AUS ALT MACH‘ IIOT
Fabrik 4.0 - oder: wie der bestehende Maschinenpark endlich vernetzt werden kann.
Fabrik 4.0 - den bestehenden Maschinenpark endlich digital vernetzen - so funktioniert die Nachrüstung von Altgeräten
Sensoren, Hardware, Software und eine Konnektitivätslösung sind unerlässliche Elemente, um aus einer bestehenden Maschine eine vernetzte Maschine zu machen.
WIE NACHRÜSTUNG VON ALTGERÄTEN FUNKTIONIERT
Der Trend Remote Maintenance - nur ein Beispiel, das zeigt, wie stark die Corona-pandemie die digitale Transformation im Industriebereich forciert: Sei es mit Drohnen oder Sensoren - technisch ist Fernwartung längst kein Hexenwerk mehr. Mckinsey prognostizierte Anfang des Jahres 2020 ein Umsatzpotenzial der vierten industriellen Revolution (4IR) von bis zu 3,7 Billionen Dollar. Laut der Unternehmensberatung gehören 3D-druck, künstliche Intelligenz, Robotik und das industrielle Internet der Dinge (IIOT) zu den wichtigsten transformativen Technologien, die die Fertigungsindustrie ankurbeln. Gleichzeitig sind, global betrachtet, bislang nur 15 Prozent der Fabriken an das Internet angeschlossen.
Besonders Deutschland als Land der Ingenieure tut sich schwer damit, komplett auf eine Industrie 4.0 umzustellen. Die Trends zu Industrial Industry of Things (IIOT) kommen aus Asien und Nordamerika. Teil der Problematik ist, dass es hierzulande sehr viele Industrieunternehmen mit alten Maschinen gibt, die treu ihre Dienste leisten und erhalten bleiben sollen. Aber sie sind nicht vernetzt.
Zu den größten Hindernissen auf dem Weg zur Fabrik 4.0 zählen 1. Ein alter Maschinenpark, der teilweise noch nicht abgeschrieben ist
2. Skepsis gegenüber den neuen Technologien
3. Fehlendes Fachwissen bei den Industrieunternehmen selbst
4. Fehlendes Budget für aufwändige Umrüstungsprojekte
Gibt es für Industrieunternehmen also einen Weg zur Smart Factory ohne beträchtliche Vorabinvestitionen?
Um alte Maschinen als Datenquelle einzusetzen, müssen sie beispielsweise mit Sensoren ausgestattet werden, die Daten sammeln. Diese werden über ein spezielles Iot-gateway in eine Cloud überspielt und mit spezifisch dafür entwickelten Softwarelösung auswertbar gemacht. Das heißt: Sensoren, Hardware, Software und eine Konnektitivätslösung sind unerlässliche Elemente, um aus einer bestehenden Maschine eine vernetzte Maschine zu machen.
Diese cloudbasierte Sensordatenanalyse hilft Unternehmen unter anderem dabei, missbräuchliche Gerätenutzung zu vermeiden, Maschinenausfälle vorherzusagen und Abfall zu reduzieren.
Ein Beispiel aus der Kunststoffbranche: Krammer Technologies bietet eine
sensorbasierte Remote-maintenance-lösung für die Hersteller von Kunststoffformteilen. Die Sensorvorrichtungen erkennen automatisch falsch ausgerichtete Formen und überwachen die Kühlung der Geräte. Die Daten werden über ein Iot-gateway sicher in die Cloud übertragen. Die Bediener von Spritzgießmaschinen können so Kunststoffabfälle und Überspritzungen reduzieren und Schäden an Gussform und Holmen verhindern.
Erforderliche Komponenten, um Altgeräte erfolgreich zu vernetzen:
Sensoren: In der Regel batteriebetrieben.
Sie messen und übermitteln drahtlos wichtige Leistungskennzahlen an die Iot-gateway-geräte. Zu den gängigsten Arten von Industriesensoren gehören Spannungs-, Temperatur-, Vibrations-, Druck-, Feuchtigkeits- und Schallpegelsensoren.
Iot-gateways: Das kritische Hardware-element,
das die Daten aus den Sensoren in die Cloud überträgt. Ist auch eine Back-up-lösung für den Cloud-server, falls dieser zu langsam arbeitet (bei zu großer Datenlatenz). Es muss also besonders intelligent und sicher gebaut sein.
Datenspeicherung und -analyse:
Üblicherweise eine Datencloud mit Analysefunktion. Es gibt gängige Iiot-plattformen wie PTC Thingworx. Oder das Unternehmen baut eine kundenspezifische Lösung auf der Basis von AWS, Microsoft Azure oder Google Cloud. Ein Business Analyst kann helfen, zu entscheiden, ob es besser ist auf eine vorkonfigurierte oder benutzerdefinierte Lösung zurückzugreifen.
Daten-visualisierung: Das Software-herz
einer Iiot-lösung: Es empfiehlt sich eine individuelle Lösung, die auf dem Desktop, mobil oder auf spezifischen Endgeräten funktioniert. Neben der Anzeige von Gerätezustandsund Leistungsdaten können diese Tools oft auch die von externen Anwendungen abgerufenen Informationen visualisieren. Zu letzteren gehören Fertigungsausführungssysteme (MES), Qualitätsmanagementsoftware (QMS) und Enterprise Resource Planning (Erp)-lösungen.
WELCHE ROLLE SPIELT DER MASCHINENHERSTELLER?
Der Originalgerätehersteller (OEM) kann, muss aber nicht der Partner auf dem Weg in die Smart Factory sein. Idealerweise gibt es ein eigenes IIOT-KIT vom OEM selbst - wie es beispielsweise Bosch, SKF oder Festo anbieten. Falls der Hersteller generell oder für die avisierte Maschine keine Lösung anbietet, empfiehlt sich die Partnerschaft mit einem spezialisierten Technologieunternehmen. Beispiele sind: Bosch Cross Domain Development Kit (XDK), HARTINGS Digital Retrofit Kit oder die (bereits erwähnte) Datenanalyseplattform für Spritzgießanlagen von Krammer Technology und Softeq.
Möglich und bisweilen sinnvoll ist auch, It-entwicklungsdienstleister zu beauftragen, die spezifische Dienstleistungen im Bereich der Industrieautomation anbieten, kundenspezifische Iiot-lösungen für ihre Produktionslinien zu entwickeln, die von der Business Analyse bis zum Piloten alle Schritte fachkundig begleiten und entwickeln.
BEISPIEL: REMOTE MAINTENANCE
Ein kritisches Thema für Industrieunternehmen ist die Wartung ihrer Maschinen. Remote Maintenance ist also ein gutes Beispiel, wie eine Fabrik sich auf den Weg machen kann, eine Smart Factory zu werden. Neben den sensorbasierten Möglichkeiten setzen sich, besonders bei großen, schwer zu erreichenden Industrieanlagen, Drohnen durch. Auch die Energie- und Baubranche profitieren von
Drohnen, die eine bildgestützte Analyse der zu inspizierenden Industrieanlagen ermöglicht.
Ein drohnenbasiertes Remote-maintenance-konzept ist wesentlich abhängig von der Ausstattung der Drohne mit ausreichend großen Batterien (mindestens 15 Minuten Ladekapazität), Sensoren und 4K-kameras. Weitere wichtige Komponenten umfassen die Auswertungssoftware, die beispielsweise Bildstitching beherrschen muss und drahtloser Übertragungstechnologie. Das Fehlen von 5G und strenge Eu-regularien zum Betrieb von Drohnen erschweren allerdings bislang den breiten Einsatz von Drohnen zumindest in Europa.
FAZIT
Nur, wenn Fabriken neu gebaut werden, ist es möglich, gleich eine Smart Factory aufzubauen - wie DHL mit seinen Smart Warehouses. Ansonsten ist die Nachrüstung ein probater Weg, alte, aber gut funktionierende Maschinenparks effektiv aufzurüsten und zu Datensammlern zu machen. Nachrüstsätze, drahtlose Sensoren und Cloud-dienste, die wenig Anpassung erfordern, erleichtern den Einstieg in das industrielle Internet der Dinge. Bei der Planung eines Industrie-4.0-projektes sollten produzierende Unternehmen jedoch mit den Geschäftszielen beginnen und die für den Fabrikbetrieb kritischen Geräte identifizieren.