Bild: Phoenix Contact
Durchgängig digitalisierte Maschinen

Die Digitalisierung eröffnet zahlreiche Chancen. So kann der Maschinenbau langfristig wettbewerbsfähig bleiben, indem sich seine Maschinen einfach und schnell an sich ändernde Kundenwünsche anpassen lassen. Neben dem Einsatz neuer Technologien in der Fertigung und Verwaltung muss der Maschinenbauer zudem einen Mehrwert in der digitalen Wertschöpfungskette seiner Kunden schaffen. Vorhandene Daten lassen sich beispielsweise für eine vorausschauende Wartung nutzen.

 

Die Welt wird immer digitaler, intelligenter und flexibler. Das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 zeigt in diesem Kontext Lösungen auf, wie komplexe Herstellungsprozesse mit neuen Technologien optimiert werden können. Durch die Verbindung von Menschen, Objekten und Systemen entstehen dazu dynamische, sich selbst organisierende Wertschöpfungsnetzwerke. Wenn sich während der Produktion die Konfiguration oder die zu fertigende Menge ändert, reagiert das adaptive Industrie 4.0-System jetzt sofort mit einer entsprechenden Anpassung des Herstellungsprozesses. Das ist einer der Kerngedanken der intelligenten Produktion von morgen.


Phoenix Contact setzt Industrie 4.0 in den eigenen Fertigungslinien um. Denn ohne die durchgängige Digitalisierung wäre die Herstellung von Losgröße 1 zu den Kosten einer Massenproduktion gar nicht möglich. Dafür greifen virtuelle und reale Welt zunehmend ineinander. Die Vorteile einer nahtlosen Verwendung digitaler Daten erstrecken sich über den gesamten Lebenszyklus einer Komponente oder Maschine – von der Auswahl und dem Engineering über die Konfiguration, Installation und Inbetriebnahme bis zum Betrieb und der Wartung. Ein solch umfassender Nutzen bedingt jedoch durchdachte Konzepte, die unter anderem ein übersichtliches Leistungsspektrum sowie je nach Sinnhaftigkeit eine hohe Flexibilität des Endprodukts bieten. Diese Ansätze basieren auf der durchgängigen Verfügbarkeit digitaler Produktdaten in jeder Phase des Lebenszyklus. Heute fällt während des Engineering-Prozesses ein erheblicher Aufwand an, um Daten aus einem in ein anderes Format zu überführen. Erübrigt sich eine solche Transformation, lässt sich schon in diesem Prozessschritt viel Zeit einsparen.

 

Immer auf dem aktuellen Informationsstand sein


Im industriellen Umfeld nimmt der Wunsch nach individuellen Produkten ebenfalls zu, weil sie zu einer höheren Qualität und/oder geringeren Kosten der Gesamtlösung beitragen können. Als Beispiel seien Trennverstärker genannt, die sensible Messwertsignale störungsfrei von der Sensor- bis in die Steuerungsebene übertragen. Aufgrund der hohen Signalvielfalt sowie unterschiedlicher applikativer Anforderungen stellt Phoenix Contact die Trennverstärker teilweise als konfigurierbare Varianten in einer Produktionsanlage her, die nach Industrie 4.0-Gesichtspunkten arbeitet. 


Um die bis zu 1000 Geräteversionen zu den Kosten einer Massenfertigung herzustellen, werden ihre digitalen Daten durchgängig für die einzelnen Prozessschritte genutzt. Bei der Eingabe des jeweiligen Auftrags in die modulare Produktionslinie ordnet ein in jedem Warenträger befindlicher RFID-Tag die digitalen Daten dem physikalischen Produkt eindeutig zu. Der RFID-Tag hält dazu während der gesamten Fertigungszeit die Verbindung zum übergeordneten System, dem somit stets die aktuellen Informationen vorliegen. Ein beliebig erweiterbares Umlaufsystem erlaubt die flexible Verbindung aller denkbaren Produktionsressourcen. Nach der Fertigstellung des Trennverstärker-Gehäuses wird die Platine verlötet und die passende Firmware über eine Nadelkontaktierung implementiert. Die Ergebnisse der abschließenden Prüfungen lassen sich dem Produkt direkt zuweisen. Am Arbeitsplatz des Maschinenbedieners sind sämtliche Informationen sichtbar, die er für den derzeitigen Arbeitsschritt benötigt. Komplexe Abläufe können so übersichtlich und schnell dargestellt werden. Die Überwachung der Trennverstärker-Anlage erfolgt über eine sichere Internetverbindung. Zudem fließen die Anlagendaten in das IoT-basierte Gebäude-/Energiemanagement des Standorts ein.

 

Aus den erfassten Daten die richtigen Schlüsse ziehen


Am vorgestellten Beispiel aus der Trennverstärker-Herstellung wird deutlich, welche Vorteile sich aus neuen Technologien ergeben. Einen erheblichen Mehrwert eröffnen auch cloudbasierte Dienste. Heute ermöglicht die externe Kommunikation über die Proficloud von Phoenix Contact oder WLAN den sicheren Fernzugriff, um die Anlagen beispielsweise aus dem Blomberger Stammsitz zu überwachen. Steht momentan noch das Anlagen-Monitoring im Vordergrund, wird sich der Schwerpunkt in Zukunft auf Big-Data-Analysen oder den Support von Drittanbietern per Cloud-to-Cloud-Kommunikation verschieben. Predictive Maintenance respektive vorausschauende Wartung ist hier aktuell das am häufigsten genannte Arbeitsfeld.  


Phoenix Contact arbeitet an verschiedenen Projekten, in denen Lösungen für die Praxis entwickelt werden. Ein Testbed zur Cloud-to-Cloud-Kommunikation zielt darauf ab, durch eine vorbeugende Wartung Ausfälle in der Produktion und Gebäudetechnik zu vermeiden. Im Rahmen der betrieblichen Qualifizierung ist dazu der Kicker 4.0 umgesetzt worden. Die Erfassung der während des Spiels entstandenen Daten, deren intelligentes Management sowie die Überwachung von Prozessdaten über Cloud-Systeme veranschaulichen den Nutzen der Digitalisierung. Das System kennt so nicht nur die Spieldauer und erzielten Tore, es führt ebenfalls Statistiken über jeden Ball. Die „Stadionbeleuchtung“, die den Spielern eine Live-Atmosphäre vermittelt, wird ferner über Cloud-Services überwacht.  

 

Mit einer vorbeugenden Wartung Ausfälle verhindern

Gemeinsam mit dem Softwarespezialisten Solihde verdeutlicht Phoenix Contact mit dem Kicker 4.0 Synergien, die aus der unternehmensübergreifenden Nutzung von Prozessdaten in der Cloud resultieren. Dabei repräsentieren der Kicker und die zugehörige Bällesortiermaschine eine Anlage im Maschinenbau. Der Kickerball des jeweiligen Spielers ist mit einem RFID-Transponder (Radio Frequency Identification) versehen. Durch die eindeutige Zuordnung des Produkts „Kickerball“ wird die Herstellung einer Stückzahl 1 möglich. Die relevanten Prozessdaten stehen in der Proficloud zur Verfügung, wo sie überwacht sowie für weitere Services genutzt werden können. Die durchgängige Verwendung der Daten über Cloud-Systeme im Maschinenbau oder der Gebäudeautomation hat den Vorteil, dass übergeordnete Systeme zum Beispiel auf Materialverwaltungsdaten zugreifen können, um eine anstehende Wartung zu melden.


Das Testbed des Kickers 4.0 zeigt, wie sich mit einer vorbeugenden Wartung Ausfälle verhindern lassen. Im Fall des Kickers werden die Daten der Stadionbeleuchtung automatisch über die Proficloud an die Software IONE von Solihde weitergeleitet. Diese erkennt die nachlassende Qualität der Leuchtmittel, bevor es zu einem Ausfall kommt. Der Austauschzeitpunkt einer Leuchte, die in Kürze defekt sein wird, erscheint in der Prozessvisualisierung des Stadionbetreibers, in diesem Fall der Visualisierung des Kickers. Das für den Messeauftritt konzipierte anschauliche Beispiel lässt sich einfach auf den Anlagenbetrieb oder die Gebäudeautomation übertragen: Die Nutzung der digitalen Daten reduziert die durch Verschleißteile hervorgerufenen Stillstandszeiten deutlich oder vermeidet sie komplett.  

 

Auf Cloud-Basis eigene Geschäftsmodelle entwickeln

Die durchgängige Verwendung von Daten über Cloud-Lösungen eröffnet den Vorteil, dass übergreifende Systeme auf die stets aktuell gehaltenen Informationen zugreifen und so beispielsweise eine präventive Wartung anzeigen können. Proficloud von Phoenix Contact erweist sich hier als bestens geeignete Plattform für eine IoT-basierte Automation, denn sie erlaubt die Schaffung flexibler, optimierter Prozesse sowie die Einbindung von Third-Party-Applikationen. Auf der Grundlage der offenen Cloud-Lösung können sowohl produzierende Unternehmen als auch Serviceanbieter eigene Webanwendungen aufbauen sowie Dienstleistungen und mobile Applikationen entwickeln und betreiben. 

www.phoenixcontact.de/industrie4_0

 

Beitrag aus dem Supplement agile Technik 2.2017

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