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AUS ALT MACH‘ IIOT

Fabrik 4.0 - oder: wie der bestehende Maschinenp­ark endlich vernetzt werden kann.

- VON ANJA MUTSCHLER

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.

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ANJA MUTSCHLER DIE AUTORIN ist EU Regional Marketing Manager für die Softeq Developmen­t Gmbh

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