Alle Beiträge von Thomas Holthöfer

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.

21 Mrz 2018

Handlingsdaten entlang der Lieferkette sammeln und auswerten

Gemeinsam mit den Partnerunternehmen PCO und nemetris zeigt die HARTING Technologiegruppe auf dem Logistics 4.0 Hub der CeMAT, wie durch die Kombination aus Edge Computing mit neuester RFID Technologie Handlings-, Zustands- und Systemdaten entlang der Lieferkette gesammelt und ausgewertet werden können. Die Logistikfachmesse CeMAT findet im Rahmen der HANNOVER MESSE vom 23. bis 27. April in Hannover statt.

Gerade die Logistik mit ihren Material-Handlingsystemen profitiert sehr von den neuen innovativen Lösungen der Integrated Industry. Hier lässt sich das Edge Computing System MICA® von HARTING bestens integrieren. Das robuste Design, der modulare Hardware-Baukasten und die offene Softwarearchitektur des kleinen Computers haben die Jury des HERMES AWARD 2016 überzeugt und MICA® damals zum Sieger gekürt. Seitdem hat HARTING mit dem MICA.network eine Nutzerorganisation aus derzeit 26 Unternehmen im Bereich System-Integration, Software- und Hardwareentwicklung gebildet, die MICA® für komplette Industrie 4.0 Lösungen einsetzen. Die beiden Partnerunternehmen PCO und nemetris nutzen MICA® zum Beispiel als RFID-Reader mit Edge Computing Fähigkeiten für eigene Lösungen im Bereich Logistik.

AutoID-gestütztes Behältermanagement und Tool Ident

PCO stellt in einem Showcase eine praxisorientierte Fertigungsauftragsabarbeitung dar. Die zentrale Rolle spielt dabei der PCO Integration Layer für die Integration und Interaktion von verschiedenen Systemen. So werden AutoID-gestütztes Behältermanagement (mobile Handheld) und Tool Ident (stationär in der Maschine) mit Maschinen-, Prozess- und Fertigungsauftragsdaten miteinander vernetzt und visualisiert. Ergänzt durch eine datenbankbasierte Prozessdatenspeicherung kann zudem eine vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) eingeführt werden.

Just in Sequence-Software für flexible und effiziente Produktionssteuerung

Die Just in Sequence-Lösung JIS von nemetris ist extrem eng mit der Produktion verknüpft und bildet den gesamten Just in Sequence Prozess ab, von der Annahme des Lieferabrufs via EDI über die Sequenzierung und bedarfssynchrone Produktionssteuerung bis zum Versand und zur Realisierung der Rückverfolgbarkeit. Die Lösung von nemetris ist modular aufgebaut und fügt sich nahtlos in eine bestehende Infrastruktur ein. Das sorgt zum einen für eine schlanke und reibungslose Abwicklung und ermöglicht die Serienfertigung bei Losgröße 1. Zum anderen bleiben alle Daten in einem System, was eine lückenlose Rückverfolgung erlaubt.

Beide Anwendungen sind im Umfeld des Logistics 4.0 Hub in Halle 24 zu sehen. Hier präsentiert HARTING auch die neueste Variante der MICA®, die RFID mit WLAN und Mobilfunk in einem Gerät kombiniert. Zudem veranstaltet HARTING in Verbindung mit der MICA.network Nutzerorganisation einen Expertentag zum Thema Industrie 4.0 in der Logistik am Mittwochvormittag (25. April 2018) im Speakers Corner der CeMAT.

07 Feb 2018

Edge Analytics out of the Box

Edge Analytics Container für MICA

IBM und HARTING bündeln Technologien zur dezentralen Datenanalyse auf der MICA. IBM verpackt dafür zwei schlagkräftige Software-Lösungen in ein einen neuen Edge Analytics Container: Apache Edgent unterstützt bei der Verarbeitung von Datenströmen; mit IBM Informix steht eine speziell für Zeitreihen optimierte und besonders effiziente Datenbank bereit. Damit können große Datenmengen, wie sie häufig in IoT-Projekten anfallen, direkt im Shopfloor verarbeitet werden.

In der verarbeitenden Industrie zeichnet sich immer mehr ein Trend zur Verarbeitung von Produktionsdaten nahe an den Datenquellen ab. Diese Vor-Ort-Verarbeitung in der Fertigungshalle, auch als „Edge Analytics“ bezeichnet, ergänzt ganz hervorragend eine selektive, zentrale Speicherung dieser Daten zur Weiterverarbeitung on Premises oder in der Cloud. In bestimmten Einsatzszenarien können Edge Analytics Gateways wie die HARTING MICA auch als lokale „Micro Cloud“ im produktionsnahen Umfeld konfiguriert werden. Dadurch erhält der Kunde sowohl einen near-Realtime-Zugriff auf seine Daten als auch eine optimale Kontrolle über die Datenhoheit in seinem Produktionsumfeld.

Zentrale Anforderungen in diesem Kontext sind das Verarbeiten und Speichern von Datenströmen und Zeitreihen. Um dem Anwender die effiziente Entwicklung entsprechender Lösungen zu ermöglichen, finden sich die benötigten Werkzeuge nun vorkonfiguriert paketiert, nahtlos integriert im neuen Analytics Container:

  • Near-Realtime „im-Fluss“-Verarbeitung von Sensordaten durch den Einsatz von Apache Edgent
  • Lokale, optimierte Speicherung und Analyse von Sensor-, Geo- und JSON-Daten basierend auf IBM Informix
  • Optionale Realisierung von lokalen MICA Analytics Clustern („Manufacturing Cloud“) mit Hilfe von IBM Queryplex

Warum wurden gerade diese Technologien gebundelt und wie können sie im konkreten Projekt genutzt werden? Die folgenden Absätze bieten dazu einige ergänzende Informationen.

APACHE EDGENT FÜR DIE „IN-FLUSS“-VERARBEITUNG

Das vom IBM Streams Entwicklungsteam gestartete OpenSource Projekt „Apache Edgent“, erlaubt eine hoch performante und parallele Verarbeitung von Sensordaten auf der MICA. Dabei können diese Daten z.­B. über ein gleitendes Zeitfenster aggregiert werden, es können Filterbedingungen angewandt und/oder werteabhängige Aktionen ausgelöst werden. Edgent kann dabei auch leicht mit der IBM Informix Datenbank lokal auf der MICA verknüpft werden, um z.­B. einkommende Sensordaten mit Daten vom z.­B. dem Tag oder der Woche zuvor zu vergleichen.

Neben der Anbindung an Informix (via JDBC), kommt Edgent mit weiteren Konnektoren, um z.­B. eine direkte Anbindung an MQTT, Kafka, HTTP, Web Sockets, IBMs IoT Plattform usw. einfach zu realisieren.

IBM INFORMIX ALS SENSORDATEN HISTORIAN

Die hybride IoT/Industrie 4.0 Datenbank auf der HARTING MICA
Die hybride IoT/Industrie 4.0 Datenbank auf der HARTING MICA

IBM positioniert die Informix Datenbank besonders im Bereich IoT und Industrie 4.0, sowohl für den Einsatz im Bereich Edge Analytics, aber auch in der Cloud und On-Premises. Informix bietet als eine der wenigen relationalen SQL Datenbanken eine integrierte und optimierte Unterstützung von Zeitreihendaten (d.­h. Sensordaten).

 

Zeitreihendaten werden in Informix ähnlich wie ein Vektor abgelegt, so dass z.­B. die Messwerte für jeweils einen Sensor physikalisch zusammenliegen. Zusätzlich spart sich Informix bei der Speicherung von Sensordaten, die in regelmäßigen Abständen anfallen, die Speicherung der Zeitstempel, was eine deutliche Ersparnis beim belegten Speicherplatz bedeutet – ein entscheidender Vorteil beim Einsatz auf ressourcenbeschränkten Edge Devices wie der MICA. Nicht zuletzt bedeutet geringeres Datenvolumen auch schnellere Operationen auf diesen Daten. JSON formatierte Sensordaten können auch in einer Informix Zeitreihe abgelegt werden und dies ermöglicht eine sehr hohe Flexibilität beim Einbinden unterschiedlichster Sensoren ohne nachträgliche Änderung des Datenmodells.

Bei Bedarf kann Informix im Sinne einer Round-Robin Datenbank konfiguriert werden, so dass die Sensordaten automatisch nach einem frei konfigurierbaren Zeitrahmen (z.­B. 30 Tage) von der MICA gelöscht werden.

GROSSE DATENMENGEN SEHR SCHNELL IN DATENBANK ÜBERNEHMEN

Besonderer Wert wurde auch auf die schnelle Verarbeitung dieser Daten gelegt. Neben mehr als 100 vordefinierten SQL-Funktionen auf den Zeitreihendaten (z.­B. Aggregationsfunktionen, gleitende Mittelwertberechnungen, Mustererkennung, spatiotemporale Zeitreihendatenverarbeitung usw.), hat man die Möglichkeit, eigene Funktionen basierend auf einer C-Programmierschnittstelle im Datenbankserver direkt an den Daten auszuführen. Durch entsprechend optimierte Datenübernahme-Schnittstellen in Informix wird natürlich auch sichergestellt, dass die großen Datenmengen, wie sie z.­B. bei IoT-Projekten anfallen, sehr schnell in die Datenbank übernommen werden können.

Auch eine Verknüpfung mit Produkten zur Streams Verarbeitung (z.­B. mit Apache Edgent oder IBM Streams) ist leicht realisierbar und häufig in einem solchen Kontext notwendig. Da das grundlegende Datenmodell in Informix relational ist, lassen sich sehr leicht vorhandene Stammdaten mit den Sensordaten in Abfragen kombinieren, ohne dabei auf die Performance der Sensordaten verzichten zu müssen. Für Anwendungen, die nur auf klassisch relationale Tabellen zugreifen können, bietet Informix die Möglichkeit virtuelle Tabellensichten zu definieren, allerdings unter Beibehaltung der Informix Sensordaten Performance. Um die Anwendungsentwicklung im IoT Kontext zu erleichtern, bietet Informix eine Vielzahl von Schnittstellen wie z.­B. MongoDB, REST, MQTT, DRDA. JDBC, ODBC, .NET, SQL u.­a.

MIT IBM QUERYPLEX WIRD MICA ZUR MICRO CLOUD

IBM Queryplex ist eine innovative Technologie, die es erlaubt, mehrere MICAs zu einer Art Micro Cloud bzw. zu einem MICA Cluster zu verknüpfen. Ein Anwendungsfall kann dabei sein, eine ganzheitliche Sicht auf alle bereits auf den MICAs in Informix erfassten Sensordaten für komplexere Auswertungen zu erhalten, ohne dabei alle Daten vorher an einem zentralen Ort konsolidieren zu müssen. Eine weitere mögliche Anwendung ist, den MICA Cluster als Computing Cluster für komplexere Machine Learning Modelle zu nutzen.

07 Dez 2017

Edge Computer MICA® für drahtlose Sensor-Netzwerke

MICA Wireless Sensor Network

Gemeinsam mit Arrow Electronics wurde die MICA Wireless Sensor Networks (WSN) entwickelt, um drahtlose Sensoren einzubinden. Arrow Electronics entwickelte dazu ein Funktionsmodul, das über verschiedene Funkprotokolle wie DUST/SmartmeshIP, Zigbee, BLE, Sub-GHz und LoRa mit Sensoren kommuniziert.

Via SmartMESH IP (DUST) / Bluetooth Low Energy und einen XBee Steckplatz besteht die Möglichkeit, unabhängig von der bestehenden Maschinensteuerung über die HARTING MICA® drahtlos Sensordaten zu erfassen und weiter zu verarbeiten.

Diese Protokolle wurden gewählt, um Anbietern von drahtloser Sensortechnologie verschiedene Möglichkeiten zu geben, ihre Sensoren direkt oder über Sensorknoten an der HARTING MICA® anzubinden. Die Kombination von drahtlosen Sensoren und MICA® erlaubt es, einfach und kosteneffizient alte Bestandsanlagen zu überwachen (Condition Monitoring). Betriebszeiten, Temperaturen und verschiedenste Umgebungsparameter können ohne Kosten für Kabel, Netzwerk und teure Industriesensoren so ermittelt und überwacht werden. Insbesondere SmartmeshIP eignet sich für raue Umgebungsbedingungen, wie sie in industriellen Anwendungen vorkommen. Es wurde explizit entwickelt mit einem Fokus auf maximale Robustheit.

Passend dazu bietet Arrow ein großes Portfolio passender Sensoren mit Low Power Wireless Technologie. Beispielweise können mit SmartmeshIP basierten Sensor Nodes von Vicotee unterschiedlichste Sensoren eingebunden werden. Darüber hinaus bietet Arrow verschiedene Cloud Plattformen und das IoT Device Management „Arrow Connect“.

Arrow Electronics ist Mitglied im MICA.network. Durch diese Netzwerkpartnerschaft können IIoT-Anwendungen schnell und einfach umgesetzt werden. Spezialisierte Partner sind im Netzwerk vereint, um mit ihrer Expertise in IIoT Projekte zu unterstützen.