Alle Beiträge von Thomas Holthöfer

30 Okt 2018

Digitale Zustandsüberwachung von Transport-Systemen

Hängebahn-Transportsysteme kommen in Fließband-Fertigungen in der Automobilindustrie und anderen Branchen zum Einsatz. Ausfälle einzelner Traggestelle kann zum Stillstand kompletter Produktionslinien führen. Ein Condition Monitoring System auf Basis des Edge Computers MICA® erkennt Verschleiß frühzeitig und verhindert so ungeplante Ausfälle.

Hängebahn-Systeme in Fertigungslinien transportieren zum Beispiel Maschinenteile oder Karosserien durch einzelne Montage-Abschnitte. Verschlissene Laufrollen oder Schäden an den Antrieben können zum Ausfall einzelner Traggestelle führen, was durch die serielle Führung der Hängebahn zwangläufig zum Stau der ganzen Fertigungslinie führt. Um Ausfälle vorzubeugen, bietet HARTING eine Lösung zur digitalen Zustandsüberwachung der Traggestelle. Dabei wird schleichender Verschleiß erkannt und rechtzeitig vor einem potentiellen Ausfall gewarnt. Das System unterstützt die Reduzierung ungeplanter Ausfälle der Hängebahn; auch Wartungsaufwände können durch eine zustandsbasierte Wartung deutlich reduziert werden. Das Ziel ist, eine höhere Anlagen-Effektivität (OEE) der Hängebahn zu erreichen. Da die Condition Monitoring Lösung für die Nachrüstung bestehender Systeme konzipiert ist, lässt sich ebenfalls eine Laufzeitverlängerung von Transportsystemen erreichen.

Hängebahn-Systeme in Fertigungslinien transportieren zum Beispiel Maschinenteile oder Karosserien durch einzelne Montage-Abschnitte. Verschlissene Laufrollen oder Schäden an den Antrieben können zum Ausfall einzelner Traggestelle führen, was durch die serielle Führung der Hängebahn zwangläufig zum Stau der ganzen Fertigungslinie führt.

Das System besteht aus zwei hochsensiblen Sensorboxen und einem MICA Edge Computer, der die Sensorwerte direkt auswertet und über die integrierte WLAN-Funktion an das Leitsystem sendet. Die Sensoren detektieren fortwährend Vibrationen an den Laufrädern, den Motorstrom sowie Temperatur der Antriebe. Wird ein Schwellwert überschritten, sendet das mitfahrende Zustandsüberwachungs-Set über das Leitsystem eine Meldung an die Betriebstechnik. Betroffene Traggestelle werden gezielt aus dem Verkehr genommen und gewartet.

Die Condition Monitoring Set lässt sich für alle Arten von Transportsystemen mit langsam beweglichen Komponenten, wie Rolltreppen, Aufzüge und Förderbänder, nachrüsten. Dank Schutzart IP 65/67 der Sensorboxen und der MICA lässt sich das System in vielen Umgebungsbedingungen problemlos betreiben. Die Lösung entstand in enger Kooperation mit einem Automobilhersteller und FormsMedia, einem Unternehmen aus dem Partner-Netzwerk MICA.network.

09 Okt 2018

MICA.network auf der SPS IPC Drives 2018

Das MICA.network hat sich einiges einfallen lassen, um Besucher der Messe SPS IPC Drives (27. bis 29. November 2018) live von den Vorteilen der Digitalisierung von Maschinen und Anlagen zu überzeugen. Die Netzwerkpartner akquinet, Assystem, Infotecs, PCO und PerFact Innovation zeigen eindrucksvoll am HARTING Stand (Halle 10 / Stand 140) anhand von Demonstratoren, wie mit MICA® digitale Zwillinge, Zustandsüberwachung, OEE-Berechnung, vorbeugende Wartung und der sichere Zugang von außen auf die Maschine zu einer nachhaltigen Maschinenoptimierung führen.

Die MICA bildet in Verbindung mit einer Service-Management-Software die perfekte Grundlage für einen digitalen Zwilling einer Maschine oder Anlage. In Kooperation mit dem MICA.network Mitglied PerFact Innovation wird dies anhand HARTINGs Smart Factory „HAII4YOU“ live auf der SPS IPC Drives präsentiert. Im digitalen Zwilling werden sehr unterschiedliche Lösungskompetenzen zusammengeführt: Die Anbindung von Maschinen mit den vielfältigsten Schnittstellen auf der „letzten Meile“, die Definition von Datenstrukturen, grundlegende Analysefunktionen, die Visualisierung ausgewählter Maschinenparameter und der sichere Zugang von außen auf die Maschine. Alles mit dem übergeordneten Ziel, die OEE (Overall Equipment Effectiveness – Gesamtanlageneffektivität) der Maschine nachhaltig zu optimieren.

Hier setzt auch das Unternehmen akquinet an, die über Kundenanwendungen wie die prozessgesteuerte Entwicklung von Autoersatzteilen, das Flottenmanagement und Predictive Maintenance von Flurförderzeugen oder die Zustandsüberwachung von Maschinen informieren. Für die Industrie 4.0-Projekte in den Bereichen PPS, MES sowie Condition Monitoring und Predictive Maintenance setzt akquinet neben MICA insbesondere auf Open Source-Technologien von Red Hat und Standards in der M2M-Kommunikation, häufig im Zusammenspiel mit Lösungen von SAP und Microsoft.

Einfache Integration von Hard- und Software in Maschinen- und IT-Infrastruktur

Assystem zeigt anhand eines Demonstrators, wie mit Data Science und Machine Learning Nutzenpotenziale bei Kosten und Effizienz realisiert und Maschinenbediener effektiv unterstützt werden können. Dabei kommunizieren Maschinen miteinander und greifen auf interne sowie externe Daten zu. Dadurch zeigt Assystem auch seine profunde Erfahrung im Bereich der M2M-Kommunikation mit OPC/UA. Die individuellen Lösungen von Assystem können im Umfeld von Bestandsmaschinen verschiedener Hersteller realisiert und nachträglich bei jeder Anlage nachgerüstet werden.

PCO demonstriert live die Umsetzung von Predictive Maintenance und OEE-Betrachtung bei Bestandsmaschinen. An einem Show Case ausgestattet mit MICA, Sensorik, RFID und Microsoft Azure zeigt der Netzwerkpartner, wie Werkzeugidentifizierung, Maschinen-, und Fertigungsauftragsdaten miteinander kombiniert, visualisiert und analysiert werden. Die zentrale Rolle spielt dabei der „pco integration Layer“ für eine einfache Integration von Hard- und Software in Maschinen- und IT-Infrastruktur.

PCO ShowCase
Der Show Case von PCO mit MICA, Sensorik und RFID zeigt, wie Werkzeugidentifizierung, Maschinen-, und Fertigungsauftragsdaten miteinander kombiniert, visualisiert und in Microsoft Azure analysiert werden.

Sichere Datenübertragung für verteilte Produktionsanlagen

Der Cyber Security und Threat Intelligence Anbieter Infotecs entwickelte speziell für MICA eine Security-Lösung für die sichere Datenübertagung. Diese kann z. B. für den abgesicherten Remote-Zugang für Predictive Preventive Maintenance auf weltweit verteilten Produktionsanlagen eingesetzt werden sowie für e-Charger-Infrastrukturen. Die MICA Plattform mit der vorinstallierten Verschlüsselungssoftware ViPNet von Infotecs fungiert dabei als Security-Gateway, welches die Authentisierungsprozesse und die Datenübertragung an der gesamten Strecke bis zum Backend-System absichert und somit das unbefugte Auslesen der Information verhindert.

09 Okt 2018

Online Qualifizierung zum Digital-Retrofit-Experten

Die Lernplattform University4Industry zeigt anschaulich wie man Datenverfügbarkeit mit dem Edge Computer MICA® an einer Maschine im Brownfield realisiert. Als Demonstrationsobjekt wurde das Modell einer Dampfmaschine – Symbol der 1. Industriellen Revolution –  mit einer MICA® als Edge-Gateway verbunden. Die an der Anlage gewonnenen Daten wie Druck, Temperatur und Drehzahl etc. stehen somit online zur Beobachtung, Speicherung und Analyse zur Verfügung; die Ausgangslage für Wirtschaftlichkeitsberechnungen und Predictive Maintenance Anwendungen.

University4Industry setzt derartige Anwendungsfälle in seinen Onlinekursen ein, um das zuvor online vermittelte Wissen handlungsorientiert zu vertiefen. University4Industry ist eine Online-Lernplattform, die Einsichten aus erster Hand von Branchenexperten anbietet. Auf der Plattform finden Nutzer Inhalte und Wissen der Unternehmen Bosch-Rexroth, HARTING, Lenze, McKinsey & Company, Siemens, Fraunhofer sowie vom VDMA.

Bis heute hat das 2015 gegründete Münchner Start-up U4I mit mehr als 100 Experten aus 60 Industrieunternehmen zusammengearbeitet und über 160 Stunden relevante Lerninhalte zu Digitalisierung und Industrie 4.0 produziert. Die Themenbreite umfasst nahezu alle relevanten Themen der Digitalisierung von Connectivity mit OPC-UA, Machine Learning, Retrofit von Industrieanlagen, Virtual Engineering, Design Thinking bis hin zu Blockchain uva. 

Dampfmaschine als Lernobjekt
Die an der Dampfmaschine gewonnenen Daten wie Druck, Temperatur, Drehzahl etc. stehen online zur Lernzwecken zur Verfügung.

Eine Besonderheit der Online-Lernprogramme von U4I sind die nutzergruppenspezifischen Lernpfade, die entsprechend der Qualifizierungsanforderungen der Unternehmen von U4I erstellt werden. So werden relevante Digitalisierungsthemen besonders effizient und effektiv erlernt. Auf der Messe SPS IPC Drives 2018 präsentiert U4I am HARTING Stand (Halle 10 / Stand 140) u.a. die gemeinsam mit HARTING entwickelten Online-Lernprogramme zur Digitalisierung.

Im „HARTING Campus“ auf U4I stehen insgesamt über acht Stunden hochwertige Lerninhalte online zur Verfügung. Zum Kursprogramm gehören praxisnahe Übungen und Anwendungsbeispiele als auch technische Grundlagen und Standards. Nutzer können die Kurse zudem mit einem Zertifikat abschließen. Mit einem Gutschein-Code, die bei U4I am HARTING Stand erhältlich sind, können alle Kurse im Online HARTING Campus kostenlos genutzt werden.

Zum Online HARTING Campus auf U4I

21 Aug 2018

Sensoren und Aktoren mit MICA verbinden

Eines der hervorstechendsten Merkmale des MICA Edge Computing Systems ist die hohe Flexibilität beim Anschluss externer Geräte und die einfache Datenerfassung vor Ort. In diesem Whitepaper werden einige der häufigsten Anwendungsfälle veranschaulicht. Der erste Fall ist das “Hello World” Äquivalent und zeigt die Steuerung von einfachen digitalen Eingängen/Ausgängen. Weiterhin beschreibt das Whitepaper die Kommunikation mit IO-Link-Geräten. Als Anlage werden komplette Flows für eigene Experimente bereitgestellt.

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Whitepaper Sensoren und Aktoren mit MICA verbinden

19 Jul 2018

Asset Tracking für Industrie 4.0

Asset Tracking zur Identifikation und Standortbestimmung von Gegenständen

Für Tracking-Prozesse sind Barcodesysteme oft noch das Mittel der Wahl. Wenn sich die Objektdaten häufiger ändern, sind sie allerdings zu unflexibel. Barcodes werden deshalb immer häufiger durch RFID-Lösungen ersetzt. In Verbindung mit aktiven Funktechnologien wie WLAN sowie Sensoren wird RFID zum Schlüsselelement für vernetzte Prozesse.

Wo befindet sich der Behälter? Ist der Ladungsträger leer? Wie viele Objekte befinden sich auf der Palette? Lässt sich die Stückzahl zuverlässig und automatisch erfassen? Kann ich dem Werkstück im Fertigungsprozess mehr Informationen mitgeben und diese laufend aktualisieren? Auch ohne ständige Verbindung zu einer zentralen Datenbank?

RFID-Lösungen (Radio Frequency Identification) werden für unterschiedlichste Anwendungen eingesetzt. Sie eignen sich, um Container zu tracken, die Materiallogistik zu automatisieren, für das Behälter- oder Palettenmanagement oder um ganze Fertigungsprozesse zu optimieren. RFID-Systeme im UHF-Band (860-960 MHz) ermöglichen hohe Leseraten und große Reichweiten. Die RFID-Tags aus Mikrochip und kleiner Antenne arbeiten batterielos, sind wartungsfrei und können über Entfernungen von mehr als 10 Metern auch ohne Sichtverbindung ausgelesen werden. Die RFID-Tags sind robust und langlebig und wie geschaffen für ein raues industrielles Umfeld. Mit dem gleichen RFID-Schreib-/Lesegerät werden auch Hunderte von gestapelten Objekten auf einer Palette innerhalb von Sekunden erfasst.

Asset Tracking im Industrieumfeld
Asset Tracking ist die drahtlose Identifikation und Standort-Bestimmung physikalischer Gegenstände. Dafür kommen Technologien wie Barcode, Bluetooth, RFID, WLAN, GPS als auch LoRa und NB-IoT zum Einsatz. Zweck ist z.B. die Identifikation und Integration unterschiedlichster Produktionsgüter /-Mittel für optimierte Betriebsabläufe. Eine weitere Anwendung ist die Standortbestimmung von (mobilen) Gegenständen. Insbesondere durch Industrie 4.0 Konzepte gewinnt die digitale Integration aller Vermögenswerte zunehmend an Bedeutung. Im Sinne eines Asset Managements können zudem alle Wertgegenstände papierlos dokumentiert werden, z.B. für Inventur- und Wartungszwecke.

RFID optimiert die Supply Chain

Wenn sich die Informationen zu einem Objekt entlang der Supply Chain oder in Bearbeitungsprozessen ändern, ist RFID gegenüber Barcodesystemen deutlich flexibler. Bei RFID-Tags können Daten ersetzt und im Bearbeitungsprozess weiter ergänzt und aktualisiert werden. Der wiederholte manuelle Austausch von Barcode-Etiketten entfällt.

Anwendungsbeispiel Elektronikfertigung: Distributoren, Zwischenhändler und Bauteillieferanten nutzen jeweils eigene Kennzeichnungssysteme zur Etikettierung. Vor der Bestückung erhalten Leiterplatten dann nochmals ein neues Label mit Informationen zur Elektronikfertigung. Durch die Nutzung von RFID-Tags kann das manuelle Handling mit Etiketten entfallen. Der RFID-Mikrochip wird geschützt in eine Innenlage der Leiterplatte eingefügt und kann in jeder Stufe der Supply Chain individuell genutzt werden. An jedem Punkt der Lieferkette werden die Produktionsdaten der Leiterplatten und weitere relevante Daten digital übergeben.

Bei der Anlieferung der Leiterplatten wird das gesamte Paket im Pulk gelesen, die Bestelldaten werden automatisiert überprüft und die Lieferung im ERP-System als Wareneingang verbucht. Eine manuelle Erfassung ist nicht mehr notwendig. Vor der Bestückung wird auf dem RFID-Chip beispielsweise eine eigene Artikelnummer mit Informationen zum Produkt, zum Nutzen, den Bauteilen usw. gespeichert. Diese Daten können jetzt bei jedem Bearbeitungsschritt automatisch ausgelesen und um weitere Bearbeitungs-, Test- und Statusinformationen ergänzt werden. Die fertig bestückte Leiterplatte wird anschließend in eine andere Halle oder in ein anderes Werk transportiert und hier mit anderen Komponenten in einem Gehäuse montiert, verpackt und zum Kunden ausgeliefert. Das Tracking&Tracing der Leiterkarte ist dank der RFID-Technik auch durch das geschlossene Gehäuse möglich. So kann ein Wartungstechniker die relevanten Daten jederzeit auslesen.

RFID verbessert das Asset Management

In Industrie-4.0-Umgebungen reichen reine Track-&Trace-Funktionen nicht aus. Es geht um das Sammeln, Speichern und Auswerten von Prozessdaten und die Integration in die IT-Systeme. Mit der MICA-Systemfamilie von Harting lassen sich die RFID-Reader auch um weitere Schnittstellen wie Bluetooth Low Energy (BLE), WLAN oder LTE erweitern. Außerdem können die RFID-Tags mit Sensoren kombiniert werden, um Sensordaten wie an/aus, Temperatur etc. zu übertragen. So können beim Überschreiten von Grenzwerten Aktionen ausgelöst oder Prozesse aktiviert werden.

Anwendungsbeispiel Spritzgusswerkzeuge: In der Harting-Fertigung werden viele Spritzgussmaschinen eingesetzt, um robuste Steckverbinder herzustellen. Weil in den Spritzgusswerkzeugen sehr viel Know-how und auch ein großer materieller Wert steckt, ist deren sichere und effiziente Lagerung und Verwaltung wichtig. In der Vergangenheit wurden für mehrere Hundert Werkzeuge deshalb eigene Listen geführt. Weil sie als wertvolle Anlagegüter auch steuerlich relevant sind, müssen regelmäßig Inventuren durchgeführt werden. Mit hohem manuellem Aufwand.

Für den Spritzgussprozess ist es außerdem wichtig, dass für jedes Spritzgusswerkzeug immer die richtige Handlings-Unit zum Einsatz kommt, denn deren Greifer sind exakt für das jeweilige Werkzeug ausgelegt. Wird die falsche Handlings-Unit zum Entnehmen des Werkzeugs eingesetzt, kann es zu Beschädigungen am Werkzeug kommen. Durch die über Jahre gestiegene Variantenvielfalt reichten einfache Codierungen nicht mehr aus, um diese Zuordnung sicher leisten zu können. Mit Hilfe von RFID-Tags werden die Komponenten jetzt eindeutig und sehr effizient identifiziert.

Die RFID-Lösung wird im Industrie-4.0-Umfeld der Harting-Fertigung außerdem für weitere Auswertungen genutzt. Das Controlling wertet anhand der in SAP gespeicherten RFID-Daten aus, welche Werkzeuge in den letzten 12 Monaten genutzt wurden. So kann die Inventur deutlich vereinfacht werden. Das Asset Tracking wird zudem mit Zusatzdaten erweitert. Es wird registriert, welches Werkzeug auf welcher Maschine eingesetzt wird und wie hoch die Strom-Verbrauchsdaten je Auftrag sind. Die Daten wurden über einen langen Zeitraum gesammelt und daraus Soll-Ist-Vergleiche erstellt. Daraus kann abgeleitet werden, ob das Werkzeug und die Maschine noch im Normbereich arbeiten. Das ist sehr relevant, weil bei der Fertigung von Hochleistungssteckverbindern ein glasfaserverstärkter Kunststoff eingesetzt wird. Das Material führt zu einem Verschleiß der Schneckenförderung in der Maschine. Der Verschleiß kann anhand der RFID-Daten und der Verbrauchswerte jetzt vorausgesagt werden. So werden durch eine vorausschauende Wartung eine erhöhte Ausschussrate und mögliche Schäden an der Anlage vermieden.

Alle Use Cases zum Thema Asset Tracking finden Sie hier…

19 Jul 2018

Größere Maschinenverfügbarkeit, geringere Wartungskosten

Condition Monitoring mit MICA

Über 80 % der Unternehmen beschäftigen sich mit dem Thema Condition Monitoring, aber nur 25 % wenden es an. Es scheitert an der mangelnden Datenverfügbarkeit, an komplexen und zu teuren Lösungen sowie fehlenden internen Ressourcen. Hier bietet die Open Computing Plattform MICA® von HARTING einen anderen Ansatz: einfach ist besser.

Fast 70 % der Unternehmen geben an, bei ungeplanten Produktionsstillständen schwer in Verzug zu geraten und 50 % berichteten von Qualitätsproblemen.[1] Das Ziel lautet deshalb, Stillstandszeiten aufgrund von Störungen oder Rüstzeiten zu minimieren oder mit verbesserten Parametern und Prozessen die Qualität zu verbessern.

Störungen werden zu spät erkannt

Störungen an Maschinen und Anlagen kündigen sich häufig an. Parameter wie Temperatur, Vibration oder Druck verändern sich. Wenn die Warnlampe erst einmal leuchtet, ist es in der Regel schon zu spät. Die Anlage steht im schlimmsten Fall außerplanmäßig, mit möglichen Folgen wie Produktionsstau und Lieferverzug. Ein weiteres schwerwiegendes Problem sind Produktionsfehler, die durch allmählichen Maschinenverschleiß unbemerkt bleiben und Ausschuss und Reklamationen nach sich ziehen. Hier versprechen Konzepte der digitalen Zustandsüberwachung eine wirksame Hilfe.

Aktuell ist noch von weitergehenden Predictive-Maintenance-Techniken zur vorausschauenden Wartung die Rede. Sie sollen mit Hilfe komplexer Algorithmen eine Prognose über den zukünftigen Zustand von Komponenten, Maschinen oder ganzen Anlagen ermöglichen, um notwendige Wartungsarbeiten zu optimieren. Solche Konzepte können in speziellen Fällen eine gute Lösung sein. Sie sind aber aufwendig und nicht für jeden Produktionsprozess geeignet.

Die einfachste Lösung ist meistens die Beste

In den meisten Anwendungsfällen reichen im ersten Schritt möglichst einfache und trotzdem sehr wirkungsvolle Lösungsansätze vollkommen aus. Dafür werden nur wenige, aber relevante Parameter durch Sensoren erfasst, visualisiert und gespeichert. Analyse-Programme vergleichen die historischen Daten mit den Echtzeit-Daten. So können Abweichungen von der Normalentwicklung erkannt werden. Der Maschinenführer wird bei Überschreiten von Schwellwerten per SMS oder Smartphone App frühzeitig über mögliche Probleme informiert. Dafür sind keine komplexen Systeme mit künstlicher Intelligenz notwendig. Die Vorteile: Einfache Systeme sind besser beherrschbar und die Investitionen amortisieren sich oft schon innerhalb des ersten Jahres. Mit dem industrietauglichen Edge Computing System MICA von HARTING können solche Anwendung direkt an der Maschine umgesetzt werden. Die Datenbank- und Visualisierungs-Anwendungen werden lokal vor Ort auf dem Mini-Computer ausgeführt.

Fehlende Daten sind die größte Hürde

Die größte Hürde für Condition Monitoring ist die unüberschaubare Vielfalt der installierten Applikationen. Heterogene Maschinenparks, proprietäre Schnittstellen und Automatisierungsprotokolle prägen das Bild im produzierenden Gewerbe. Hinzu kommen fehlende Fachexpertise und IT-Restriktionen. Deshalb gibt es keine generische Condition-Monitoring-Lösung, die für alle Anwendungen passt.

Dieses Problem hat Harting erkannt und den offenen und modular konzipierten MICA Mini-Computer entwickelt. Je nach Anwendung können geeignete Schnittstellen und passende Software zu einem Lösungspaket zusammengefasst werden. Harting hat in Zusammenarbeit mit Partnern und im Rahmen der Nutzerorganisation MICA.network bereits bewährte Lösungen für Einsatzbereiche wie CNC-Maschinen oder Kunststoffspritzguss-Maschinen entwickelt. Weitere Einsatzbereiche folgen Schritt für Schritt.  Für einen schnellen und einfachen Einstieg in das Condition Monitoring hat Harting in Zusammenarbeit mit Bosch ein Kit entwickelt, das die MICA um einen Industriestandard-Multisensor ergänzt, der bereits acht Grundparameter erfasst. Die Daten können dann mit der MICA ausgewertet und visualisiert werden.

Die Erfahrungen zeigen, dass dieses Lösungspaket die wichtigsten Monitoring-Anforderungen abdeckt, denn erfahrene Maschinenführer können anhand der Auswertungen gezielte Ursachenanalysen durchführen.

Einfache Konzepte haben sich bewährt

Beispiel Kunststoffspritzguss-Maschinen: Bei herkömmlichen Kunststoffspritzguss-Maschinen werden Parameter häufig noch manuell eingegeben und zur Protokollierung wieder manuell ausgelesen. Hier setzt Harting in der eigenen Spritzguss-Fertigung ein Lösung ein, mit der 30 Jahre alte Spritzgussmaschinen mit minimalen Aufwand in ein IoT System integriert wurden. Das Paket umfasst die Schnittstellen und Protokolle der meisten Spritzguss-Maschinen-Hersteller. Durch die Vernetzung der Maschine kann das Lesen und Schreiben der Parameter jetzt von einem Rechner aus erfolgen. Allein durch diesen digitalen Zugriff rechnet sich das MICA-Paket bereits innerhalb von 6 bis 12 Monaten.

Als Ergänzung wird bei den Kunststoffspritzguss-Maschinen außerdem registriert, welches Werkzeug auf welcher Maschine eingesetzt wird und wie hoch die Strom-Verbrauchsdaten je Auftrag sind. Die Daten wurden über einen langen Zeitraum gesammelt und daraus Soll-Ist-Vergleiche erstellt. Daraus kann abgeleitet werden, ob das Werkzeug und die Maschine noch im Normbereich arbeiten. Steigen die Verbrauchswerte kann ein Verschleiß der Schneckenförderung in der Maschine die Ursache sein. Dies wird vom Maschinenführer überprüft und durch eine vorausschauende Wartung können eine erhöhte Ausschussrate und mögliche Schäden an der Anlage vermieden werden.

Beispiel Motoren und Antriebe: Die Messung des Energieverbrauchs hat sich auch bei Motoren und Antrieben bewährt. Abweichungen vom Normalprofil werden gemeldet und der Maschinenführer kann durch seine langjährige Erfahrung meistens sehr schnell die Ursache der Abweichungen ermitteln. Auch hier sind aufwendigere Konzepte mit Vibrations- und Schwingungsmessungen denkbar. Darauf aufbauende Frequenzanalysen sind allerdings wesentlich komplexer und erfordern detailliertes Expertenwissen. In vielen Fällen reichen auch hier die deutlich einfacheren Energieverbrauchsanalysen vollkommen aus.

Der Nutzen von Condition Monitoring

Untersuchungen bestätigen den Nutzen von Condition Monitoring. An erster Stelle steht die erhöhte Maschinen-/Anlagenverfügbarkeit (80 %). Es folgen die reduzierten Wartungs-/Servicekosten (60 %) und schließlich eine stärkere Kundenbindung durch den verbesserten Service (52 %).[2]

 

[1] Frenus/T-Systems, Predictive Maintenance in Manufacturing, Western Europe, 2017; VDMA, Roland Berger, Predictive Maintenance, 2017

[2] BearingPoint, Maschinenverfügbarkeit rauf, Wartungs- und Servicekosten runter, 2018

 

04 Jul 2018

Digitaler Zwilling – besserer Service und geringere Kosten

Remote-Service-Lösungen für Fernwartungs- und Servicezwecke haben sich flächendeckend durchgesetzt. Mit dem Konzept eines digitalen Zwillings kommt jetzt der nächste logische Schritt: Die virtuelle Abbildung weltweit installierter Anlagen erleichtert Serviceeinsätze und schafft neue Möglichkeiten, z. B. für das Condition Monitoring.

Die zahlreichen Hidden Champions des deutschen Maschinenbaus wähnen sich angesichts der guten Lage in einer trügerischen Sicherheit, so eine Studie von Roland Berger. Abnehmer wie die Automobilindustrie brauchen weniger Kapazitäten, der technologische Wandel mit Digitalisierung und Additive Manufacturing fordert erhebliche Anpassungen und schließlich übernehmen neue Wettbewerber vor allem aus China weitere Marktanteile. Durch zusätzliche Angebote in Service und Aftersales könnten sich Maschinenbauer besser vom Wettbewerb differenzieren und damit Umsatz und Marge steigern. Dafür braucht es eine gute Datenbasis und entsprechende Ressourcen. Diese Servicepotenziale liegen aber oft noch brach, folgert die Studie. Hier setzt das Konzept des digitalen Zwillings (Digital Twin) an.

Viel Potenzial für digitale Services

Der Service für weltweit installierte Maschinen und Anlagen ist für Maschinenhersteller in der Gewährleistungsphase ein höchst relevanter Kostenfaktor. Jeder Vor-Ort-Einsatz eines Technikers, der durch einen Onlinezugriff eingespart werden kann, ist bares Geld wert. Die anschließende Betriebsphase wird von vielen Anbietern bereits für zusätzliche Online-Serviceangebote genutzt. Durch die Weiterentwicklung der verfügbaren Technologien können Maschinenbauer hier zahlreiche neue Möglichkeiten erschließen.

Digitaler Zwilling der Smart Factory von HARTING
Digitale Zwillinge als virtuelle digitale Abbilder sind für die Zustandsüberwachung und Service-Planung in Betrieb befindlicher Maschinen und Anlagen extrem hilfreich. Betriebs-, Zustands- und Prozessdaten werden durch Sensoren erfasst oder durch Maschinensteuerungen bereitgestellt.

Heute kann mit deutlich geringerem Aufwand ein virtuelles Modell von Maschinen und Anlagen erzeugt werden. Solche digitalen Zwillinge werden künftig den gesamten Lebenszyklus begleiten, von der Entwicklung, über die Planung, Inbetriebnahme, Betrieb und Optimierung von Prozessen bis zum Aftersales. Anschauliche Visualisierungen und neue Assistenzsysteme vereinfachen den Zugriff auf weltweit installierte Maschinen und die Kommunikation der Experten mit der beim Kunden installierten Maschine.

„Noch viel zu wenige Unternehmen nutzen solche virtuellen Prototypen von Maschinen, Anlagen und Fertigungsstrecken, um die Konstruktion, Funktionalität und Effizienz vorab zu simulieren und so Zeit und Kosten zu sparen. Bis 2020, so die Prognose, ändert sich das Bild allerdings: Dann werden verschiedene digitale Hilfsmittel zur Simulation bei mehr als 90 Prozent der Maschinenbauer im Einsatz sein und die gesamte Wertschöpfungskette positiv beeinflussen“, analysiert die weltweite Studie “Industrial Goods Study 2018” von AlixPartners.

Digitaler Zwilling für den gesamten Produktlebenszyklus

Digitale Zwillinge als virtuelle digitale Abbilder sind über die Entwicklungsphase hinaus auch für die Zustandsüberwachung und Service-Planung in Betrieb befindlicher Maschinen und Anlagen extrem hilfreich. Betriebs-, Zustands- und Prozessdaten werden durch Sensoren erfasst oder durch Maschinensteuerungen bereitgestellt. Produktentwickler, Produktionsplaner oder Instandhalter nutzen die Informationen der realen Gegenstücke zur Planung, Überwachung und Steuerung. Das ermöglicht vor allem Maschinenherstellern neue Geschäftsperspektiven: Experten müssen beispielsweise nicht teuer eingeflogen werden, sondern können online den lokalen Service-Techniker vor Ort unterstützen. Das reduziert die Kosten bei Wartungseinsätzen und bindet Fachkräfte nicht durch endlos lange Reisezeiten. Auch neue Geschäftsmodelle werden erst durch digitale Zwillinge möglich. Warum nicht Produktionsleistung anstatt Maschinen verkaufen? Hersteller von Flugzeugturbinen bieten dieses Modell bereits erfolgreich Luftverkehrsunternehmen an. Gleichzeitig können die Daten des permanenten Condition Monitoring zur Dokumentation der Gewährleistung und zur stetigen Produktverbesserung herangezogen werden.

Digitaler Zwilling aus Edge Computing und Meeting Point Architecture

Harting hat in Zusammenarbeit mit Partnern wie dem Unternehmen „PerFact Innovation“ aus dem ostwestfälischen Herford eine innovative Lösung für digitale Zwillinge entwickelt. Hier werden sehr unterschiedliche Lösungskompetenzen zusammengeführt: Die Anbindung von Maschinen mit den vielfältigsten Schnittstellen auf der „letzten Meile“, die Definition von Datenstrukturen, grundlegende Analysefunktionen, die Visualisierung ausgewählter Maschinenparameter und der sichere Zugang von außen auf die Maschine.

In der Praxis liegt die größte Herausforderung in den höchst heterogenen Maschinenparks. Sie sind über viele Jahre gewachsen, verfügen häufig nur über proprietäre Schnittstellen und Automatisierungsprotokolle. Für diese Anforderungen nutzt PerFact den offenen und modular konzipierten MICA Mini-Computer von Harting. Je nach Maschine und Anwendung werden geeignete Schnittstellen, ausgewählte Sensoren und die passende Software zu einem fertigen Lösungspaket zusammengefasst. So können sowohl neue Anlagen als auch Altsysteme erfasst werden.

Vier-Augen-Prinzip über Internet-Verbindung

Die MICA ermöglicht den Zugang zur Maschine und erfasst die Maschinendaten. Die PerFact Meeting Point Architecture (MPA) organisiert mit einem Service-Management den sicheren Wartungseinsatz. Dabei dient der Meetingpoint-Server als Knotenpunkt und Datenbank. Über gesicherte Internetverbindungen verknüpft er Maschinen-Steuerrechner, Kunden und Arbeitsplätze der Fernwartungs-Mitarbeiter. Hier gilt das Vier-Augen-Prinzip. So können der Techniker beim Kunden vor Ort mit einem über das Internet hinzugeschaltetem Spezialisten sicher auf die gleichen Daten zugreifen.

Durch die Datenbank werden sowohl aktuelle Daten als auch eine durchgängige Anlagenhistorie zentral verfügbar gemacht. Zusätzlich werden in einem Dashboard ausgewählte Anlagendaten in Echtzeit visualisiert. Zu den Komponenten der Lösung gehören außerdem ein integrierter Serviceworkflow mit einem eigenen Ticketsystem. So kann ein Wartungsmanagement mit Wartungsanweisungen und einer Wartungsplanung für eine zustandsorientierte und proaktive Wartung eingerichtet werden. Zu den Optionen gehören beispielsweise ein mobiler Instandhaltungsworkflow und der Zugriff über mobile Service-Apps.

Zu den wichtigsten Vorteilen zählen beschleunigte Planungs- und Inbetriebnahmezyklen, die Verfügbarkeit von aktuellen Anlagedaten aus weltweit verteilten Standorten sowie verbesserte Remote-Service-Lösungen. Dabei kann der Remote Service als erste Stufe für weitergehende Serviceangebote genutzt werden. Durch den Ausbau der Analytics-Fähigkeiten lassen sich auch Ansätze wie Condition Monitoring und in einem weiteren Schritt Predictive Maintenance umsetzen. So können die Maschinen-/Anlagenverfügbarkeit erhöht, die Wartungs-/Servicekosten reduziert und durch den verbesserten Service die Kundenbindung verbessert werden.

30 Mai 2018

Plug&Play IIoT Kit überwacht Zustände von Maschinen

Die Unternehmen Bosch und HARTING bündeln ihre Kompetenzen in dem ersten am Markt erhältlichen Plug&Play IoT Starterkit für industrielle Anwendungen mit Schutzart IP 54. Damit lässt sich eine digitale Zustandsüberwachung von Maschinen und Anlagen jeglicher Art innerhalb kürzester Zeit und mit wenigen Handgriffen realisieren.

Digitale Zustandsüberwachung anhand physikalischer Messwerte wie Temperatur oder Vibration ist ein effizientes Mittel, um die Anlagenverfügbarkeit von Maschinen und Anlagen dauerhaft zu überwachen und zu verbessern. So können Veränderungen im Verhalten der Maschinen erkannt und entsprechende Maßnahmen ausgelöst werden. Auswahl, Installation und Integration geeigneter Komponenten in bestehende Infrastruktur ist jedoch mitunter sehr aufwändig. Viele Produktionsbetriebe sind hierbei zudem auf die Unterstützung von geschulten IT-Spezialisten angewiesen. Bisher am Markt erhältliche IoT Starter-Kits eignen sich zwar für das erste Prototyping, sind aber nicht für den dauerhaften Einsatz im Industrieumfeld ausgelegt.

IoT Starterkit bestehend aus MICA USB und Boch CISS Sensoreinheit
Das Starterkit besteht aus der Multi-Sensor-Einheit CISS (Connected Industrial Sensor Solution) von Bosch und dem Edge Computing System MICA® von HARTING.

Mit dem MICA CISS Industrial IoT Kit, das in Kooperation mit Bosch Connected Devices and Solutions und der HARTING Technologiegruppe entwickelt wurde, steht jetzt eine IIoT Lösung zur Verfügung, die innerhalb weniger Stunden betriebsfertig ist und sofort erste Daten liefert. Das Kit besteht aus der Multi-Sensor-Einheit CISS (Connected Industrial Sensor Solution) von Bosch und dem Edge Computing System MICA von HARTING. 

Es sind nur wenig Schritte notwendig, um die Anwendung in Betrieb zu nehmen. Die kleine Sensoreinheit CISS kann an jeglicher Oberfläche (IP54) angebracht werden und detektiert bis zu acht physikalische Faktoren inklusive Temperatur, Feuchtigkeit, Vibration, Lageveränderungen, Druck, Licht, Magnetfeld sowie Akustik. Auch der robuste Mini-Computer MICA kann im direkten Maschinenumfeld (IP67) installiert werden. Ein Schaltschrank ist nicht notwendig. Über Steckverbinder mit Industriestandard wird MICA mit der Sensoreinheit und dem lokalen Netzwerk verbunden. Sofort nach der Inbetriebnahme werden die Sensordaten im MQTT Format bereitgestellt und im Webbrowser über das integrierte Node-RED Dashboard visualisiert. Die Analyse und Speicherung der Daten kann grundsätzlich in IT-Systemen oder IoT-Plattformen der Wahl erfolgen. Auch eine lokale Datenspeicherung ist möglich: MICA kann hierfür mit verschiedenen Datenbank-Programmen ergänzt werden.

26 Mrz 2018

HARTING und Infotecs präsentieren eine sichere E-Mobility-Lösung auf der HANNOVER MESSE

 

Der Cyber-Security- und Threat-Intelligence Spezialist Infotecs stellt seine E‑Charger Security-Lösung auf Basis der MICA Plattform vom 23.-27. April 2018 auf der HANNOVER MESSE vor. Um die Forderungen der Bundesregierung bezüglich der Elektromobilität umzusetzen, müssten mehr als 35.000 Ladepunkte zur Verfügung gestellt werden. Nur so könnte das Ziel, dass im Jahr 2020 eine Million Elektrofahrzeuge auf den Straßen Deutschlands fahren, erreicht werden.  

Nutzerdaten sowie Daten über den Ladevorgang, welche durch Ladeinfrastrukturen für Elektroautos übertragen werden, stellen für Cyber-Kriminelle ein lukratives Angriffsziel dar. Infotecs präsentiert auf Basis der MICA Plattform der HARTING Technologiegruppe seine Verschlüsselungslösung für die Ladesäulen-Kommunikation. Mit der Military-Grade Software-Defined VPN-Technologie können die Security-Experten von Infotecs die komplette Kommunikation in das Backend-System (z. B. zu Abrechnungsdienstleistern) als auch zum Elektrofahrzeug hin absichern. Ein unbefugtes Auslesen oder Manipulieren des Daten-Traffics wird damit unmöglich.

Mithilfe der MICA werden dabei die Daten aus dem in der Ladesäule verbauten Smart Meter und Ladecontroller an das ViPNet Verschlüsselungsmodul übergeben, welches die Daten für die genaue Verbrauchsabrechnung und die Erteilung der Ladefreigabe an den Dienstleister im Backend-System sicher übermittelt.

„Täglich mehr als 80.000 Cyber-Attacken weltweit zeigen, dass Cyber-Kriminelle auch kritische Infrastrukturen als lukratives Angriffsziel erkannt haben. Die Betreiber von E-Charger-Infrastrukturen müssen ihre Systeme gegen diese Angriffe absichern, um nicht ein leichtes Ziel dieser kriminellen Erpresser zu werden“, sagt Josef Waclaw, CEO der Infotecs GmbH. „Die langjährige industrielle Kompetenz von HARTING, die in die MICA Plattform einfloss, hat uns als Security-Hersteller überzeugt, unsere Software auch auf dieser Plattform mit anzubieten und dem MICA Partnernetzwerk beizutreten.“

Mit mehr als 5.000 internationalen Ausstellern und jährlich über 200.000 Fachbesuchern gilt die HANNOVER MESSE als Weltleitmesse der Industrie. Die fünf Leitmessen Integrated Automation, Motion & Drives, Digital Factory, Energy, Industrial Supply sowie Research & Technology decken alle Themen der industriellen Wertschöpfungskette an einem Ort ab – von der Einzelkomponente bis hin zur intelligenten Fabrik sowie Trends wie Energieeffizienz. Infotecs präsentiert seine Security-Lösungen in Halle 11, am Stand C15 von HARTING Deutschland.

 

23 Mrz 2018

MICA.network auf der Hannover Messe 2018

Auf der diesjährigen HANNOVER MESSE präsentiert das MICA.network am HARTING Stand (Halle 11/C15) unter anderem Lösungen im Bereich der Zusammenführung von Maschinendaten und ERP-Anwendungen. Insbesondere die „letzte Meile“, also der Zugriff auf Prozessdaten aus dem Shop Floor, ist für Industrie 4.0 Konzepte oftmals die größte Hürde. Hier können die Netzwerkpartner durch Kooperationen gute Lösungskompetenzen anbieten.

Anhand eines Demonstrators veranschaulicht Assystem, wie mit Data Science und Machine Learning aus Daten neue Zusammenhänge erkannt, Betriebsabläufe optimiert und damit Produktionskosten gesenkt werden können. Dafür kommunizieren Maschinen miteinander und greifen auf interne sowie externe Daten zu. In diesem Zusammenhang zeigt Assystem ihre profunde Erfahrung im Bereich der M2M-Kommunikation mit OPC/UA. Die Lösung von Assystem bietet ein flexibles System, welche unabhängig vom Hersteller der eingesetzten Automatisierungstechnik ist und nachträglich an vorhandene Maschinen im Feld nachgerüstet werden kann.

Mit Maschinendaten zur transparenten Wertschöpfungskette

SDI Innovation präsentiert sein neues Softwaretool „Bluebox.SDI“ für die Überwachung, Visualisierung und Analyse von Ist- und Soll-Zuständen von Produktionsanlagen wie CNC-Bearbeitungsmaschinen, Spritzgussmaschinen oder Produktionslinien. Das Tool beinhaltet vorgefertigte Anwendungen wie TPM, OEE-Berechnungen und Trendanalysen. Installiert auf einer MICA® kann Bluebox.SDI dezentral, einfach und schnell in der Produktion eingesetzt werden. Dashboards mit Anzeige-, Eingabe und Auswahlmöglichkeiten machen die Lösung auch für den Einsatz an Montageplätzen ideal.  

Auch die SIEVERS-GROUP stellt auf der HANNOVER MESSE eine gemeinsam mit HARTING entwickelte IoT-Lösung vor. Damit können Anwender ihre Maschinendaten mit anderen Informationen entlang des Produktionsprozesses verknüpfen. MICA® erfasst dazu die Arbeitsdaten einzelner Maschinen und Anlagen. Diese kombiniert die SIEVERS-GROUP mit ERP- und Business-Intelligence-Anwendungen.

Digitale und analoge Sensorwerte in Echtzeit verarbeiten

„Vom Sensor in die Cloud“ ist das diesjährige Leitthema von akquinet. Das Hamburger Unternehmen demonstriert auf dem HARTING-Stand anhand anschaulicher Anwendungen, wie digitale Retrofits mit MICA®, moderner Sensorik und Open Source Lösungen umgesetzt werden können. akquinet setzt unter anderem den neuen CISS Sensor von Bosch ein, der physikalische Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit, Vibration und Neigung erfasst. Zusammen mit MICA® von HARTING wird dieser als Industrial IoT Kit angeboten. Ergänzt durch Analyse- und Visualisierungs-Services von akquinet können Maschinenbetreiber damit eine übergreifende Zustandsüberwachung existierender, heterogener Maschinenparks effizient implementieren.

Messebesucher können sich in einer weiteren Anwendung informieren, wie MICA® analoge Signale eines Winkelgebers in eine digitale Zustandsüberwachung transformiert. Hier setzt akquinet MICA® mit IO Gateway Platine von DWave ein. Der italienische Hardwarespezialist ist einer der neuesten Partner im MICA.network. DWaves spezielle Funktionsplatine für den modularen Hardware-Baukasten verarbeitet analoge und digitale Signale in Echtzeit.

HARTING präsentiert zudem eine Modbus RTU basierte Lösung zur Verschleißüberwachung im Bereich Automobil-Produktion. Die Sensorlösung des MICA.network Partners Forms Media erfasst und überwacht Stromverbrauch, Temperatur, Vibrationen sowie dreidimensionale Bewegungen von langsam rotierenden oder sich bewegenden Objekten. Diese Lösung lässt sich auch mit der neuen MICA® Wireless kombinieren. Damit lassen sich die Sensordaten über WLAN oder Mobilfunk zum Beispiel für Intralogistik-Anwendungen übertragen. Darüber hinaus zeigt HARTING eine MICA® Variante für IO-Link, die in Zusammenarbeit mit TEConcept entwickelt wurde.

„Abhören“ von Industrial Ethernet Kommunikation

Wie bestehende Maschinendaten ausgelesen werden können, zeigt HARTING in Kooperation mit dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) am Beispiel eines MICA® basierten PROFINET Sniffer.

Wie genau bestehende Maschinendaten ausgelesen werden können, zeigt HARTING in Kooperation mit dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) am Beispiel eines MICA® basierten PROFINET Sniffer. Jede industrielle Automation mit einer SPS und dem Industrial Ethernet Standard PROFINET kann damit passiv „abgehört“ werden. Der bestehende Prozess wird in keiner Weise gestört. Durch Abhören in diese Kommunikation mit MICA® können alle ausgetauschten Daten (z. B. Sensorwerte, steuernde Aktoren) für Industrie 4.0-Anwendungen über offene Standards wie MQTT und OPC UA bereitgestellt werden.