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O+P Fluidtechnik 6/2019

O+P Fluidtechnik 6/2019

INDUSTRIE 4.0 FORUM

INDUSTRIE 4.0 FORUM MOTION & DRIVES: INTELLIGENTE ANTRIEBS- UND FLUIDTECHNIK PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Die Themenvielfalt auf dem Forum Motion & Drives der Hannover Messe und des VDMA war erneut hoch, doch es gab einen roten Faden: Jeder Referent beleuchtete das Thema Industrie 4.0 aus unterschiedlichsten Blickwinkeln. Die Fluidtechnik muss sich in Sachen Industrie 4.0 nicht verstecken. Wie aktiv diese Branche auf diesem Gebiet bereits ist, bewies Martin Hankel, Abteilungsleiter Digital Business bei Bosch Rexroth und Obmann des VDMA- Arbeitskreises „Fluidtechnik Industrie 4.0“. Als ein wichtiges Mittel zum Verbessern der digitalen Kommunikation sieht der Arbeitskreis die 2014 eingeführte Industrie 4.0-Verwaltungsschale an, die als offene Schnittstelle zwischen Komponenten und I4.0-Welt dient. Sie enthält alle Daten über den kompletten Lebenszyklus eines Produktes und kommuniziert mit anderen Komponenten bis in die Cloud. INFRASTRUKTUR SCHAFFEN Eine wichtige Rolle spielt die Standardisierung, denn der VDMA- Fachverband hat es sich zum Ziel gesetzt, die für I4.0 relevanten Merkmale in den internationalen Standardisierungsprozess einzubringen, um die Standardisierung auch im Sinne der Fluidtechnik 4.0 voranzutreiben. Das geschieht nicht nur in der internationalen Standardisierungsorganisation ISO, sondern aktuell auch zusammen mit dem Verein eCl@ss e.V. aus Köln, der sich für die Entwicklung eines Standards für den Informationsaustausch zwischen Lieferanten und Kunden engagiert. Der eCl@ss-Standard soll den digitalen Austausch von allen notwendigen I4.0-Merkmalen über Branchen, Länder, Sprachen oder Organisationen hinweg ermöglichen. Hankel: „Beteiligt sind die Arbeitsgruppen Pneumatik und Hydraulik, die speziell die für Industrie 4.0 nötigen Merkmale umsetzen.“ eCl@ss weist den Produkten auf unterster Ebene automatisch Merkmale wie Hersteller- oder Lieferantenname zu. Die Fachgruppen Pneumatik und Hydraulik haben bereits über weitere 100 I4.0-relevante Merkmale für fluidtechnische Produkte ermittelt. „Wir arbeiten eng mit dem VDMA-Fachverband Fluidtechnik in den einzelnen Arbeitsgruppen zusammen“, sagte Hankel. „Wir bringen die Merkmale in eCl@ss oder ISO ein und umgekehrt. Wir tauschen also die Merkmale untereinander aus.“ Hier gelte es zweigleisig zu fahren. Denn während ISO sich durch weltweite Gültigkeit auszeichne, sei die Stärke von eCl@ss der hierarchisch an Datenbanksystemen orientierte Aufbau. „Merkmale geben den Informationen eine Semantik“, betonte Dr.-Ing. Michael Hoffmeister, Digital Business Executive Expert bei Festo. „Wir schaffen gemeinsam eine Infrastruktur, in der jeder einzelne von ihnen den Mehrwert ausprägen kann, um für seine Kunden neue digitale Geschäftsmodelle zu ermöglichen.“ Dabei seien die Technologien nur ein Mittel zum Zweck, die Branche müsse nämlich nun verstärkt über das Thema Geschäft nachdenken. DER DIGITALE ZWILLING Ein Kernkonzept der Verabredungen der Plattform Industrie 4.0 ist laut Hoffmeister die Verwaltungsschale, denn sie diene „als Sammelplatz für die digitalen Modelle“. „Hier machen wir eigentlich etwas ganz Radikales“, konstatierte der Experte. „Wir geben allen Komponenten jeweils einen digitalen Zwilling, also eine Verwaltungsschale“. Jeder digitale Zwilling sei dabei so spezifisch, dass er zum Beispiel im Detail angibt: „Ich habe vier analoge Eingänge von 0 bis 10 Volt.“ Nur mit derartig detaillierten Informationen lassen sich Anwendungsfälle wie automatisiertes Engineering oder automatisierte Diagnose verwirklichen. Das geschehe auf allen Hierarchie-Ebenen von der Einzelkomponente bis hin zum Verbund oder Netzwerk von mehreren Komponenten. Hoffmeister: „Dort rede ich natürlich dann über die Konstruktion ganzer Maschinen bis hin zur Simulationsmodellen sowie über Fabrik betreiber und Nutzer von ganzen Maschinenlinien.“ Als Anwendungsfälle nennt er neue Geschäftsmodelle wie zum Beispiel die automatische Diagnose, IT- Dashboards für Komponenten oder künstliche Intelligenz. Doch diese digitale Infrastruktur nutze nicht nur der großen Firma, sondern auch dem KMU, weil sie zu einer Demokratisierung des Business führe. Hoffmeister: „Ich kann mich tatsächlich auch als kleiner Mittelständler gut über solche digitalen Medien wie 22 O+P Fluidtechnik 6/2019

INDUSTRIE 4.0 einer Verwaltungsschale darstellen und meine Dienste anbieten. Wir werden dadurch alle ein Stück weit vergleichbar.“ Der Experte ist sich sicher, dass diese digitalen Marktplätze kommen, es sei jetzt nur noch die Frage, ob die Antriebsbranche sie selbst verwirkliche oder aber große Anbieter wie SAP, Google oder Amazon. AUTOMATISIERTE INBETRIEBNAHME Wie sich Industrie 4.0 in der Fluidtechnik einsetzen lässt, untersucht das Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme (ifas) in Aachen im Rahmen einer Studie. Als Studienobjekte dienen eine elektrohydraulische Achse und ein pneumatisches Handlingsystem. „Die Inbetriebnahme ist deswegen sehr interessant, weil zum ersten Mal in einem Maschinen-Lebenszyklus viele verschiedene Komponenten zusammengesetzt werden, die sich untereinander absprechen müssen, um zusammen zu funktionieren“, begründete der wissenschaftliche Mitarbeiter Raphael Alt die Themenauswahl. Drei Stufen hat das ifas zur automatisierten Inbetriebnahme identifiziert: 1. Einsatz von IT-angebundenen Systemen 2. Einsatz eines IT-eingebunden Systems (Integration) 3. Vollständige Automatisierung mit Aktorik, Sensorik und Robotik. Die Machbarkeit wird das ifas im derzeit laufenden Anschlussprojekt anhand einer offenen Demoplattform 4.0 nachweisen, in die fluidtechnische Teilmodelle integriert werden: An diesem Prüfstand mit seinen i4.0-Element läuft die Inbetriebnahme in Kooperation mit der Technischen Universität Dresden einmal mit moderner und ohne Informationstechnologie ab. Alt: „Wir starten jetzt die komplette Formalisierung und Analyse der Inbetriebnahmeprozesse. Dazu müssen wir Modelle erstellen und deren Anforderungen kennen, um die hierfür nötigen Schnittstellen zu realisieren.“ STANDARD DER ZUKUNFT In der Realisierungsphase dürfte auch bei diesem Projekt die Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA) eine wichtige Rolle spielen, gilt sie doch dieser zukünftige weltweite Standard als ein Wegbereiter von Industrie 4.0. Die Kommunikationsplattform reicht von der kleinsten Steuerung, über die Bedie ner-Ebene bis hinauf in die Welt der Warenwirtschaft. Für das „Powertrain System“ soll nun eine standardisierte OPC UA-Schnittstelle entstehen. Für diese sogenannte Companion Specification spricht, dass sich dank ihr Antriebskomponenten einfacher und flexibler als bisher in größere Systeme integrieren lassen. Eine VDMA-Arbeitsgruppe entwickelt dazu OPC UA Companion Specifications für das Zusammenspiel von Antriebskomponenten wie Mo tor starter, Frequenzumrichter-Modul, Motor und Übertragungselementen. Im Fokus steht aktuell die objektorientierte Modellierung des elektrischen Antriebstrangs inklusive Übertragungselementen. Aus der laufenden Workshop-Arbeit warb Dr. Oliver Barth, stellvertretender Leiter der Abteilung Development Electronics & Software bei der WITTENSTEIN cyber motor GmbH aus Igersheim um Teilnahme von weiteren Komponentenherstellern und Endanwendern, denn sie haben bereits jetzt schon geholfen, Anwendungsfälle besser zu verstehen. „Aktuell befinden wir uns in der Phase, in der wir die Companion Specifications konkret in die Tat umsetzen“, erklärte Barth als Vorsitzender des OPC UA-Arbeitskreises. „Noch können Teilnehmer hinzukommen, die sie mit entwerfen und testen. Teilnehmer können auch ihren Kunden die Möglichkeit geben, diese zu testen. Es dürfte also eine gute Idee sein, sich die Sache näher anzusehen, denn wahrscheinlich gestalten die Teilnehmer einen zukünftigen industriellen Kommunikationsstandard mit.“ TEMPO VOR SCHÖNHEIT Bei der Komplexität von I4.0-Projekten denkt sicherlich mancher: Das gelingt nur Konzernen auf der grünen Wiese mit neuen Fabriken, sogenannten Greenfield-Plants. Diese weit verbreitete Ansicht widerlegte Christian Ziegler, Manager Digital Business Development bei SMC Deutschland anhand von eigenen Erfahrungen. „Wir überlegten, was machen wir selbst und was machen wir mit Partnern“, blickte Ziegler zurück. „Weil wir aber nicht die Spezialisten für Netzwerk-, Gateway- oder Edge-Technologie und Geschäftsmodelle in der Cloud sind, hatten wir plötzlich vier Themen mit vier unterschiedlichen Firmen und Teams. Dabei hat jeder mit jedem gesprochen und sich ausgetauscht, so dass recht schnell eine erste Lösung innerhalb weniger Wochen entstand.“ Es handelt sich um einen Durchflussmesser an einer Ventilinsel mit analoger Eingabekarte, der an ein Edge-Gateway angeschlossen wurde. Die IT-Aufgaben, also etwa die Verbindung zur Cloud und der Aufbau einer App, übernahmen externe Partner. Die wichtige Botschaft von Ziegler: „Das Ganze sieht zwar etwas rudimentär aus, uns war es aber einfach wichtig, in die Sache Tempo rein zu bekommen und nicht so sehr auf Schönheit zu achten. So gelang es uns ziemlich schnell, die Daten in der Cloud zu speichern, mit der ein Anwender auch sofort etwas anfangen kann.“ Auf diese Weise entstehen dann „70 %­ Lösungen“, auf denen sich aufbauen lässt. Sicherlich ein sehr pragmatischer Brownfield-Ansatz, mit dem auch KMU Schritt für Schritt ihre Anlagen I4.0-ready machen können. Nikolaus Fecht im Auftrag des VDMA bit.ly/VDMAFactsheet ICH KANN MICH TATSÄCHLICH AUCH ALS KLEINER MITTELSTÄNDLER GUT ÜBER SOLCHE DIGITALEN MEDIEN WIE EINER VERWALTUNGSSCHALE DARSTELLEN UND MEINE DIENSTE ANBIETEN. WIR WERDEN DADURCH ALLE EIN STÜCK WEIT VERGLEICHBAR. Dr.-Ing. Michael Hoffmeister, Digital Business Executive Expert bei Festo O+P Fluidtechnik 6/2019 23

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