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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

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

 

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.

15 Nov 2017

RAMI 4.0 Verwaltungsschale bindet Bestandsanlagen an Industrie 4.0

RAMI 4.0 Verwaltungsschale zur Integration von alten Maschinenprotokollen

Viele Maschinen haben eine Lebensdauer von 15 bis über 30 Jahren. Daher hat ein großer Teil der existierenden Maschinenparks nicht die IT-Ausstattung, um die relevanten Daten zu erfassen, zu speichern, oder zu kommunizieren. Die MICA® basierte Verwaltungsschale macht eine problemlose Anbindung von Bestandsanlagen an Industrie-4.0-Systeme möglich.

In vielen Fällen benutzen ältere Maschinen auch Datenformate und Protokolle aus den 80er und 90er Jahren, die nicht mehr von modernen SPSen und PCs verwendet werden. Dadurch ist eine Virtualisierung auf der Steuerung weder ökonomisch sinnvoll, noch unter Gesichtspunkten der Betriebssicherheit wünschenswert.

Als Lösung werden in der HARTING Fertigung Spritzgussmaschinen mit Euromap 15, einem in den späten 80er Jahren entwickelten Protokoll, durch eine MICA® basierte Verwaltungsschale eingebunden und sind dann wie ein modernes Gerät über OPC-UA nutzbar. Dieses Vorgehen lässt sich auf viele andere Maschinen und Anlagen mit anderen Protokollen anwenden.

MICA basierte Verwaltungsschale gemäß RAMI 4.0

Durch die MICA® basierte Verwaltungsschale gemäß RAMI 4.0 können Betriebsparameter ausgelesen, Produktionspläne online auf die Maschine geladen, und Daten kontinuierlich erfasst und gespeichert werden. Diese stehen dann für Prozessoptimierung, vorrausschauende Wartung oder Produktverbesserung zur Verfügung. Durch das modulare Open Source Design der MICA®konnte auf Open Source Code zugegriffen werden, was die Entwicklungszeit stark reduzierte. Die Modularität und die Nutzung eines intermediären JSON Format ermöglicht es, andere Altsystem- und Backendprotokolle einzubinden, indem nur die Protokoll-Container ersetzt werden – zum Beispiel MQTT zu IBM Bluemix oder Microsoft Azure.

10 Nov 2017

MICA auf dem IoT Solutions World Congress in Barcelona

Davon hätte jede Sekretärin um die Jahrhundertwende geträumt: Eine Maschine, die die Anzahl der Anschläge auf der Schreibmaschine misst. Was damals Technik ‚State-of-the-Art‘ war, ist heute genau das richtige Stück Maschinengeschichte, um die Digital Retrofit-Anwendung mit MICA auf dem weltweit wichtigsten IIoT Event vorzustellen.

Die Anwendung, die eine historische Schreibmaschine über einen Sensor mit der MICA und damit mit der IoT-Welt verbindet, war eines der Eye-Catcher auf dem HARTING Stand auf dem IoT World Congress in Barcelona vom 3. – 5. Oktober 2017. „Die Schreibmaschine ist ein schönes Beispiel dafür, dass jede Maschine auf dem Planeten mit MICA mit dem IoT verbunden werden kann“, so Dr. Jan Regtmeier, Director Product Management bei der HARTING IT Software Development. Neben der Vorstellung dieser und weiterer Anwendungen – wie der Verbindung verschiedener SPS mit der MICA  – hatte Regtmeier die Ehre als einer der Speaker auf dem Kongress die Vorteile des Digitalen Retrofits mit MICA zu präsentieren.

Der IoT Solutions World Congress ist mit 13.000 Besuchern aus 114 Ländern eines der wichtigsten IoT Events. Wachstumsraten der Besucherzahlen von jährlich 30% zeigen die dynamische Entwicklung und steigende Bedeutung des Kongresses und der IoT Branche insgesamt.