met de Siemens  NX MCD software, in dit geval in combinatie met een PLC-SIM advanced software gebaseerd op een Siemens PLC (SIMATIC S7-1500)”, legt ze uit.

Quinaptis en Siemens zouden dus een reële én een virtuele versie van een magazijn uitwerken, waarbinnen SAP EWM en PLC zouden communiceren en samenwerken. Geen eenvoudige taak. De twee partners kwamen bij Frank Peeters terecht, lector procesautomatisering aan de Thomas More Hogeschool in Geel, waar werken met PLC’s al jaren een belangrijk onderdeel van de opleiding professionele bachelor elektromechanica is.  Hij zocht twee studenten die voor hun bachelorproef deze dubbele uitdaging wilden aangaan. “Deze was niet min, omdat de studenten geen kennis hadden van de NX-MCD software en nog minder van SAP software. Gillian Stevens en Stef Dierickx namen de handschoen op”, zegt Frank Peeters.

In februari werd een volwaardig projectteam samengesteld, dat bestond uit twee experten van Quinaptis, twee van Siemens en de twee studenten. “De kennis van Siemens PLC’s was al aanwezig. Eerst kregen we een week opleiding NX-MCD bij Siemens. Daarnaast gaf Quinaptis technische ondersteuning op gebied van SAP EWM”, aldus de studenten.

Er werd beslist om het concept zowel via HiL (Hardware-in-the-Loop)  als SiL (Software-in-the-Loop) uit te werken en te testen. Met andere woorden zou men het probleem zowel hardwarematig aanpakken als softwarematig. Maar omdat het uittesten in een echt magazijn – de hardware – moeilijk te verwezenlijken is, werkten de studenten met een automatisch miniatuurmagazijn van Fischer Technik, aangestuurd door een PLC. “Dat moest voor de tastbare ‘proof of concept’ dienen. Parallel daarmee gingen we aan de slag met NX-MCD software om er ook een digitale versie -de ‘digital twin’- van te creëren”, legt Stef Dierickx uit.

“Eerst hebben we dankzij het miniatuurmagazijn de communicatie tussen de SAP software en de PLC computer verder uitgewerkt en verfijnd. Daarnaast hebben we het magazijn virtueel gereproduceerd. Dat maakte het mogelijk om fouten veel sneller te ontdekken en op te lossen. We konden ook fouten simuleren en zo proactief debuggen ”, voegt Gillian Stevens toe.

Het resultaat van deze aanpak was bijzonder succesvol. Ze leverde een werkbare proof-of concept op. “Met de NX-MCD simulatietool hebben we niet alleen kunnen verifiëren dat de communicatie SAP EWM/PLC werkt, maar ook dat het concept schaalbaar is en toepasbaar in een echt magazijn, met echte kranen”, zegt Stef Dierickx.

“Meer nog: hetzelfde concept kan worden gebruikt voor de communicatie tussen SAP EWM en PLC’s om andere magazijntoestellen aan te sturen, zoals Automated Guided Vehicles (AGV’s) en robots”, voegt Dieter Baert toe.

Alle drie de partijen zijn bijzonder tevreden over deze geslaagde samenwerking.

“Wij hebben enorm veel bijgeleerd, zowel op gebied van SAP EWM als van NX-MCD. We zijn Siemens en Quinaptis dankbaar omdat ze ons veel vrijheid – maar ook verantwoordelijkheden – gaven in de samenwerking”, zeggen de studenten. Hun zeer sterke bachelorproef werd beloond met een 17/20. “Zo’n samenwerking is zeker voor herhaling vatbaar”, valt Frank Peeters in.

“Een project softwarematig aanpakken werkt vaak sneller en doeltreffender. Het project bewees ook dat kennisuitwisseling tussen partijen uit verschillende werelden een vruchtbare kruisbestuiving oplevert: het geheel was hier duidelijk meer dan de som van de delen”, stelt An Lietaert.

“Quinaptis heeft dankzij deze samenwerking ervaring opgedaan met Virtual Commissioning. Maar de kruisbestuiving was vooral belangrijk op gebied van de PLC en de aansturing ervan via SAP MFS. In de toekomst zal dat de communicatie tussen onze SAP-specialisten en PLC-experts van Siemens verbeteren, wat de ontwikkeling van marktklare oplossingen zal versnellen”, zegt Dieter Baert tot slot.

• Meer informatie over Quinaptis via www.quinaptis.com.
• Meer informatie over Thomas More Campus Geel via www.thomasmore.be
• Meer informatie over Virtual Commissioning en Siemens PLC’s via www.siemens.be/industrie
• Contact Siemens: An Lietaert – an.lietaert@siemens.com en Francis Gheldof – francis.gheldof@siemens.com