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Das IOS-MES folgt den Paradigmen einer REST-Architektur, sodass unterschiedliche Programme und Prozesse mit Hilfe von Nachrichten kommunizieren.  

Grundsätzlich lassen sich diese einzelnen Programme auf Basis Ihrerer Aufgaben in Ebenen zusammenfassen. Die untere Treiberebene ermöglicht die Kommunikation mit Maschinen, Peripherien, SPSen oder anderen Sensoren. Die verschiedenen Maschinenanbindungen werden von sogenannten Prozessdatenerfassungs-Servern (PDE) gruppiert, welche die abgefragten Daten zunächst lokal speichern. Einmal von diesen PDE-Servern gespeichert, werden die Daten sicher innerhalb des IOS-MES weitergeleitet. Dadurch kann auf dieser Ebene eine ausreichende Datenhaltung konfiguriert werden (in der PDE-Ebene können unverdichtete Daten bis zu mehreren Monaten vorgehalten werden). Dies ergibt beispielsweise im Fall einer 100%-Dokumentation die erforderliche Sicherheit gegenüber dem Verantwortungsbereich IT. Im Falle von Systemausfällen wie Datenbankausfällen oder gelegentlich nötigen Wartungsarbeiten an der EDV werden die erfassten Daten einfach auf der PDE-Ebene gepuffert und später an die Services weitergeleitet.

In der Service-Ebene werden die Businessobjekte verwaltet und aktualisiert. Service-Sammlungen wie zu der Maschinendatenerfassung werden auf der Service-Ebene über TCP/IP-Ports bereitgestellt. Kleinere Aufgaben werden in sogenannten Microservices abgebildet. Diese Services kommunizieren über einen IOS-eigenen Webserver namens Janus mit Web-Apps oder mit den Abstraktionslayern der Datenbank. 

Wie im folgenden Bild zu sehen, können mehrere einzelne Programme und Prozesse pro Ebene existieren. All diese Programme kommunizieren über TCP/IP und können auf dieser Basis auf verschiedenen Rechnern verteilt werden. Die folgende Grafik soll dies an einem Beispiel erläutern:

Auf Basis dieser Softwarearchitektur sind vielfältige Verteilungen des IOS-MES denkbar. Eine typische und eher klassische Aufteilung ist die Trennung von Datenbank- und Applikationsserver. In dieser Konstellation werden alle Programme / Prozesse wie sie in der Grafik dargestellt werden auf einem Server ausgeführt. Die Datenbank wird auf einem anderen Server installiert.

Diese klassische Architektur ist in vielen Fällen sinnvoll, stößt aber bei der 100%-Dokumentation von dokumentationspflichtigen Teilen deutlich an Ihre Grenzen. Bei der Überwachung von komplexen Fertigungsinseln oder komplexen Automatisierungen nutzt IOS die Vorteile des verteilten Systemes voll aus und trennt mit linuxbasierten Industrie-PCs die Anlagennetze vom Produktionsnetz. Treiber und die Prozessdatenerfassung für die jeweilige Anlage findet bereits im Anlagennetz statt. Im Produktionsnetz werden damit nur noch harmonisierte Nachrichten im IOS-Standardformat übertragen. Bei Ausfällen des Produktionsnetzes können auch dokumentationspflichtige Teile weiter produziert werden. 

Ein weiterer Anwendungsfall ist die Anbindung von entfernten Hallen oder Standorten mit einer schwankenden Netzwerkverbindung. Hier findet die Prozessdatenerfassung bereits in den vom Server entfernten Standorten auf einem kleinen Server statt. Die Daten werden gepuffert, daher gehen auch bei schwankenden Netzwerkverbindungen keine Daten verloren.

Das IOS-MES ist somit auch bei anspruchsvollen Infrastrukturen ein System, das höchsten Ansprüchen gerecht wird.