Fortschritt im Netzwerk - Die Industrie 4.0-Produktionsanlage von SmartFactory KL 2019
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Fortschritt im Netzwerk Die Industrie 4.0-Produktionsanlage von SmartFactory KL 2019 Willkommen in der Zukunft der industriellen Produktion
Industrie 4.0 –
Fortschritt im Netzwerk
Die SmartFactory KL hat es sich bereits mit ihrer Gründung entwickelt. 2019 befinden wir uns mit unserer Anlage gebaut. Diese Knoten sind skalierbar und kön- Es ist unser Ziel, auch in Zukunft der unabhängige
im Jahr 2005 zur Aufgabe gemacht, der intelligenten bereits in der 6. Generation. Durch den steten Aus- nen jeweils mehrere Produktionsmodule versorgen. Vorreiter bei Entwicklungen, Trends und Visionen rund
Fabrik von morgen den Weg zu bereiten. Als hersteller- tausch von Wissenschaft und Praxis ist es uns einmal Zusätzlich sind sie mit Technologien wie TSN (Time-Sen- um Industrie 4.0 zu sein. Begleiten Sie uns auf diesem
unabhängige Technologieplattform realisieren wir mit mehr gelungen, aktuelle Trends und Themen im Be- sitive Networking) und Edge Computing ausgestattet, um Weg – vielen Dank für Ihr Interesse an unserer Arbeit.
unseren Partnern innovative Fabriksysteme nach der reich Industrie 4.0 zu betrachten und auch bereits zu datengetriebene Anwendungen zu ermöglichen.
Idee von Industrie 4.0 und setzen diese in der Industrie implementieren: Weitere innovative Technologien sind: Das erweiterte
um: in großen, mittleren und kleinen Unternehmen, Ein zentrales Thema ist in diesem Jahr der Einsatz von Smart Safety-Konzept, 5G-Mobilfunktechnologie am
auch dank unserer Arbeit innerhalb des Mittelstand Künstlicher Intelligenz (KI) in der Produktion. flexiblen Transportsystem sowie der Einsatz von Aug-
4.0-Kompetenzzentrums Kaiserslautern. Vorausset- So zeigen wir an unserer Anlage unterschiedliche mented Reality mit Hilfe einer intelligenten Datenbrille
zung hierfür ist Interoperabilität, denn einheitliche Use Cases rund um Themen wie Anomalie-Detektion, zur Unterstützung des Menschen in der Produktion.
Standards für herstellerübergreifende Kompatibilität Zustandsüberwachung oder vorausschauende Wartung.
zwischen einzelnen Anlagenmodulen und ganzen Anla- Hier wird deutlich, wie der Einsatz von KI den Menschen Die neuen Anwendungsszenarien verdanken wir der
gen sind die zentralen Enabler der vierten industriellen im Industrie 4.0-Umfeld sinnvoll unterstützt. Zusammenarbeit aus Industrie und Wissenschaft am
Revolution. Eine leistungsstarke und zukunftsfähige Infrastruktur runden Tisch. Durch die Interaktion auf Augenhöhe
ist ein weiterer wesentlicher Baustein von modularen der Partner unseres renommierten Konsortiums, so
2014 haben wir unser Konzept einer vollständig modu- Industrie 4.0-Anlagen. Um den gewachsenen Anforde- wie es dem Geist unserer Initiative entspricht, haben
laren Industrie 4.0-Produktionsanlage erstmals auf der rungen an eine flexible Produktion gerecht zu werden, wir gemeinsam neue Forschungsthemen erfolgreich Prof. Dr. Dr. h.c. Detlef Zühlke
Hannover Messe vorgestellt und seither stetig weiter- haben wir neue Infrastrukturknoten konstruiert und erarbeitet. Darauf sind wir stolz. Initiator und Vorstandsvorsitzender SmartFactory KL
05
INDUSTRIE 4.0
Die vernetzte Produktion
Die SmartFactory KL zeigt mit der weltweit ersten her- Auf der Anlage wird ein beispielhaftes Produkt gefertigt:
stellerübergreifenden Industrie 4.0-Produktionsanlage, ein kundenspezifisch individualisierbares Visitenkarten-
wie hochgradig wandlungsfähige Fertigung bis hin zu etui, bei dem Deckelfarbe, Lasergravur und Inlay vari-
Losgröße 1 effizient realisiert wird – egal, ob in einer abel vom Kunden online bestellbar sind. Das Produkt
vorhandenen Produktion oder im Greenfield. Einheit- trägt über einen RFID-Tag dabei alle Informationen mit
liche Standards an den Schnittstellen ermöglichen eine sich und weist die Produktionsmodule in jedem Herstel-
herstellerübergreifende Anbindung von Produktions- lungsschritt an.
anlagen, Logistiksystemen, Versorgungsinfrastruktur Der Produktionsprozess erfolgt, je nach Aufbau und
und IT-Systemen. Die Anforderungen nach individuellen Verfügbarkeit der Anlagenmodule, auf unterschiedliche
Produkten, kürzeren Innovationszyklen und effizienter Weisen. Ein flexibles Transportsystem kann dabei unter-
Herstellung vor Ort, die heute schon an die Produktion schiedliche Produktionslinien und manuelle Montage-
gestellt werden, können somit erfüllt werden. stationen dynamisch verbinden.
Der Prozessaufbau
Produktionslinie 1
1a Das LAGER-MODUL von Pilz dient als intelligenter
automatisierter Speicher für die Werkstückträger:
Meldet der Zentralserver dem Modul einen neuen Auf-
trag und damit den Bedarf eines zusätzlichen Trägers, so
bringt das Modul einen leeren Werkstückträger aus dem
Speicher in Umlauf. Leere Werkstückträger oder halb-
fertige Produkte können im Speicher eingelagert werden.
1b Das Modul BODENGRAVUR von Festo initialisiert
per RFID das digitale Produktgedächtnis mit
einem Fertigungsauftrag. Der Fertigungsauftrag wird per
http-Protokoll vom Web-Server des übergeordneten
Enterprise Resource Planning-Systems (ERP) mittels
eines eigens entwickelten Web-Clients geladen.
Entsprechend dem Produktgedächtnis wird der Boden
über eine CNC-Graviersteuerung individuell graviert.
← Werkstückträger mit Ausgangsprodukt
06
INDUSTRIE 4.0
1c Im Produktionsschritt, den das FERTIGUNGS-
MODUL der Firma Bosch Rexroth vollzieht, wird
eine Halterungsfeder auf den Plastikboden aufgebracht.
Produktionslinie 2
1d Im Modul DECKELVERPRÄGUNG von HARTING
↑ Montage der Halterungsfeder auf den Plastikboden findet die zentrale Montage der zwei Gehäuseteile
statt. Die Grundplatte mit montierter Halteklammer wird
mit dem Deckel verpresst, nach Kundenwunsch in einer
von zwei Farben. Das HARTING-Modul setzt den Deckel
per Roboter auf die Grundplatte auf und verprägt beide ↑ Die Datenbrille unterstützt den Menschen mit projizierten Arbeitsanweisungen.
miteinander.
1e Das Modul DECKELGRAVUR der Firma Phoenix Der Mensch im Dort werden die Signale mit Hilfe von KI-Algorithmen aus-
Contact bringt per Laserbeschriftungssystem Industrie 4.0-Umfeld gewertet und somit die Anomalie erkannt. Eine weitere
eine individuelle Gravur auf der Oberseite des Visiten- Fehlfunktion wird durch ein Schleifgeräusch simuliert.
kartenhalters an. Die Gravur zeigt die digitale Visiten- 4 Über die Roboterplattform ist gleichzeitig eine Die Geräuschumgebung innerhalb der Produktionsmo-
karte als QR-Code. Individuell können diese Daten auf MANUELLE MONTAGESTATION an den Prozess dule wird permanent akustisch aufgezeichnet und durch
Kundenwunsch noch bis zum Prozessschritt flexibel angebunden, die von der Firma MiniTec realisiert wurde. KI-Algorithmen analysiert. Die KI ist in der Lage, das
geändert werden. Der ergonomisch perfekt angepasste Arbeitsplatz bietet Geräusch als ungewöhnlich einzustufen und somit die
die Möglichkeit, den Werker bei Montagetätigkeiten Anomalie zu erkennen.
mittels Internet und Kommunikationstechnologien zu Eine dritte Anwendung basiert auf den Kameras, die in den
Flexibles Transportsystem (FTS) unterstützen. Augmented Reality-Technologien, ent- Modulen angebracht sind, um den Produktionsfluss zu
wickelt von der SmartFactory KL, werden bereitgestellt, filmen. Auch hier fallen große Datenmengen an, die nur
2 Die ROBOTERPLATTFORM von Festo ist ein selbst- um einzelne Prozessschritte oder den gesamten Pro- durch KI sinnvoll auszuwerten sind. Diese Aufgabe über-
navigierendes Transportsystem, das den flexiblen duktionsprozess manuell durchzuführen. Augmented nimmt ein intelligenter Computer Vision-Service, der die
Materialtransport zwischen den unterschiedlichen Reality – also die Überlagerung von Echtzeitbildern mit Werkstücke inklusive ihres Bearbeitungszustandes erkennt
↑ Aufbringen und Verprägen des Deckels, Produktionslinien und der manuellen Montagestation Handlungsempfehlungen – bietet zahlreiche Vorteile, und analysiert. Mit Hilfe dieser Daten stellt der KI-Algo-
alternativ in anderen Deckelfarben
übernimmt. Zusätzlich wurde das Flexible Transportsys- u.a. bei Schulungsprozessen und manuellen Montage- rithmus der Computer Vision fest, ob die Bearbeitungspro-
tem (FTS) mit einer optischen Qualitätskontrolle von aufgaben. Über ein eingebautes RFID-Schreib-/ zesse fehlerfrei durchgeführt wurden. Um den Lernprozess
Huawei ausgestattet. Dank des Einsatzes von 5G-Mobil- Lesegerät kann der Werker den aktuellen Produktions- der KI zu verdeutlichen, kommen unterschiedlich gut
funktechnologie können die Qualitätsdaten schnell, fortschritt des Produktes sowie die kundenindividuellen trainierte Modelle des Algorithmus zur Anwendung.
sicher und ortsunabhängig an die angeschlossene Informationen auslesen. Augmented Reality-Technologien
Service Provider Cloud weitergesendet werden. helfen ihm bei der Durchführung variabler Aufgaben. Ein zentrales Werkzeug zur Umsetzung der mittels KI
gewonnen Erkenntnisse ist AUGMENTED REALITY (AR,
KÜNSTLICHE INTELLIGENZ (KI) ist ein wichtiger Part- erweiterte Realität). Mit Hilfe von Augmented Reality kann
Produktionslinie 3 nerdes Menschen in der Produktion der Zukunft. Sie der Mitarbeiter am Ort des Geschehens durch den War-
hilft dabei, zunehmend größere Datenmengen, wie sie tungsprozess geführt werden, zum Beispiel mit der Hilfe
1f Das WÄGE-MODUL, das von der Firma METTLER in modernen Produktionsanlagen anfallen, schnell und von Datenbrillen: Dabei werden dem Werker Informationen
TOLEDO bereitgestellt wird, misst mit Hilfe einer zuverlässigauszuwerten und dem Beschäftigten die Er- und Arbeitsanweisungen in die Brille projiziert, sodass er
Präzisionswaage das Gewicht jedes Produktes. Über gebnisse kontextgebunden und gefiltert anzubieten. gleichzeitig beide Hände für die Ausführung der Arbeits-
einen Abgleich mit dem aktuellen Fertigungsstatus auf In der SmartFactory KL-Produktionsanlage wird der Einsatz schritte frei hat. Somit wird eine intuitive und verbesserte
dem Produktgedächtnis erfolgt damit eine messtech- von KI im Industrie 4.0-Umfeld in mehreren Anwendungs- Fehlerbehebung ermöglicht. Auch die Möglichkeiten der
nische Qualitätskontrolle über das Gewicht. szenarien gezeigt: Fernwartung werden durch die Nutzung von AR verein-
An einem Modul der Industrie 4.0-Produktionsanlage facht, indem zum Beispiel ein Ingenieur vom Büro aus den
1g Das Modul QUALITÄTSKONTROLLE übernimmt der SmartFactory KL wird im laufenden Betrieb zu Demons- Techniker vor Ort unterstützt.
zwei Aufgaben: die Endkontrolle des Produktes trationszwecken eine Fehlfunktion in Form einer un-
mittels einer hochauflösenden Kamera sowie die Aus- gewöhnlichen Vibration erzeugt. Ein Edge Device An der Umsetzung der Uses Cases sind EPLAN Software &
↑ Individuelle Lasergravur des Deckels gabe des fertigen Visitenkartenhalters. erfasst die Vibration und übermittelt die Werte an die Cloud. Service, IBM, KIST Europe und METTLER TOLEDO beteiligt.
09
INDUSTRIE 4.0
Die Infrastruktur
Damit herstellerübergreifende Produktionsmo- Ein weiteres wesentliches Merkmal der neuen Infra-
3 dule universell und mit minimalem Konfigu- strukturknoten ist die Datenübertragung mittels der
rationsaufwand zu einem Produktionsprozess kombi- Echtzeit-Netzwerktechnologie TSN (Time-Sensitive
niert werden können, ist eine leistungsfähige, flexible Networking). Mit Hilfe von TSN werden Daten priorisiert.
INFRASTRUKTUR notwendig. Durch dieses Prioritätsverfahren kann flexibel entschie-
den werden, welche Daten sofort verfügbar sein müssen
Die Infrastruktur der Industrie 4.0-Produktionsanlage und bei welchen eine Verzögerung akzeptabel ist. Durch
erhielt dieses Jahr ein neues sternförmiges Installations- TSN wird beispielsweise garantiert, dass sicherheits-
konzept, das somit skalierbar ist. Die Infrastrukturknoten kritische Daten mit höchster Priorität versendet werden
versorgen dabei unabhängige Produktionsinseln, die aus und selbst dann ankommen, wenn das Netzwerk stark
mehreren Modulen bestehen. In den Knoten steht nun belastet ist. So wird in einem überlasteten Netzwerk
Rechenleistung über Edge Computing für Industrial-Intel- gewährleistet, dass ein Modul prozesssicher ist, also
ligence-Anwendungen zur Verfügung. Diese Lösung zeigt verbindlich weiterarbeitet.
den nächsten Schritt in Richtung einer praktischen Einfüh-
rung einer standardisierten Modulschnittstelle. So kann Die Entwicklung der neuen Infrastrukturknoten erfolgte
eine Produktionsanlage schnell und flexibel rekonfiguriert in Zusammenarbeit mit den Partnern B&R, Huawei,
werden. Zusätzlich ermöglicht ein Tablet auf den Knoten Phoenix Contact, Bosch Rexroth und Weidmüller.
eine prozessnahe Visualisierung der anfallenden Daten.
←
Ein Infrastrukturknoten kann mehrere Module versorgen und
ist mit Technologien wie Edge Computing und TSN ausgestattet.
Wie lässt sich KI in der Produktion Wie sieht die smarte
sinnvoll einsetzen? Infrastruktur der Zukunft aus?
Funktionsweise KI
INFORMATIONSTECHNOLOGIE (IT)
IT-SYSTEME
AI - Supervised learning -
5 ERP 6 ENGINEERING 7 DATA ANALYTICS 8 ZERTIFIZIERUNG
AI
PROGRAMM /
DATENSATZ NEURONALES NETZ MODELL
Bootbeder setting OFF
Set Baudrate 125 kBaud
10a HERSTELLER-CLOUDS
Set bed resistor OFF
Select Mode Mode 1
CAN Interface OFF
Select Adress 0
5678
Deckelfarbe
Deckelgravur -60A1
Zwischenkreisspannung
24...75V
Motoranschluss
Mode 1: Tippbetrieb
Versorgungsspannung
Temperatur
S1
CMMS-ST-C8-7-G2
Inkremenalgebereinigang
1
5
9
Addresse: 0
Bootloader: OFF
ON Baudrate: 125 kBaud
CAN Interface: OFF
Load resistor: OFF Sicherer Halt
FES.572211
83
Halterungsfeder
Bremse
1234
9 10
GiveAway Art.-Nr. X1: 8001372
45 Nächster
-60W1 -60W2
Gravur Boden
-60M1
1. Qualitätskontrolle
1112
Prüftermin
2. Qualitätskontrolle
10b SmartFactory KL CLOUD DATEN TRAINING DEPLOYMENT
13
12
17
14 15 16
10c SERVICE PROVIDER CLOUD
9 INTEGRATION LAYER
LABEL
1 MODULARE PRODUKTIONSLINIE 3 1 MODULARE PRODUKTIONSLINIE 2 2 FTS 1 MODULARE PRODUKTIONSLINIE 1 4 DER MENSCH IM
INDUSTRIE 4.0-UMFELD
KÜNSTLICHE
INTELLIGENZ &
Anwendungsszenarien
AUGMENTED REALITY
KI IN DER CLOUD A
5G
FABRIK ALS
DATENLIEFERANT
TRAINING UND
DEPLOYMENT IN
OPERATIONSTECHNOLOGIE (OT)
AI DER CLOUD
AI AI DATEN
ERGEBNIS
1g QUALITÄTSKONTROLLE 1f WIEGEN DOCKING STATION DOCKING STATION 1e DECKELGRAVUR 1d DECKELVERPRÄGUNG DOCKING STATION 1c FEDER-MONTAGE 1b BODENGRAVUR 1a LAGER MANUELLE
KI IN DER FABRIK B
MONTAGESTATION TRAINING,
DEPLOYMENT,
VERARBEITUNG
IN DER FABRIK.
TSN TSN TSN
EDGE DEVICE
AI AI AI
TSN – TIME-SENSITIVE NETWORKING
LEGENDE: DATENSATZ DATENBANK TRAINING UMSETZUNG /
AI KI – KÜNSTLICHE INTELLIGENZ DEPLOYMENT
3 VERSORGUNGSINFRASTRUKTUR
16
INDUSTRIE 4.0
Integrierte IT-Systeme
der Industrie 4.0-
Produktionsanlage
Industrie 4.0 steht auch für eine enge Verzahnung von Au- 6 Engineering
tomatisierungstechnik und IT-Systemen. Dahinter steckt
das Leitparadigma der Synchronisierung von realer EPLAN Software & Service übernimmt im Industrie
und digitaler Welt zu Zwecken der Transparenz und 4.0-Umfeld das cloudbasierte ENGINEERING. Die Auto-
computergestützten Optimierung. Informationen zu den matisierungstechnik der einzelnen Fertigungsmodule
Produktionsmodulen und Produkten werden durchgängig muss interdisziplinär behandelt werden, da dies für 8 Modulare Zertifizierung / Safety tokolle und Datenformate aus der Anlage, beispielsweise
digital und in Echtzeit erfasst und an modular angebun- Aufbau, Effizienz und Betriebssicherheit Cyber-Phy- Zustandsdaten aus den Modulen und Edge Devices, und
dene IT-Systeme weitergereicht. Auf Basis digital ver- sischer Systeme (CPS) zwingend notwendig ist. Das ZERTIFIZIERUNGSKONZEPT von TÜV SÜD widmet leitet diese kontrolliert an die zugehörige Cloud weiter.
fügbarer Informationen können neuartige, datenbasierte Die dokumentierte Steuerungstechnik wird in der sich der Problemstellung der Zertifizierung einer modu- Darüber hinaus werden diverse analytische, kognitive
Dienstleistungen für das Produktionsumfeld entwickelt gesamten Supply Chain und über den kompletten laren und sich daher ständig ändernden Fertigungslinie. und DevOps-Services aus der Watson IoT-Plattform
und realisiert werden. In der herstellerübergreifenden Produktlebenszyklus hinweg als durchgängige, Exemplarisch wird die Zertifizierung am flexiblen Trans- verwendet. Aspekte wie operationale Exzellenz, voraus-
Industrie 4.0-Produktionsanlage der SmartFactory KL sind konsistente Datenbasis genutzt. Ziel ist es, Erkennt- portsystem gezeigt: Sobald sich das Transportsystem an schauende Instandhaltung und Qualitätssicherung in
die folgenden IT-Systeme und Anbieter integriert: nisse aus der gesamten Supply Chain bereits in der eine der Produktionslinien andockt, wird es dieser Ma- einem Multi-Cloud-Szenario können dadurch im Sinne
Engineering-Phase bzw. im PLM-Prozess (Product- schinengruppe zugeordnet. Ein Nothalt an einem Teil der der horizontalen Integration abgebildet werden. Es wird
Lifecycle-Management) zu berücksichtigen. Die gene- Fertigungsmodule löst nur dann auch einen Nothalt am somit möglich, das Produkt, alle Module und sogar Ent-
5 Enterprise Ressource Planning System (ERP) rierte Dokumentation eignet sich beispielsweise für Transportsystem aus, wenn es sich in diesem Verbund be- scheidungen aus den IT-Systemen für den Werker in
professionalisierte Maintenance-Szenarien oder die findet. Neben dem geringen Aufwand bei der Anbindung Echtzeit abzubilden (Digital Twin).
Das integrierte ERP-SYSTEM der Firma proALPHA steuert Optimierung der Energiebilanz. neuer Module ist durch dieses Safety-Konzept auch
die Prozesse im Industrie 4.0-Demonstrator und hält sie gewährleistet, dass nur relevante Anlagenabschnitte
transparent. Die Software ist in der Lage, eine Integration bei sicherheitsbedingten Stillständen gestoppt werden. 10 Clouds
zwischen den Ebenen der klassischen Automatisierungs- 7 Data Analytics Somit können nicht betroffene Fertigungslinien weiter
pyramide zu schaffen und eine Oberfläche für den Kunden produzieren, ohne dass dabei die Betriebssicherheit In der SmartFactory KL-Produktionsanlage kommen ver-
bereit zu stellen. Der Produktkonfigurator ermöglicht in DATA ANALYTICS von KIST sammelt die Daten der An- gefährdet wird. schiedene Cloudlösungen zum Einsatz:
Verbindung mit einem Webservice die intuitive und orts- lage, die vom Integration Layer zur Verfügung gestellt Die HERSTELLER-CLOUDS von Phoenix Contact und
unabhängige Bestellung im Browser durch den Kunden werden. Daraus entstehen historische Datenmodelle, METTLER TOLEDO sind an die zugehörigen Edge Devices
bei der Anlage bis zu Losgröße 1. Rückmeldungen von aus denen sich analytische Erkenntnisse ableiten 9 Integration Layer angebunden. In der Cloud-Lösung von IBM erfolgt das Trai-
der Anlage sind in Echtzeit im Produktionsauftrag sichtbar lassen, beispielsweise über das Verhalten eines Mo- ning der KI-Systeme. Die SmartFactory KL-CLOUD führt als
und der Kunde erhält einen aktuellen Status über den Pro- duls vor wiederkehrenden Wartungsfällen. Durch den Der INTEGRATION LAYER der SmartFactory KL ist mit Hilfe übergeordnete Cloud-Plattform die Daten dieser Herstel-
duktionsfortschritt. Darüber hinaus ist das ERP-System Abgleich der historischen Prozess- oder Sensordaten von IBMs Watson IoT-Plattform aufgebaut. Die Plattform ler-Clouds zusammen, prüft sie und verteilt sie zielgerichtet
in der Lage, automatisiert Serviceaufträge zu erzeugen, mit Live-Daten aus der Anlage lassen sich Engpässe, bildet die zentrale Schnittstelle zwischen OT (Operati- weiter – beispielsweise an eine smarte Datenbrille.
die durch eine KI-basierte Anomalieerkennung (Anomaly Ausschuss, Nacharbeit und Ausfallzeiten frühzeitig onstechnologie) und IT (Informationstechnologie) und Die SERVICE PROVIDER CLOUD ist per 5G-Technologie
Detection) ausgelöst werden. Serviceauftrag und weiter- vermeiden. Die im Laufe der Zeit zunehmende Menge fungiert als übergreifende Instanz zur Anbindung der direkt an das flexible Transportsystem angebunden.
führende Informationen zur Wartung werden dann an Daten und Erkenntnissen lässt die Aussagen immer Hersteller-Clouds. Im Sinne der vertikalen Integration Sie führt mit den Daten aus der optischen Erfassung des
beispielsweise über ein Tablet an einen Werker weiterge- präziser werden, wodurch der Prozessablauf stetig aller Produktionsprozesse nimmt der Integration Layer Werkstücks eine Qualitätskontrolle durch. Ein möglicher-
geben. Auch entsprechende Rückmeldungen des Werkers optimiert werden kann. die Aufgaben eines Übersetzers ein; gleichzeitig übt er weise fehlerhaftes Produkt kann so bereits frühzeitig
werden im System erfasst und hinterlegt. die Datenhoheit im Shopfloor aus: Er erfasst Inhalte, Pro- erkannt und aus der Produktion entnommen werden.
18
INDUSTRIE 4.0
Edge Devices
Wie kann eine existierende Produktionsanlage digitali- Allen Edge-Device-Lösungen ist gemein, dass ihre IT-
siert werden? Dies ist eine zentrale Frage zur vertikalen Schnittstelle, das sogenannte „North-Bound Interface“,
Integration, die sich viele produzierende Unternehmen einheitlich über OPC UA angeboten wird. Das ent-
beim Nachrüsten ihrer bestehenden Brownfield-Anla- spricht dem vom SmartFactory KL-Partnerkonsortium
gen stellen. festgelegten Kommunikationsprotokoll. Über eine Um-
wandlung an dem Integration Layer werden die Daten
Eine Antwort besteht in der Nutzung von Edge Devices. sicher über das MQTT-Protokoll an die SmartFactory KL-
Insbesondere existierende Automatisierungsanlagen Cloud zur Analyse gesendet, um den maximalen
sind häufig nicht für eine universelle Vernetzung vor- Mehrwert daraus zu erzielen. Durch die smarte Daten-
bereitet. Um eine derartige Anbindung im Sinne des auswertung können im Sinne des Condition Monitoring
Retrofitting einfach und kostengünstig zu realisieren, (Zustandsüberwachung) Rückschlüsse auf den Zustand
lassen sich Edge Devices, eine Art komplexe Kleinrech- der Anlage gezogen und beispielsweise Wartungs-
ner, einsetzen. arbeiten bedarfsgerecht (Predictive Maintenance)
eingeleitet werden.
An der SmartFactory KL-Anlage sind mehrere Edge-
Devices von B&R, HARTING, METTLER TOLEDO und Zudem wurden die neuen Infrastrukturknoten mit Edge
Phoenix Contact eingebaut. Das zeigt den hersteller- Devices ausgestattet, um auch hier eine umfangreiche
übergreifenden Ansatz, auf dem die Anlage basiert, denn Datenerfassung zu ermöglichen. In den Infrastruktur-
diverse Lösungen verschiedener Hersteller kommen knoten kommt die Edge Computing-Technologie zum
zum Einsatz. Einsatz. Dies bedeutet, dass die erfassten Daten nicht
vollständig weitergeleitet werden, sondern bereits
An der Schnittstelle zur Steuerung, dem „South-Bound auf der Edge vorverarbeitet und gefiltert werden. Da-
Interface“, haben die Partnerunternehmen unterschied- durch kann die zu übertragende Datenmenge deutlich
liche technische Ausführungen realisiert. In allen Fällen verringert werden, was wiederum Kosten und Warte-
sorgen zusätzlich implementierte Sensoren dafür, dass zeiten reduziert.
Zustandsdaten wie Durchfluss von Druckluft bei pneu-
matischen Aktoren, Energieverbrauch von elektrischen
Verbrauchern oder Steuerungsdaten gemessen werden,
und zwar ohne Eingriff in die bestehende Anlage oder
deren Steuerungen.
20
PARTNER
Seit 6. Juli 2017 ist B&R eine Geschäftseinheit von ABB. EPLAN bietet Software und Service rund um das Enginee-
Als Branchenführer in der Industrieautomation kombi- ring in den Bereichen Elektrotechnik, Automatisierung
Viele Partner, niert B&R modernste Technologien mit fortschrittlichem und Mechatronik. Das Unternehmen entwickelt eine der
Engineering. B&R stellt den Kunden verschiedenster weltweit führenden Softwarelösungen für den Maschi-
Branchen perfekte Gesamtlösungen in der Maschinen- nen-, Anlagen- und Schaltschrankbau. Standardisier-
ein gemeinsames Projekt: und Fabrikautomatisierung, Antriebs- und Steuerungs- te und individuelle ERP- und PLM/PDM-Schnittstellen
technik, Visualisierung und integrierten Sicherheits- sichern durchgängige Daten entlang der gesamten Wert-
technik bereit. Lösungen für die Kommunikation im In- schöpfungskette. EPLAN wurde 1984 gegründet und ist
Fortschritt im Netzwerk! dustrial IoT – allen voran OPC UA, POWERLINK und der Teil der Friedhelm Loh Group.
offene Standard openSAFETY – runden das Leistungs-
portfolio von B&R ab. www.eplan.de
www.br-automation.com
Die Realisierung von Industrie 4.0 erfordert Ideen und Zusammenarbeit,
Experimentierfreude und Lernbereitschaft. Denn für die intelligente Fabrik von morgen werden neue Festo ist weltweit führend in der Automatisierungstech- Die HARTING Technologiegruppe mit Sitz im ostwest-
Technologien und Konzepte gebraucht, die nur gemeinsam in einem starken Netzwerk entwickelt, erprobt und nik und Weltmarktführer in der technischen Aus- und fälischen Espelkamp ist weltweit marktführend in der
umgesetzt werden können. So sind an der Realisierung der ersten herstellerunabhängigen Industrie 4.0-Anlage Weiterbildung. Pneumatische und elektrische Antriebs- elektrischen und elektronischen Verbindungstechnik.
verschiedene Partner beteiligt, die zu den führenden Unternehmen ihrer jeweiligen Branchen gehören. technik von Festo steht für Innovation in der Industrie- HARTING ist weltweit mit 13 Produktionsstätten und
und Prozessautomatisierung – vom Einzelprodukt bis Niederlassungen in 44 Ländern vertreten. Rund 5.000 Mit-
zur einbaufertigen Lösung. Innovationen für höchst- arbeitende erwirtschafteten 2017/18 einen Umsatz von
mögliche Produktivität der Kunden, weltweite Präsenz 762 Mio. Euro.
und enge Systempartnerschaft mit den Kunden sind
die Markenzeichen von Festo. Weltweit beschäftigt das www.harting.com
Unternehmen 20.100 Mitarbeiter in über 60 Ländern.
www.festo.com
Huawei ist ein weltweit führender Anbieter von Informa- IBM unterstützt Unternehmen auf dem Weg zu Industrie
tionstechnologie und Telekommunikationslösungen (ITK). 4.0. IBM bietet Beratung, Konzeption und Realisierung so-
Das Unternehmen bietet mit seinen drei Geschäftsbe- wie die dazu notwendigen Lösungsmodule, wie IoT-Platt-
reichen Carrier Network, Enterprise und Consumer unter form, Analyse-, Cloud-, Security sowie Infrastruktur- bzw.
anderem Netzwerk-Infrastruktur, Cloud Computing- Edge-Technologien. Hunderte von Kunden nutzen in ihrer
Lösungen und Endgeräte wie Smartphones und Produktion IBM Watson KI Funktionen, als intelligente
Tablet-PCs an. Huawei ist in mehr als 170 Ländern aktiv Assistenten am Arbeitsplatz, bei der Steuerung Cyber-Phy-
und beschäftigt über 180.000 Mitarbeiter. Davon sind sischer-Systeme oder in der vorausschauenden Wartung
mehr als 80.000 im Bereich Forschung & Entwicklung und Qualitätssicherung. SmartFactoryKL zeigt einen groß-
tätig. Mehr als 1/3 der Weltbevölkerung und mehr als en Teil davon: von Plant Service Bus für OT-IT Integration,
die Hälfte der deutschen Bevölkerung nutzt direkt oder über Watson Studio als Analytics Platform bis hin zu IBM
indirekt Huawei-Technologie. Das Europäische For- Cloud und Watson IoT für Digital Twin.
schungszentrum der Huawei Technologies Düsseldorf
GmbH ist das größte der 16 weltweit verteilten Forschung- www.ibm.com
und Entwicklungszentren Huaweis.
www.huawei.com/de22
PARTNER
Das Korea Institute of Science and Technology (KIST) Eu- METTLER TOLEDO ist ein führender, global agierender Bosch Rexroth sorgt als ein weltweit führender Anbieter Als Mitglied der Technologie-Initiative SmartFactory KL
rope ist das staatliche F&E-Institut von Korea in Europa, Hersteller von Präzisionsinstrumenten. Das Unterneh- von Antriebs- und Steuerungstechnologien für effiziente, begleitet TÜV SÜD die Entwicklung und Weiterent-
gegründet wurde es 1996 in Saarbrücken. KIST Europe men ist der weltgrösste Hersteller und Anbieter von leistungsstarke und sichere Bewegung in Maschinen und wicklung der weltweit ersten herstellerunabhängigen
verfügt über ein spezifisches Know-how in Bezug auf Wägesystemen für Labors, die Industrie und den Lebens- Anlagen jeder Art und Größenordnung. Mit intelligenten Industrie-4.0-Produktionsanlage. Die TÜV SÜD-Exper-
innovationsorientierte Forschung und Industry Support mittelhandel. Im Bereich komplementäre Messtechno- Komponenten, maßgeschneiderten Systemlösungen ten konzentrieren sich auf die Entwicklung einer mo-
als offene F&E-Plattform zwischen Korea und Europa. logien gehört METTLER TOLEDO zu den drei wichtigsten sowie Dienstleistungen schafft das Unternehmen die dularen Zertifizierungsmethodik. Der Fokus liegt dabei
Unsere Mitarbeiter betreiben vor Ort am europäischen Anbietern und ist federführend in der Produktion von Voraussetzungen für vollständig vernetzbare Anwen- auf der Gestaltung von Methoden und eines Regelwerks
Institutsstandort Forschung, um Wissenschaft und Tech- Systemen für die automatisierte Arzneimittelforschung dungen. Bosch Rexroth bietet seinen Kunden Hydraulik, für die Entwicklung und Bewertung von Komponenten,
nologie in den Bereichen Umweltsicherheit, Biosensorik und Wirkstoffentwicklung. Als weltgrösster Hersteller Elektrische Antriebs- und Steuerungstechnik, Getriebe- Maschinenmodulen u. Systemen der Industrie 4.0. TÜV
& Materialien sowie Smart Convergence weltweit weiter- und Anbieter von Metallerkennungssystemen bietet technik sowie Linear- und Montagetechnik einschließ- SÜD schafft mit mehr als 24.000 Mitarbeitern an über
zugeben und die 4. industrielle Revolution in Forschung METTLER TOLEDO auch Unterstützung für Produktion lich Software und Schnittstellen ins Internet der Dinge. 1.000 Standorten einen Mehrwert für seine Kunden und
und Entwicklung zu begleiten und aktiv mitzugestalten. und Verpackungsindustrie. stärkt so das Vertrauen in die physische und digitale Welt.
www.boschrexroth.com
www.kist-europe.de www.mt.com www.tuev-sued.de
Vom Baukasten bis zur maßgeschneiderten Komplett- Phoenix Contact ist weltweiter Marktführer für Kom-
lösung: Was 1986 mit Miniatur-Linearführungen begann, ponenten, Systeme und Lösungen im Bereich der Elek- Weidmüller ist Ihr Partner der Industrial Connectivity. Als
entwickelte sich zu einem international anerkannten trotechnik, Elektronik und Automation. Zusammen mit erfahrene Experten unterstützen wir Kunden und Partner
Full-Service-Anbieter mit mehr als 360 Mitarbeitern an Kunden und Partnern gestalten wir aktiv Lösungen, um auf der ganzen Welt mit Produkten, Lösungen und Ser-
12 Standorten und über 60 Partnern und Servicestütz- die Digitalisierung unserer Welt in die intelligente Pro- vices im industriellen Umfeld von Energie, Signalen und
punkten weltweit. Das MiniTec-Baukastensystem wird mit duktion von morgen zu wandeln. Daten. Wir sind in ihren Branchen und Märkten zu Hause
seinen bewährten und flexibel einsetzbaren Komponen- Dabei überzeugen unsere Erfahrung im Maschinenbau, und kennen die technologischen Herausforderungen
ten für Automatisierungstechnik und Anlagenbau von füh- das Prozess-Know-how in der Fertigung und unsere Pro- von morgen. So entwickeln wir immer wieder innovative,
renden Unternehmen weltweit geschätzt und eingesetzt. dukte für die intelligente Automatisierung. Um die Her- nachhaltige und wertschöpfende Lösungen für individu-
ausforderungen der Zukunft zu meistern, setzt Phoenix elle Anforderungen. Gemeinsam setzen wir Maßstäbe in
www.minitec.de Contact Industrie 4.0 in den eigenen Fertigungslinien um. der Industrial Connectivity.
Die Produktion der Losgröße eins zu den Kosten der Mas-
senproduktion ist bereits Realität. www.weidmueller.de
www.phoenixcontact.com/industrie40
Die Pilz Gruppe ist globaler Anbieter von Produkten,
Systemen und Dienstleistungen für die Automatisie-
rungstechnik. Das Familienunternehmen mit Stamm-
sitz in Ostfildern beschäftigt rund 2.400 Mitarbeiter. Die proALPHA Gruppe ist in der D-A-CH-Region der dritt-
Mit 42 Tochtergesellschaften und Niederlassungen größte Anbieter für ERP für mittelständische Unterneh-
schafft Pilz weltweit Sicherheit für Mensch, Maschine men in Fertigung und Handel. Seit über 25 Jahren bietet
und Umwelt. Der Technologieführer bietet komplette proALPHA eine leistungsstarke ERP-Lösung, Consulting,
Automatisierungslösungen, die Sensorik, Steuerungs- Service sowie Schulungs- und Wartungsleistungen aus
und Antriebstechnik umfassen – inklusive Systeme für einer Hand. Die ERP-Komplettlösung proALPHA steuert
die industrielle Kommunikation, Diagnose- und Visuali- sämtliche Prozesse entlang der Wertschöpfungskette.
sierung. Ein internationales Dienstleistungsangebot mit Davon profitieren über 2.000 mittelständische Kunden
Beratung, Engineering und Schulungen rundet das Port- verschiedenster Branchen in 50 Ländern – etwa aus dem
folio ab. Lösungen von Pilz kommen über den Maschinen- Maschinen- und Anlagenbau, der Elektrotechnik- und
und Anlagenbau hinaus in zahlreichen Branchen, wie Hightech-Industrie, der Metallbe- und -verarbeitung, der
etwa der Windenergie, der Bahntechnik oder im Bereich Kunststoffindustrie, dem Großhandel sowie Automobil-
Robotik zum Einsatz. zulieferer.
www.pilz.de www.proalpha.comWeb www.smartfactory.de Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V. Trippstadter Straße 122 67663 Kaiserslautern T +49 (0) 631 / 20575-3401 F +49 (0) 631 / 20575-3402 M info@smartfactory.de Die Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V. (SmartFactory KL) ist ein gemeinnütziger Verein, eingetragen im Vereinsregister Kaiserslautern. Vereinsregisternummer: VR 2458 Kai Umsatzsteueridentifikationsnummer: DE249965612 Vorstand Prof. Dr. Dr. h.c. Detlef Zühlke (Vorsitzender) Andreas Huhmann, HARTING AG & Co. KG Dr. Thomas Bürger, Bosch Rexroth AG Klaus Stark, Pilz GmbH & Co. KG Geschäftsführung Rüdiger Dabelow, DFKI GmbH Quellenangabe, Bilder Christopher Arnoldi A. Sell
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