Webgebaseerde aansturing en opvolging van het automatisch magazijn

Warehousing anno 2012: web intelligence for all

Bedrijfssystemen volgen al jaren de meest recente trends op vlak van web en ICT. Tijd dat ook de productiesystemen meegroeien met deze evoluties. Echter: hoe kunnen al de verschillende evoluties op vlak van IT, functionaliteit en standaardisatie gecombineerd worden? En hoe baat de markt hierbij? In het bijzonder KMO’s die de oude, logge systemen niet kunnen implementeren omwille van te hoge kosten en instap drempels. Deze masterproef biedt hierop een antwoord door een Warehouse Management System te ontwikkelen volgens de nieuwe, moderne visie.

WAREHOUSE MANAGEMENT SYSTEM

Een Warehouse Management System (WMS) wordt gezien als de overkoepelende systeemlogica die alles rond voorraad- en magazijnacties beheerst. De definitie is zeer ruim, in die zin dat een WMS zowel een kleine applicatie kan zijn die een klantenorder omzet in een werklijst, als een groot systeem dat alle automatische kranen en magazijnpersoneel aanstuurt. Sinds enkele jaren ondergaan bedrijfssystemen grote technologische en conceptuele evoluties. Lichtere, webgebaseerde, meer modulaire en gestandaardiseerde applicaties vervangen meer en meer de logge maatwerkoplossingen. Hierbij relevante technologieën en concepten zijn Service Oriented Architecture (SOA), Business Process Management (BPM), Enterprise Service Bus (ESB) en web services. Administratieve applicaties (bv. boekhoudkundige systemen) evolueren al enkele jaren volgens deze web gerichte trend, nu volgen ook de productiesystemen. Er wordt onderzocht of deze tendensen te combineren zijn en zich laten vertalen in een praktisch werkend geheel.

ISA- 95
De toenemende trend naar standaardisatie vindt weerklank in de 95ste standaard van de International Society of Automation (ISA). Het doel van deze standaard is om de activiteiten en interacties van de productielaag te ontleden en te beschrijven, alsook de communicatie van deze laag met hoger gelegen systemen te standaardiseren. Voordeel hiervan is dat een eerste algemene en abstracte blauwdruk verkregen wordt voor de vereiste productiesystemen.

DOELSTELLINGEN
Het doel van dit project is tweeledig. In een eerste luik wordt getracht een generisch WMS te ontwikkelen, gebouwd volgens een moderne architectuur en voorzien van recente webgebaseerde technologie. Dergelijk algemeen systeem heeft als voordeel dat de uiteindelijke architectuur veel flexibeler, meer overdraagbaar en meer uitbreidbaar is. Recente onderzoeksresultaten van de interne Howest onderzoeksgroep XiaK (eXpertisecentrum industriële automatisering Kortrijk) rond productiesoftware geven aan dat dergelijke modulariteit uiterst belangrijk is voor softwaresystemen, zeker op maat van kleine en middelgrote ondernemingen (KMO). In een tweede luik wordt dit generisch model praktisch uitgetest door middel van een case study op een magazijn schaalopstelling in het lab van XiaK. Hierbij worden, net als bij een case in bijvoorbeeld een KMO, (bijzondere) eisen en gewenste functionaliteiten opgegeven. Het WMS moet ook enkele didactische onderwerpen rond ‘intelligent warehousing’ kunnen demonstreren.

RESULTATEN
Allereerst was een uitgebreide literatuur- en marktstudie noodzakelijk om de juiste componenten te kiezen. De nadruk hierbij lag op eenvoud en low-cost. Het totale model staat weergegeven in figuur 1. De structuur wordt kort overlopen. In het generisch model is een operator interface (1) voorzien vanwaar verschillende opdrachten gestart kunnen worden. De keuze voor de te implementeren handelingen waren het resultaat van een extensieve marktstudie. Deze niet-gestandaardiseerde acties en data input worden via de Manufacturing Service Bus (MSB) (2) vertaald naar standaard ISA-95 modellen en attributen. Op hun beurt worden deze elementen in de Operational Data Store (ODS) (3), de centrale database component, opgeslagen. De Service Map (5) is een verzameling web services die diensten en data aanbieden. Voor een breed gamma aan mogelijke toepassingen zitten hier allerlei services in vervat. Het resultaat is dat er, zowel in de Service Map component als in het ODS systeem, een zeer ruim landschap aan services beschikbaar is. Het mooie hieraan is dat, afhankelijk van de specifieke case, afhankelijk van de gewenste functionaliteit, deze services kunnen gecombineerd worden om tot een bepaald proces te komen. Dat is de taak van  de Business Process Management (BPM) component (4) (figuur 2). Deze structuur levert een zeer generieke en modulaire manier van werken. Een OPC XML-DA server (6) zorgt ten slotte voor de koppeling met de fysische opstelling.

BESLUIT EN VERDER POTENTIEEL

De implementatie van een ISA-95 compatibel systeem wordt algemeen als zeer complex ervaren, vandaar het geringe aantal gestandaardiseerde systemen. Bovendien brengt het laten samenwerken van verschillende nieuwe webtechnologieën tal van moeilijkheden met zich mee. Desalniettemin werd een werkend geheel bekomen, dat aan de doelstellingen voldoet. De verschillende componenten en implementaties volgen perfect de conceptuele lijn van het generisch model. Het pakket leent zich bovendien goed tot toekomstige uitbreidingen.

De ontwikkelingen binnen dit project zijn vooral gericht op de KMO markt. Om hun concurrentiepositie te vrijwaren, hebben KMO’s baat bij een magazijnbeheer toepassing. Echter, veeleer heerst de verouderde visie dat een WMS pakket groot en log is en daardoor te duur. Projecten als deze bewijzen dat dit helemaal niet het geval is: een low cost, modulair en flexibel pakket biedt een lage implementatietijd tegen een beperkte kost. De ISA-95 standaard levert immers een abstracte analyse van de volledige tussenlaag, terwijl de nieuwste IT-trends de nodige componenten en data uitwisseling verzekeren. In dat opzicht lijkt voor dergelijke concepten zeker marktpotentieel weggelegd. Het biedt KMO’s een grotere concurrentiekracht en verhoogde optimalisatie.

SAMENWERKING EN EVOLUTIE

Dit masterproef project werd gestart vanuit de Hogeschool West-Vlaanderen. De volledige ontwikkeling gebeurde onder begeleiding van dr. ing. Johannes Cottyn binnen het eXpertisecentrum industriële automatisering Kortrijk (XiaK). De masterproef ging door in samenwerking met het bedrijf Ninety-Five, dat een vitale technische component leverde voor het totaalmodel. Ook in het conceptueel uitdenken van de modellen en connecties speelde de bedrijfsleider, dhr. Marc Blekkink, een cruciale rol. 

Ondertussen werd de masterproef met succes voor een academische en industriële jury verdedigd, waarbij een zeer hoge score toegekend werd. Het project werd tevens ingeschreven voor de Innovation Award 2012, waarbij het project is genomineerd voor de finale ronde, die volgt op woensdag 7 november.

In het vaktijdschrift ‘Automatie’, verspreid in België en Nederland, werd in de editie van September tevens een uitgebreid artikel gepubliceerd over het project en de meerwaarde ervan.