Industrie 4.0 konkret – Lösungen für die industrielle Praxis

Transcrição

Forum Industrie 4.0
Industrie 4.0 konkret –
Lösungen für die industrielle Praxis
INDUSTRIE 4.0
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Industrie 4.0 – Made in Germany
Beispiele aus dem Maschinen- und Anlagenbau
Dem deutschen Maschinen- und Anlagenbau
kommt im Kontext Industrie 4.0 eine Schlüsselrolle zu. Als Rückgrat der deutschen Industrie
ist er ein Garant für Wachstum und Wohlstand
in unserer Gesellschaft. Knapp eine Million
Menschen produzieren Zukunft, Tag für Tag.
Hartmut Rauen
Diese Position sowie die Innovations- und
Marktführerschaft in vielen Bereichen verpflichtet geradezu, neue Entwicklungen in der indus
triellen Produktion zu gestalten. Industrie 4.0
gehört ohne Zweifel dazu.
Denn mit der vierten industriellen Revolution
werden Informationstechnik und Internet
technologien Schritt für Schritt in die Produkte
und in die Fabriken integriert. Die virtuelle Welt
der IT nähert sich der realen Welt der Produktion
an. Die wesentlichen Effekte lauten: mehr Flexibilität und Individualität in der Produktion, mehr
Ressourceneffizienz und Kosteneinsparungen
sowie neue Geschäftsmodelle.
Industrie 4.0 ist somit keine Parallelwelt, sondern
ein wichtiger Entwicklungspfad auf dem Weg in
die Zukunft der Produktion. Dass diese Entwicklung bereits begonnen hat und die Umsetzung
voranschreitet, das zeigen die Beispiele in der
vorliegenden Broschüre.
33 VDMA-Mitgliedsunternehmen stellen darin
Lösungen aus der industriellen Praxis vor, die den
jeweils spezifischen Charakter von Industrie 4.0
deutlich werden lassen. Denn eine Blaupause für
Industrie 4.0 gibt es nicht. Vielmehr gilt es, das
Thema individuell für jedes Unternehmen zu
betrachten.
Dabei ist Industrie 4.0 ein Thema für alle
Unternehmen – natürlich auch für kleine und
mittelständische. Vor diesem Hintergrund hat
der VDMA das „Forum Industrie 4.0“ ins Leben
gerufen.
Das Forum besteht aus einem interdisziplinären
Team von VDMA-Experten, die sich als Partner der
Unternehmen und als Dienstleister verstehen.
Gemeinsam mit den VDMA-Mitgliedern werden
die Handlungsfelder Forschung, Standardisierung, IT-Sicherheit, Produktionsorganisation,
rechtliche Rahmenbedingungen und Qualifi
zierung der Mitarbeiter vorangetrieben sowie
der Wissensaustausch untereinander intensiviert.
Nutzen Sie dieses Netzwerk und kommen
Sie dazu – es lohnt sich.
Hartmut Rauen,
Stellvertretender VDMA-Hauptgeschäftsführer
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INDUSTRIE 4.0
Industrie 4.0 im VDMA
Mit dem „Forum Industrie 4.0“ engagiert sich der VDMA,
um die Vision Industrie 4.0 in umsetzbare Handlungs
empfehlungen für den Maschinen- und Anlagenbau
weiterzuentwickeln und insbesondere die Anwender
perspektive zu berücksichtigen. Ziel ist es, langfristig
und nachhaltig ein Netzwerk zum Erfahrungsaustausch
unter den Mitgliedsunternehmen aufzubauen.
Das Forum besteht aus einem interdisziplinären
Team von VDMA-Experten, die sich als Partner
und Dienstleister verstehen. Sie unterstützen die
Mitgliedsunternehmen sowie die Fachverbände
und Abteilungen des VDMA in den für Industrie 4.0
maßgeblichen Handlungsfeldern:
Forschung & Innovation
Bei der Implementierung von Industrie 4.0
entscheiden die Ergebnisse der Forschung
maßgeblich über den Erfolg im internationalen
Wettlauf und über die Wettbewerbsfähigkeit
des Industriestandorts Deutschland. Wichtig
sind hierbei verlässliche Förderinstrumente in
der Produktions- und IKT-Forschung sowie die
Berücksichtigung der Anforderungen des mittelständisch geprägten Maschinen- und Anlagenbaus. Wesentliche Erfolgsfaktoren sind die
Vernetzung aller Akteure und der schnelle Transfer von Forschungsergebnissen in die Breite der
industriellen Praxis.
Normung & Standards
Politik & Netzwerke
Auf dem Weg zum Leitmarkt und Leitanbieter
von Industrie 4.0 steht der deutsche Maschinenund Anlagenbau nicht nur vor technologischen
Herausforderungen. Wichtige Rahmenbedingungen müssen mit Politik und Gesellschaft vereinbart werden. Hohe Anforderungen an Forschung
und Entwicklung, Ausbildung und Qualifizierung,
Normen und Standards, Rechts- und Datensicherheit müssen erfüllt werden, um den Industrie
standort Deutschland in die Zukunft zu führen.
Industrie 4.0 ermöglicht die firmenübergreifende
Vernetzung und die Integration verschiedener
Wertschöpfungsnetzwerke. Hierzu sind Normen
und Standards von grundlegender Bedeutung.
Denn sie definieren die Mechanismen der
Zusammenarbeit und die auszutauschenden
Informationen. Deshalb ist es entscheidend, die
Standardisierung und offene Standards für
eine Referenzarchitektur mitzugestalten und
die r elevanten Akteure in einen aktiven Dialog
einzubinden.
Produktionsorganisation & Geschäftsmodelle
IT-Sicherheit & Recht
Lean Management und intelligente Produktionssysteme zielen auf mehr Effizienz in Organisation
und Prozessen. Mit den Potenzialen cyber-phy
sischer Systeme stößt insbesondere die kundenindividuelle Fertigung in neue Dimensionen vor:
Automatisierung und Losgröße 1 schließen einander zukünftig nicht mehr aus. Zunehmend
wird das Angebot des Maschinenbaus hybrider:
Industrie 4.0 bietet der Investitionsgüterindustrie
die Möglichkeit, neue und innovative Geschäftsfelder zu entwickeln – vom Maschinenlieferanten
hin zum langfristigen Partner und Lösungsanbieter.
Im Kontext von Industrie 4.0 ist IT-Sicherheit für
den geschützten Betrieb unternehmensüber
greifender Fertigungsprozesse essenziell. Der
automatisierte Datenaustausch vernetzter
Produktionssysteme muss sicher und zuverlässig
gestaltet werden können. Es gilt, die Identifizierung der Prozessakteure zu kontrollieren und
das Know-how von Produkten, Maschinen und
Anlagen zu schützen.
INDUSTRIE 4.0
Quelle: iStock Photo / alengo
Bereits heute sind im Umfeld von Industrie 4.0
Auswirkungen auf rechtliche Sachverhalte
erkennbar. Deshalb wird die Weiterentwicklung
und Neuauslegung bestehenden Rechts eine
zentrale Aufgabenstellung bei der Umsetzung
von Industrie 4.0 in den Unternehmensalltag
sein.
Mensch & Arbeit
Industrie 4.0 wird die Arbeit und ihre Prozesse
maßgeblich verändern. Die Beschäftigten in der
Fabrik der Zukunft werden stärker als je zuvor
gefragt sein, Abläufe zu koordinieren, die Kommunikation zu steuern und eigenverantwortliche
Entscheidungen zu treffen. Die Tätigkeiten werden sowohl in technologischer als auch in orga
nisatorischer Sicht anspruchsvoller, interdiszi
plinäre Kompetenzen werden immer wichtiger.
Der Staat, seine Bildungseinrichtungen und die
Unternehmen müssen sich auf diese Heraus
forderungen einstellen.
Industrie 4.0 – ein Thema für alle
Industrie 4.0 ist nicht nur ein Thema der Groß
industrie, sondern muss auch für kleine und
mittelständische Unternehmen wirtschaftlich
und nutzbringend umsetzbar sein. Dazu sind
Einführungsstrategien notwendig, die beispielsweise zeigen, wie die Abstimmung und Inte
gration mit existierenden Produktionstechniken,
IT-Systemen und Datenbeständen erfolgen soll.
Zudem können Best-Practice-Beispiele veranschaulichen, wie Produktionsprozesse künftig
aussehen, welche Automatisierungslösungen
intelligent eingesetzt werden können oder wie
die IT-Sicherheit einer unternehmensübergrei
fenden Produktion gewährleistet werden kann.
Kontakt
Dr. Beate Stahl
Forum Industrie 4.0
Telefon +49 69 6603-1295
E-Mail [email protected]
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INDUSTRIE 4.0
Industrie 4.0 konkret – Lösungen für die industrielle Praxis
Unternehmen des deutschen Maschinen- und Anlagenbaus
lassen die Vision Industrie 4.0 Wirklichkeit werden –
Produktionsprozesse
mit innovativen Ideen und Technologien, die dazu beitragen,
dass Deutschland sich als Leitanbieter und Leitmarkt
von Industrie 4.0 im globalen Wettbewerb positioniert.
Mit dieser Broschüre wollen wir Ihnen anhand
von Beispielen aus dem Kreis der VDMA-
Mitgliedsunternehmen einen Einblick in ganz
konkrete Lösungen für die industrielle Praxis
geben. Im Vordergrund stehen dabei folgende
Themen:
Durch den Einsatz von Industrie-4.0-Technologien
können sich Unternehmen den globalen Herausforderungen, wachsenden Kundenanforderungen
und volatilen Marktentwicklungen stellen. Wenn
Produkte und Prozesse miteinander vernetzt sind
und Daten in Echtzeit und transparent zur Ver
fügung stehen, wird die Grundlage für eine
dezentrale Produktionssteuerung gelegt. Diese
erlaubt mehr Flexibilität in der Produktion und
steigert damit die Wettbewerbsfähigkeit.
INDUSTRIE 4.0
Quelle: iStock Photo / alengo
Automatisierung und Condition Monitoring
Planung
Durch die Vernetzung intelligenter Messtechnik
in der Produktion stehen Daten zur Verfügung,
die mithilfe von Automatisierungslösungen zur
Selbstoptimierung, Selbstkonfiguration und
Selbstdiagnose genutzt werden können. Maschinenzustände können so laufend und von jedem
Ort der Welt erfasst und überwacht werden.
Damit sind die Voraussetzungen für eine vorausschauende Wartung und Instandhaltung
geschaffen.
Die steigende Flexibilität der Produktion stellt die
Kapazitätsplanung, insbesondere die Personal
einsatzplanung, vor Herausforderungen. Neue
Lösungen und Instrumente sind gefragt – zum
Beispiel eine stärkere Beteiligung der Mitarbeiter.
Industrie 4.0 ist keine Parallelwelt, sondern
Fortschritt für unseren Weg in die Zukunft.
IT-Sicherheit
Dass alles miteinander vernetzt ist, ist Fluch und
Segen zugleich. Um die Vorteile für die Produktion zu nutzen, müssen Sicherheitsaspekte bei
der Planung und dem Betrieb von Produktions
anlagen berücksichtigt werden. Es geht insbesondere um die Sicherheit der Daten im Unternehmen
und die Sicherheit im Umgang mit ihnen.
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INDUSTRIE 4.0
Quelle: Arburg
ARBURG: Individualisierte Serienprodukte – mit Industrie 4.0
Die Firma ARBURG bringt zwei Welten zusammen:
das Spritzgießen und die additive Fertigung. Unter Einbezug
von Industrie 4.0 und Leitrechnertechnik hat das innovative
Maschinenbauunternehmen eine komplett vernetzte Prozesskette für die Fertigung individualisierter, rückverfolgbarer
Lichtschalter-Wippen entwickelt.
Am Beispiel „Lichtschalter-Wippe“ zeigt ARBURG
den Weg vom Großserienprodukt zum indivi
duellen Kunststoffteil. Technik und Know-how
zu additiver Fertigung, zum Spritzgießen und
zur Vernetzung der Abläufe über ein Leitrechnersystem kommen von ARBURG. Kooperations
partner sind die Firmen Gira (Produkt und Werkzeugbau), Trumpf (Laserbeschriftung), Fuchs
Engineering (Qualitätsprüfung) und FPT Robotik
(Automation).
Zusammenspiel: Spritzgießen und
additive Fertigung kombiniert
Die Prozesskette beginnt beim Produktdesign
an einem CAD-Arbeitsplatz mit freeformer, der
additiv Prototypen fertigt. Es folgen die Auftragserfassung und die Produktion der LichtschalterWippen mit einer ALLROUNDER Spritzgieß
maschine. In die automatisierte Fertigungszelle
sind eine Laserbeschriftung mit einem DataMatrix(DM)-Code und eine Qualitätsprüfung
integriert. Zum Unikat wird das Spritzteil durch
den freeformer, der im nächsten Schritt additiv
eine individuelle Kennung aufbringt. Dann wird
das fertige Produkt in einer Roboterzelle verpackt
und mit einem QR-Code bedruckt.
Über den individuellen Code lassen sich die
Prozess- und Qualitätsparameter jedes Spritz
teiles online abrufen – den Vorgaben der einzelteilbezogenen Nachverfolgbarkeit von Industrie
4.0 folgend. Zentrale Bedeutung kommt dem
ARBURG Leitrechnersystem (ALS) zu, das die
Parameter erfasst und an einen Webserver
weiterleitet.
ARBURG GmbH + Co KG • Arthur-Hehl-Straße • 72290 Loßburg
Telefon +49 7446 33-0 • E-Mail [email protected]
Internet www.arburg.com
INDUSTRIE 4.0
Asseco Solutions: Die Fabrik der Zukunft kommt ins Rollen
Mit Enterprise-Resource-Planning (ERP)-Software
können Unternehmen ihre Ressourcen optimal
einsetzen bzw. ihre Prozesse kontrolliert einleiten und durchführen. „ERP II“ bezeichnet die
zweite Generation von ERP-Systemen, die internetbasiert und nicht ausschließlich auf interne
Prozesse beschränkt sind. Mit „APplus“ bietet
die Asseco Solutions AG eine ERP-II-Lösung für
Mittelständler an.
Gemeinsam mit ihrem langjährigen Partner N+P
Informationssysteme (N+P) unterstützt Asseco
Solutions mittelständische Kunden bei der Einführung von ERP-II-Lösungen. So auch die Firma
GBneuhaus aus Thüringen, die unter anderem
Brenner für Fahrzeugbeleuchtungen mit speziellen Beschichtungen veredelt, die durch eine
mehrstufige Oberflächenbehandlung erzeugt
werden. Das eingeführte Manufacturing-Execution-System (MES) hat diesen Prozess optimiert.
Überwachen und optimieren
Zu Beginn eines Verarbeitungsprozesses werden
bei GBneuhaus die relevanten Teile in einem
markierten Behälter in das Fertigungssystem eingecheckt. Die mit der Asseco-Lösung „APplus“
verwalteten Informationen wie Arbeitsablauf
und Vorgabewerte werden hier zu Arbeitsschritten zusammengeführt. Sind alle Ressourcen
geprüft, geht es los: Der Behälter fährt auf automatisierten Rollenbahnen mit Weichen, Robotern
und Puffern zu den Tauchbädern, Wärmebehandlungsöfen und Messplätzen. An jeder Station
erfolgt eine Identifizierung. Der Ablauf wird
geprüft und die nötigen Verfahrensparameter
wie Temperatur, Programm oder Dauer an die
Anlage übertragen. Ergeben sich bei der Quali-
Quelle: GBneuhaus / N+P Informationssysteme
tätsprüfung Abweichungen, erfolgt eine direkte
Ausschleusung aus dem Prozess. Alle Informationen werden im „APplus“-MES gesammelt; sie dienen nicht nur zur Steuerung des Materialflusses,
sondern auch zur Erstellung von Zertifikaten und
Optimierungen. GBneuhaus konnte so die Fehlerquote und Doppelbearbeitungen reduzieren und
überdurchschnittlich wachsen.
Asseco Solutions AG • Amalienbadstraße 41, Bau 54 • 76227 Karlsruhe
Internet www.applus-erp.de
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INDUSTRIE 4.0
Quelle: BOGE Kompressoren
Boge Kompressoren: Drucklufttechnologie der Zukunft
Mit dem Ferndiagnosetool „airstatus“ bietet BOGE eine
Lösung, die für mehr Sicherheit und Transparenz bei der
Druckluftproduktion und aller angeschlossenen Kompo
nenten sorgt. Das Tool sichert die Leistung und die Effizienz
der Druckluftanlage und eignet sich zur Überwachung und
zum Management komplexer Anlagen und Maschinenparks.
Mit „airstatus“ haben Anwender den Zustand von
bis zu 32 Komponenten einer Druckluftanlage
sicher im Griff – und das von jedem beliebigen
Ort weltweit. Eine direkte Übertragung und die
Darstellung von Prozessdaten wie Status, Wartungsmeldungen, Temperaturen und Drücken
machen „airstatus“ zu einem leistungsfähigen
Ferndiagnosetool. Anwender können Störungen
auf ihrem PC, Tablet oder Smartphone sofort
identifizieren, analysieren und entsprechend
darauf reagieren, was die Fehlerbehebung erheblich beschleunigt. Im Rahmen von Condition Monitoring können sie Maßnahmen aktiv managen
und Wartungseinsätze planen und koordinieren.
Einfache Installation, permanente Sicherheit
Zur Inbetriebnahme der Anlagenüberwachung
werden die jeweiligen Kompressoren und Komponenten einfach via ModbusScan ausfindig
gemacht. Die Anlagendaten lassen sich direkt
über GSM/GPRS oder über eine LAN-Verbindung
in Echtzeit übertragen. Anwender können dann
die Daten über ein Webportal oder über eine App
auf allen mobilen iOS- und Android-Endgeräten
aufrufen. Ein Alarm-Management per E-Mail oder
SMS bei der Über- oder Unterschreitung definierter Grenzwerte trägt zusätzlich zur Sicherheit bei.
Die Anlagenüberwachung „airstatus“ ist in verschiedenen Service-Vertragsoptionen mit sukzessiv aufbauendem Leistungsumfang erhältlich.
Dazu zählen auch die komplette Überwachung
und Wartung einer Anlage.
BOGE Kompressoren Otto Boge GmbH & Co. KG • Otto-Boge-Straße 1–7 • 33739 Bielefeld
Internet www.boge.de
INDUSTRIE 4.0
Bosch Rexroth: Industrie-4.0-Montagelinie im Einsatz
Eine neue Montagelinie für die halbautomatische Produktion von Scheibenventilen
für Traktoren ermöglicht im Bosch RexrothWerk Homburg die flexible und effiziente
Herstellung individualisierter Produkte.
Mit der praktischen Anwendung von
Industrie-4.0-Konzepten im eigenen Haus
gewinnt Bosch Rexroth Erfahrungen für
deren Weiterentwicklung.
Quelle: Bosch Rexroth
Bei der Fertigung von sechs verschiedenen VentilGrundtypen mit über 200 Varianten zeigt sich,
wie die optimale Vernetzung von Mensch,
Maschine und Produkt funktioniert. Mittels
RFID- und Bluetooth-Technologie kommunizieren
Anlage, Werkstück und Benutzer von selbst.
Die mit RFID-Tags ausgestatteten, intelligenten
Werkstückträger erkennen jeweils die gewünsch
te Produktvariante und bekommen die Informa
tionen über die Fertigungsschritte übermittelt.
Jede Station liest diese RFID-Tags und zeigt
dem jeweiligen Mitarbeiter die relevanten
Informationen auf einem Bildschirm an. Damit
sinkt die Durchlaufzeit bei gleichzeitig optimaler
Ressourceneffizienz.
Software spürt Schwachpunkte auf
Unterschiedliche Mitarbeiter können zudem
verschiedene Produkte bis Losgröße 1 in stets
konsistenter Qualität fertigen. Das von Rexroth
entwickelte Fertigungsinformationssystem
„activeCockpit“ identifiziert dabei mögliche
Schwachpunkte: Es sammelt, filtert und visua
lisiert fortlaufend die Produktionsdaten und
bietet den Mitarbeitern und Entscheidern in der
Fertigung alle relevanten Daten, um eventuell
notwendige Lösungen schnell anzustoßen.
Das reduziert die Ausfallzeiten und erhöht die
Produktivität. Jeder Mitarbeiter trägt ein Bluetooth-Tag mit seinem Anwenderprofil, sodass
an jeder Montagestation Einstellungen wie die
Beleuchtung, die Schriftgröße oder die Sprache
auf dem Monitor angepasst werden. Auch die
Informationstiefe auf einem Bildschirm stellt sich
selbsttätig auf die Qualifikation des jeweiligen
Anwenders ein.
Bosch Rexroth AG • Maria-Theresien-Straße 23 • 97816 Lohr am Main
Internet www.boschrexroth.de
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INDUSTRIE 4.0
CIIT: Lösungen für die Fabrik der Zukunft
Quelle: CIIT
Im Forschungs- und Entwicklungszentrum CENTRUM INDUSTRIAL IT (CIIT)
arbeiten Partner gemeinsam an Lösungen für die Fabrik der Zukunft.
Die dort integrierte SmartFactoryOWL – Modellanlage der FraunhoferGesellschaft und der HS OWL, setzt Industrie-4.0-Ziele praktisch um.
Demonstriert werden Ansätze zur Wandlungsfähigkeit, Benutzerfreundlichkeit und Energieeffizienz.
Das Fraunhofer-Anwendungszentrum Industrial
Automation und das Institut für industrielle
Informationstechnik der HS OWL wollen gemeinsam Industrie-4.0-Standards im Montagesystem
verankern.
Produzierende Unternehmen können zukünftig
aus unterschiedlichen Grundmodulen ein
bedarfsgerechtes Montagesystem konfigurieren.
„Plug and Produce“-Techniken ermöglichen dabei
die freie Konfiguration innerhalb kürzester
Zeit. Die SmartFactoryOWL zeichnet sich durch
ein hohes Maß an Universalität, Mobilität und
Modularität aus. Diese Merkmale tragen den
Trends zu kürzer werdenden Produktlebens
zyklen, einer steigenden Variantenvielfalt sowie
zur kundenindividuellen Fertigung bzw.
Montage (Losgröße 1) Rechnung. Durch den
Einsatz von Assistenzsystemen wird auch der
Produktionsmitarbeiter intuitiv durch den
Arbeitsvorgang geführt. So wird ein problemloser
Mitarbeiterwechsel in der Produktion ermöglicht
und Stillstandszeiten minimiert.
Hohe Flexibilität durch Modularität
Aufgrund der Modularität einzelner Stationen
lässt sich die Produktionsanlage – je nach
Auftragslage – individuell erweitern oder ver
kleinern. Im Falle der Erweiterung erhöht sich
die Produktivität signifikant. Bei niedrigerem
Auftragseingang lässt sich die Anlage problemlos
„zurückbauen“. Dazu können einzelne Module
einfach aus dem Produktionsprozess heraus
genommen werden. So lässt sich der Energie
verbrauch ebenfalls optimieren.
CENTRUM INDUSTRIAL IT (CIIT) • Langenbruch 6 • 32657 Lemgo
Telefon +49 5261 7022411 • E-Mail [email protected]
Internet www.ciit-owl.de
INDUSTRIE 4.0
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Bei ebm-papst, weltweiter Technologie
anbieter in der Luft- und Antriebstechnik,
liegt der Fokus hinsichtlich Industrie 4.0
auf der Digitalisierung und Vernetzung
der Produktionsprozesse sowie auf der
Herstellung Industrie-4.0-fähiger Komponenten. Arbeiten Mensch, Maschine und
Software effizient und produktiv zusammen, steigt auch die Energieeffizienz.
Quelle: ebm-pabst
ebm-papst: Vorteile einer digitalisierten Produktion
ebm-papst nutzte frühzeitig die Möglichkeiten
der fortschreitenden Digitalisierung und führte
im Jahr 2009 als eines der ersten Unternehmen
in Europa SAP ME (Manufacturing Execution) ein.
Diese Anwendung ermöglicht es, die vielfältigen
Daten aus den unterschiedlichen Produktionsprozessen in einem übergeordneten System zentral
zu managen. ebm-papst arbeitet seit der Einführung der Software als Mitglied im CustomerCouncil eng mit SAP zusammen, um die Anwendung weiter zu optimieren.
Optimierung und Transparenz
Mit der Digitalisierung der Produktion werden
Prozesse optimiert, kontrolliert sowie transparenter gestaltet. Dazu zählen einfach bedienbare
Benutzeroberflächen, eine fast komplett papierlose Fertigung, die Unterstützung bei LeanProzessen, das Einhalten und Überprüfen der
Prozessreihenfolge, die sichergestellte Verwendung des korrekten und mängelfreien Materials,
die Traceability sowie die Erfassung der Prozessdaten. Zwischen den Produktionsmaschinen und
dem übergeordneten SAP ME werden durch eine
eindeutige Identifizierung des herzustellenden
Produktes in einem selbstständig kontinuierlichen Request-Response-Prozess-Daten abgefragt
und Fertigungsschritte veranlasst. Die Produktion
wird so vom Start über die Durchführung bis zum
Abschluss in einem zentralen System gemanagt
und überprüft. Dadurch können etwaige Fehler in
der Herstellung sofort erkannt und behoben werden. Alle Fertigungsschritte sind nachvollziehbar,
da die Daten zentral gesammelt und gespeichert
werden.
ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG • Bachmühle 2 • 74673 Mulfingen
Telefon +49 7938 81-0 • E-Mail [email protected] (Pressesprecher)
Internet www.ebmpapst.com
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INDUSTRIE 4.0
Quelle: Festo
Festo und Siemens: Das Multi-Carrier-System
In enger Zusammenarbeit der Unternehmen Festo
und Siemens entstand ein Flaggschiffprodukt:
das Multi-Carrier-System, ein innovatives Transportsystem für mehr Flexibilität in Produktionsprozessen.
Die Vorteile reichen von freier Konfiguration und
flexiblem Transport über robuste Wagen (Carrier) bis
zur Integration einer komplexen Servoregelung und
Industrie-4.0-geeigneten Motion-Control-Steuerung.
In diesem System sind wichtige Industrie-4.0relevante Optionen realisiert:
• maximal flexibler elektro-mechanischer
Aufbau für wirtschaftliche Fertigung in
Losgröße 1
• dezentrale Sensorik und Intelligenz in den
Werkstückträgern und Antrieben
• modulare Servoregler und Motion-ControlSteuerung
• vollständige Simulation der späteren
Anordnung und Anlage zur Systemauslegung
und -optimierung
• Generieren von Programmdaten aus der
Simulation
• vorbereitet mit OPC-UA-Schnittstelle für
offene Integration in Industrie-4.0-HOSTUmgebungen
Festo AG & Co. KG • Ruiter Straße 82 • 73734 Esslingen-Berkheim
Internet www.festo.de
INDUSTRIE 4.0
Was verbirgt sich hinter dem Multi-CarrierSystem im Detail?
Innovatives Transportsystem für mehr Flexibilität
in Produktionsprozessen
• frei konfigurierbares lineares System
• einfache Integration in vorhandene
Intralogistik
• Ergänzung zu klassischen Transportlösungen
mit maximaler Flexibilität
• Produkttransport und Positionierung auf
Wagen mithilfe von Linearmotoren
• integrierte Steuerung für Transportbewegung
und Motion-Control-Funktionalität
Vorteile: freie Konfiguration und flexibler
Transport
• hohe Flexibilität: Wagen nahtlos ein- und
ausschleusen
• einfache Integration: vorhandene Transportund Logistiklösungen nutzen
• flexibler Betrieb: Beschleunigung und
Geschwindigkeit frei und individuell
einstellen, mehrere Wagen gruppieren
und synchron bewegen
• eine Steuerung für alles: für Multi-CarrierSystem sowie weitere Maschinenmodule
• hohe Dynamik und Geschwindigkeit bei
gleichzeitig großer Nutzlast auf dem Wagen
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Robuster Wagen
• Transport des Produktes direkt auf dem
passiven Wagen
• Vibrationsarme und ruckfreie Bewegung
• freie Bewegung jedes einzelnen Wagens im
System, inklusive Fahrt mit konstanter Kraft
• Gruppierung und synchrone Bewegung von
mehreren Wagen
Antriebssystem SINAMICS
• modulares Antriebssystem für den
Maschinen- und Anlagenbau
• für Ein- und Mehrachsanwendungen geeignet
• ermöglicht modulare und flexible Maschinenkonzepte
Motion-Control-System SIMOTION
• skalierbares und modulares Motion-ControlSystem für hochdynamische Anwendungen
• mit wenigen Klicks zum ladbaren und
lauffähigen Projekt mit dem Projektgenerator
SIMOTION easyProject
• SIMOTION SCOUT für ein einheitliches und
konsistentes Engineering über das gesamte
System
• anwendungsorientierte Hardwareplatt
formen: PC-based oder Drive-based
Quelle: Festo
Siemens Aktiengesellschaft • Wittelsbacherplatz 2 • 80333 München
Internet www.siemens.com
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INDUSTRIE 4.0
Der Wettbewerb wird immer
dynamischer, die technische
Entwicklung wird immer schneller,
die Produktlebenszyklen werden
immer kürzer. Immer mehr Daten
über immer mehr Prozesse stehen
zur Verfügung – doch zur Auswertung
fehlt die Zeit. Hier kommt Real-time
Operational Intelligence (RtOI)
zum Einsatz, mit deren Hilfe aus
bloßen Datenmengen relevante
Informationen werden.
Quelle: GE Intelligent Platforms
GE Intelligent Platforms: Prozessdaten richtig auswerten
Laufende Informationen über den Grad der
Zielerreichung und kontinuierliche Soll-IstVergleiche aus laufenden Prozessen erlauben es,
operative Engpässe frühzeitig zu erkennen und
entsprechend gegenzusteuern. Damit haben
Anwender permanent eine Vielzahl von präzisen
und aktuellen Informationen aus allen relevanten
Bereichen ihres Unternehmens als klares Abbild
des Ist-Zustandes. Die Schwierigkeit liegt darin,
aus einer Vielzahl von Daten die richtigen Informationen an die richtige Person zu übermitteln,
um das richtige Vorgehen zu ermöglichen.
Operational Excellence als Ziel
Speziell für die Industrie konzipiert, unterstützt
die Softwarelösung „Proficy Mobile“ Unternehmen dabei, diese große Anzahl von betrieblichen
Daten in verwertbare Informationen zu verwan-
deln und somit ihre Effizienz entscheidend zu
verbessern. Der Echtzeitzugriff kann überall
und jederzeit über PC, Smartphone, Tablet und
andere mobile Geräte erfolgen.
Die strukturierte Navigation von „Proficy Mobile“
sorgt für eine signifikante Reduzierung der Informationsüberflutung auch bei Alarmmeldungen
und Betriebsstörungen. Das stellt eine intelligente und genaue Wiedergabe des operativen
Zustands sicher. Anwender können so Maßnahmen zum richtigen Zeitpunkt ergreifen, anstatt
dann, wenn es zu spät und wesentlich teurer ist.
Eine konsequente Nutzung von Standardkenngrößen erlaubt auch eine unternehmensweite
Analyse der Assets über mehrere Standorte
hinweg. Ein wichtiger Schritt voran in Richtung
Operational Excellence.
GE Intelligent Platforms GmbH • Memminger Straße 14 • 86159 Augsburg
Internet www.ge-ip.com/de
INDUSTRIE 4.0
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Quelle: genua
genua: Hochwertige IT-Sicherheit in der Industrie 4.0
Maschinen reden mit Maschinen, Produkte liefern
Informationen via Barcodes oder RFID-Chips, auch alle
weiteren Systeme entlang der Fertigungskette sind
miteinander vernetzt und organisieren selbstständig
optimale Abläufe. Was für die Industrieproduktion ein
großer Fortschritt ist, ist mit Blick auf die IT-Sicherheit
eine Herausforderung.
Wenn in der intelligenten Fabrik alle mit allen
kommunizieren, wie können sensible Daten vor
unbefugten Zugriffen oder Steuerungssysteme
von Maschinen vor Malware und Manipulationen
geschützt werden? Besonders hohen Sicher
heitsbedarf haben Systeme, die kritische
Infrastrukturen (KRITIS) oder andere Anlagen
steuern, von deren fehlerfreier Funktion hohe
Sachwerte oder gar Leben abhängen, z. B.
Turbinen in Kraftwerken, chemische Fertigungsanlagen oder Industrieroboter in Produktions
straßen.
Nur Einbahn-Datentransfers erlaubt
Risiken bei der Vernetzung hochkritischer Steuerungssysteme können mit der „cyber-diode“ des
deutschen IT-Sicherheitsunternehmens genua
ausgeschlossen werden. Diese Lösung kontrolliert
die Netzanbindung und lässt ausschließlich Einbahn-Datentransfers zu – in Gegenrichtung wird
jeder Informationsfluss abgeblockt. So geschützt,
können Steuerungssysteme Daten via Internet
versenden, ohne angreifbar zu sein und ihre
Integrität zu gefährden. Die „cyber-diode“ erlaubt
einen Datendurchsatz von bis zu 1 Gbit/s bei
TCP und UDP und unterstützt auch die Protokolle
FTP für Dateitransfers und SMTP für E-Mails.
Ein zentrales Merkmal der „cyber-diode“ ist die
geringe Komplexität: Die Dioden-Funktion ist
minimalistisch programmiert – lediglich wenige
hundert Zeilen Code – und läuft auf einem auf
das Allernotwendigste reduzierten MicrokernelBetriebssystem. Der zentrale Prozess ist einfach
zu analysieren, der Code kann Zeile für Zeile überprüft werden, um Fehler auszuschließen. Diese
geringe Komplexität bedeutet hohe IT-Sicherheit.
genua mbh • Domagkstraße 7 • 85551 Kirchheim
Internet www.genua.de
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INDUSTRIE 4.0
Quelle: GS1 Germany
GS1 Germany: Standards als Basis für Industrie 4.0
Die Vernetzung der Produktion, der Logistik sowie vieler anderer Prozesse ist
in aller Munde. Industrie 4.0, Internet der Dinge oder ähnliche Begriffe ebenso.
Aber was steckt dahinter und was sind die Voraussetzungen zur Implementierung? Letzterem widmet sich GS1 Germany als Standardisierungsdienstleister
im globalen Netzwerk „Global Standards One“ mit über 110 weiteren Länder
organisationen.
Der Begriff „Industrie 4.0“ findet sich überall. In
Forschungsrahmenplänen der Bundesregierung
oder in strategischen Positionspapieren großer
und mittlerweile auch kleinerer Unternehmen.
Dabei ist die Idee der Vernetzung von Maschinen
nicht neu. Vielmehr rückt aktuell die Integration
unterschiedlicher Lösungen auch über Unter
nehmensgrenzen hinweg in den Fokus der
Betrachtung. Dies wirft jedoch auch neue
Fragestellungen auf:
Wie sind Objekte unternehmensübergreifend
eindeutig zu identifizieren? Wie ist die zunehmende Anzahl von erfassten Prozessereignissen
zu strukturieren? Wie können diese Informa
tionen unternehmensintern und unternehmensübergreifend ausgetauscht werden?
Definierte Schnittstellenformate
für effizienten Datenaustausch
Fragen wie diese, die bei Weitem nicht jeden
Aspekt im Kontext Industrie 4.0 abdecken,
widmet sich GS1 Germany und erarbeitet
Lösungen in enger Zusammenarbeit mit über
50.000 Anwendern.
Unternehmen aus unterschiedlichsten Branchen
wie dem Maschinenbau, dem Automobilsektor
oder der Wehrtechnik nutzen bereits die Standards von GS1 zur Optimierung ihrer Prozesse.
So wird mit global eindeutigen Standards eine
Vielzahl der relevanten Businessobjekte, wie Produkte, Maschinen oder Ladungsträger, eindeutig
und für die gesamte Supply-Chain nutzbar iden
tifiziert. Definierte Schnittstellenformate zur
Speicherung und zum Austausch von Prozesser
eignissen ermöglichen die unternehmensinterne
und unternehmensübergreifende Nutzung
relevanter Informationen und somit eine ganzheitliche Prozessoptimierung.
GS1 Germany GmbH • Maarweg 133 • 50825 Köln
Internet www.gs1-germany.de
INDUSTRIE 4.0
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Die HARTING Technologiegruppe hat
eine Produktionsanlage entwickelt,
um Lösungen für die Integrated Industry
vorzustellen.
Quelle: Harting
HARTING: Lösungen für Integrated Industry
Die HARTING-Anlage greift als IntegratedIndustry-Demonstrator das Thema ganzheitlich
auf und verbindet Elemente wie z. B. das flexible
Montagesystem „FlexiMon“, ein Forschungsprojekt im Rahmen des Spitzenclusters „it’s OWL“
(Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe), mit Lösungen der Systemintegration auf
Basis von SAP. „Bei dieser Produktionsanlage
haben wir auch die Aspekte der Smart Factory,
des ‚Internet of Things and Services‘ und des
Industrial Internet berücksichtigt“, sagt Claus
Hilger, Geschäftsführer von HARTING IT Services.
Damit positioniert sich das Espelkamper Familienunternehmen als Wegbereiter des technologischen Wandels. „Die Integrated Industry wird
nahezu alle Industrieunternehmen in den nächsten Jahren verändern. Wir bieten dem Kunden
maßgeschneiderte Lösungen und begleiten ihn
auf diesem Weg“, sagt Dr. Volker Franke, Geschäftsführer von HARTING Applied Technologies.
Modularisierungskonzept umgesetzt
So wurde beispielsweise ein „Plug & Produce“Modularisierungskonzept beim Demonstrator
auf Basis des Han-Modular®-Standards umgesetzt. Die Fertigungseinheit mit drei Fertigungszellen wird über eine smarte Infrastrukturlösung
ins Fabrikationsumfeld eingebunden.
HARTING KGaA • Marienwerderstraße 3 • 32339 Espelkamp
Telefon +49 5772-470 • E-Mail [email protected]
Internet www.harting.com
18
INDUSTRIE 4.0
Quelle: ifm electronic
ifm electronic: Sensoren überwachen die Wasserversorgung
Zwei Softwaresysteme des Sensorherstellers ifm electronic überwachen den
Zustand der Wasserversorgung einer brasilianischen Großstadt. Die Prozessdaten,
die sie aufbereiten, analysieren und bewerten, gelangen über eine kooperative
Software, den „LR Agent CP“, direkt ins SAP-System des Wasserversorgers.
Bei Störungen werden ganze Stadtteile von der
Wasserversorgung abgeschnitten. Das Ziel war es
daher, den Zustand des Versorgungssystems kontinuierlich zu überwachen und zu visualisieren.
Beim Über- bzw. Unterschreiten von Grenzwerten
sollte frühzeitig Alarm ausgelöst werden, um
Wartungsarbeiten planen und Anlagenausfälle
verhindern zu können. Alle erhobenen Daten
sollten dem SAP-System des Betreibers zur Verfügung stehen.
Weniger Störungen
An allen Motoren und Pumpen wurden intelligente Sensoren und Auswertesysteme montiert
(Vibrationssensoren, Auswerteeinheiten, Schwin-
ifm electronic gmbh • Friedrichstraße 1 • 45128 Essen
Telefon +49 201 24 22-0 • E-Mail [email protected]
www.ifm.com
gungs- und induktive Sensoren) und an allen
Messpunkten die Software „Smart Observer“ installiert. Ein Monitor an jeder Station und in der
Zentrale zeigt die jeweils relevanten Messstellen
im Überblick. Neben der Anzeige vorgegebener
Grenzwerte lässt sich der aktuelle Status über
eine Ampelfarbenkennung schnell identifizieren.
Bei einer Überschreitung der Grenzwerte werden
vordefinierte Alarmeskalationsketten, per E-Mail
oder SMS, aktiviert. Zudem lassen sich die Werte
unterschiedlicher Einheiten über längere Zeiträume vergleichen. Der „Linerecorder Agent“
übermittelt alle Messwerte an eine Datenbank
und stellt dem SAP-System alle Daten zur weiteren Analyse zur Verfügung.
Seit der Einführung des Systems hat es deutlich
weniger Störungen und Stillstände gegeben,
Wartungsarbeiten und die Bestellung nötiger
Ersatzteile aus dem SAP-System sind planbar
geworden.
INDUSTRIE 4.0
19
Im Projekt „Showcase Mi5“ der ITQ GmbH
entwickeln Studierende eine modulare
und intelligente Fertigungsanlage für
Keks-Burger und Cocktails. Die Ziele des
Projekts sind zum einen die Umsetzung
moderner Ansätze der Industrie 4.0
in einem Funktionsdemonstrator und
andererseits die exemplarische
Anwendung von agil-mechatronischen
Entwicklungsmethoden während
des gesamten Entwicklungsprozesses
darzustellen.
Quelle: ITQ
ITQ: Studentenprojekt macht Engineering (be-)greifbar
Der Messedemonstrator ist als modulares
Produktionssystem konzipiert, wodurch die
Fertigung beliebiger Güter auf nur einer Anlage
möglich ist. Die sequenzielle Durchführung der
verschiedenen Fertigungsschritte erfolgt durch
austauschbare Produktionsmodule, die an ein
zentrales Transportsystem angekoppelt werden.
Der Messebesucher kann die Produktionsaufträge über ein HMI-Touchpanel eingeben.
Autonome Module
Die zentrale Idee der Modularisierung der
Produktionsanlage wurde durch eine skalierbare
Systemarchitektur realisiert. Ein auf OPC-UA
basierendes Software-Interface garantiert eine
dezentrale Produktionssteuerung, weshalb die
einzelnen Produktionsmodule einen hohen Grad
an Autonomie aufweisen müssen – sie sind
eigenständige cyber-physische Systeme (CPS).
ITQ GmbH • Parkring 4 • 85748 Garching bei München
Internet www.itq.de • www.projectmi5.com
Dies ermöglicht eine automatisierte (Re-)Konfiguration der gesamten Anlage. Einzelne Module
können daher zur Laufzeit an- und abgekoppelt
werden, wodurch bestehende Produktionsabläufe stetig angepasst werden können.
Simulation
Für die Modularisierung wurde ein durchgängiges
Hardware-in-the-Loop(HIL-) Simulationskonzept
entwickelt. Diese Echtzeitsimulation dient der
frühzeitigen Softwareentwicklung sowie der
virtuellen Inbetriebnahme neuer Produktionsschritte. Zudem wurde die Interoperabilität der
Komponenten (u. a. Beckhoff, B&R, Bosch Rexroth,
Siemens, wenglor) fortlaufend automatisiert
getestet.
Der „Showcase Mi5“ wird nun von Studenten um
zusätzliche Aspekte der Industrie 4.0, u. a. eine
industrielle Cloud-Integration, erweitert.
20
INDUSTRIE 4.0
Kaeser Kompressoren:
Druckluft intelligent nutzen
Die Firma Scholz, ein Hightech-Unternehmen aus
der Kunststoffindustrie, legt bei der Druckluft
versorgung dank der maschinenübergreifender
Steuerung „Sigma Air Manager 2“ von Kaeser
Kompressoren schon heute den Grundstein für
ein erfolgreiches Morgen – und spart dadurch
deutlich Energiekosten.
Die Horst Scholz GmbH & Co. KG ist ein Hersteller
von Präzisionsteilen aus Kunststoff. Mikrobauteile, Produkte für die Medizintechnik und
technische Präzisionsteile finden aus dem oberfränkischen Kronach ihren Weg zu namhaften
Herstellern vorwiegend in der Automobilin
dustrie, der Medizintechnik und für Lifestyle-
Produkte. Gerade im medizinischen Bereich sind
die Anforderungen an die Qualität der Produkte
hoch – und damit auch an die Qualität der
Druckluft, die im Betrieb sowohl als Steuerals auch als Prozessluft eingesetzt wird.
Um bei der Druckluftversorgung ständig auf
dem technisch neuesten Stand zu sein und neue
Möglichkeiten im Sinne von Industrie 4.0 zu nutzen, entschied sich das Unternehmen vor einiger
Zeit für eine Druckluftversorgung im ContractingModell. Die Station ist mit neuen innovativen
Eigenschaften wie u. a. der übergeordneten
Steuerung „Sigma Air Manager 2“ und dem
innovativen Netzwerk „Sigma Network“ aus
gerüstet.
Quelle: Kaeser
Energiekosten gespart
Diese Steuerung garantiert nicht nur eine am tatsächlichen Bedarf des Unternehmens orientierte
zuverlässige und effiziente Druckluftversorgung,
sie spart gleichzeitig Energiekosten. Außerdem
ermöglicht sie die Anbindung der Druckluft
station an das Managementsystem, das u. a.
ein Energiemanagement nach ISO 50001 oder
eine vorausschauende Wartung erlaubt. Dank
der ebenfalls genutzten Wärmerückgewinnung
konnte Scholz bereits im ersten Winter den
bisherigen Ölverbrauch um rund 50 Prozent
reduzieren.
KAESER KOMPRESSOREN SE • Postfach 21 43 • 96410 Coburg
Internet www.kaeser.com
INDUSTRIE 4.0
21
Die flexible, transparente und rekonfi
gurierbare Produktion benötigt smarte
Komponenten, die neben den applika
tionsbedingt technischen Anforderungen
Funktionen, Dienste und Informationen
in einer vernetzten Umgebung bieten.
Bei KSB verdeutlichen konkrete, schon
heute umgesetzte Beispiele, wie die
digitale Pumpe in die Produktion der
Zukunft eingebunden ist.
Quelle: KSB
KSB: Die digitale Pumpe – Funktionen und Dienste im Shop Floor
Zentrale Assets wie Pumpensysteme und Armaturen müssen sich im digitalen Produktionsumfeld von Komponenten zu vernetzten Anbietern
von Funktionen und Diensten wandeln. Unter
anderem zur Unterstützung der Servicelogistik
stellt KSB PumpMeter schon heute den aktuellen
Zustand und die Zustandshistorie direkt an der
Pumpe oder im Netzwerk bereit und identifiziert
die Pumpe eindeutig über die Auftragsdaten im
Gerät. KSB PumpDrive passt autark und dezentral
die Fahrweise der Pumpe oder des Mehrpumpensystems an wechselnde Betriebszustände an und
sorgt gleichzeitig für einen ressourceneffizienten
und flexiblen Produktionsprozess. Diese Funk
tionalität wird transparent und vernetzbar zur
Verfügung gestellt.
Von Daten zu vernetzten Informationen
Die in der Pumpe integrierten Sensoren erheben
die wichtigsten Betriebsdaten, die direkt an der
Pumpe durch PumpMeter dezentral ausgewertet
werden. Diese Informationen werden zur automatischen Anpassung an sich verändernde
Betriebszustände sowie für die optimierte Fahrweise durch PumpDrive genutzt. Über Vor-OrtAnzeigen oder über mobile Endgeräte können
der Betriebspunkt der Pumpe bestimmt, Opti
mierungspotenziale aufgedeckt sowie Fahrweisen
angepasst und rekonfiguriert werden. Diese
Informationen stehen für eine vertikale und
horizontale Integration auch über eine Vielzahl
von Feldbussen, z. B. für eine Cloud-Anbindung,
zur Verfügung. Für den Instandhaltungsrundgang
oder im Servicefall können elektronische Dokumente direkt an der Pumpe abgerufen werden.
KSB Aktiengesellschaft • Johann-Klein-Straße 9 • 67227 Frankenthal
Internet www.ksb.com
22
INDUSTRIE 4.0
Quelle: KUKA
KUKA: Flexibler Assistent für die Produktion der Zukunft
Mithilfe einer flexiblen Automatisierungslösung von KUKA kommt in der
Lead Factory für Elektromotoren bei Siemens in Bad Neustadt direkte
Mensch-Roboter-Kollaboration zum Einsatz. Der sensitive Leichtbauroboter
dient dabei als flexibler Springer für eine möglichst wandlungsfähige
Produktion.
In Bad Neustadt an der Saale betreibt Siemens
eine Lead Factory für Elektromotoren. Bei der Herstellung von Statoren sollte die bisher händisch
ausgeführte, einfache Tätigkeit der Weitergabe
und Platzierung von Werkstücken automatisiert
werden. Zusammen mit der Augsburger KUKA
Systems GmbH und ihrem Bereich Advanced
Technology Solutions wurde hierfür eine flexible
Zelle mit dem KUKA-Leichtbauroboter „LBR iiwa“
entwickelt. Durch seine sensitiven Fähigkeiten
ist dieser prädestiniert für die Zusammenarbeit
von Mensch und Maschine.
Als flexibler Springer steht der Roboter auf einem
Fahrgestell, von wo aus er das zu bearbeitende
Teil – den Stator, bestehend aus einem Grund
korpus aus gestanztem Elektroblech und Aluminiumlagerschild – aus einem Werkstückträger
entnimmt und einer Drehmaschine zuzuführt.
Das System organisiert sich selbst
Auch für die Qualitätsprüfung wird der Roboter
eingesetzt. Dank vernetzter Technologie lässt sich
mithilfe der exakten Bemessung und Identifikation jedes Bauteils sofort eine gegebenenfalls
notwendige Korrektur berechnen und im System
realisieren. Das System organisiert sich also von
selbst. Danach setzt der Roboter das Teil in eine
Kunststoffkiste ein, um es abliefern zu lassen.
Die Roboter-Automatisierung und eine hohe
Flexibilität sind also kein Widerspruch. Durch den
Einsatz der sensitiven Robotertechnologie ist
eine Mensch-Roboter-Kollaboration möglich;
die bisher erforderliche Einhausung sowie eine
zusätzliche Sensorik zur Teileerkennung entfallen.
KUKA Roboter GmbH • Zugspitzstraße 140 • 86165 Augsburg
Telefon + 49 821 797-4000 • E-Mail [email protected]
Internet www.kuka-robotics.com
INDUSTRIE 4.0
23
Quelle: transnorm
Lenze: Fördermatrix für die vernetzte, kognitive Produktion
Um künftig wettbewerbsfähig produzieren zu können,
müssen Materialflusssysteme anpassungsfähig und durchgängig vernetzt sein. Das Projekt netkoPs entwickelt dafür
ein dezentral gesteuertes Materialflusssystem. Angelehnt
an die kognitiven Fähigkeiten des Menschen, werden
damit Maschinen, Handhabungs- und Transportsysteme
kommunizieren, intelligent agieren und sich auf neue
Rahmenbedingungen einstellen.
Sind die Förder- und Produktionsmittel durchgängig vernetzt, wird ein paralleler Transport von
Material und Informationen möglich. Anhand der
Informationen erkennt ein dezentrales Produktrouting den Zustand in der Produktion und plant
die optimale Route eines Produkts. Eine dynamische Routenumplanung verhindert, dass Störungen einzelner Systeme zu einem Stillstand des
Gesamtsystems führen. Änderungen des Mate
rialflusses oder die Erweiterung der Produktion
sind zudem ohne aufwendige Anpassung einer
zentralen Steuerung möglich.
Modulare und multidimensionale
Antriebslösungen
Kerninnovation des Projektes ist die entscheidungsfähige Fördermatrix, die die neu gewon
nenen kognitiven Fähigkeiten der dezentralen
Steuerung nutzt. Sie besteht aus vielen interak
tionsfähigen, kleinskaligen Fördermodulen, die
unabhängig voneinander Förder- und Schwenkbewegungen durchführen. Dieses Zusammenspiel erlaubt die lokale Entscheidungsfindung
und das situationsabhängige Routing der intra
logistischen Funktionen. Es ergeben sich neue
Freiheitsgrade auf der Fördermatrix: Neben dem
Transportieren, dem Ein- und dem Ausschleusen
ist auch ein Drehen, Ausrichten, Vereinzeln und
Sequenzieren des Förderguts möglich.
Grundlage für die flexible Fördermatrix sind intelligente Antriebslösungen von Lenze, die auch die
Anforderungen hinsichtlich Energieeffizienz und
Leistungsdichte erfüllen. Eingeflossen sind auch
das Wissen über drehgeberlose Regelverfahren
und getriebelose Direktantriebe sowie Know-how
im Bereich Servotechnik.
Lenze SE • Hans-Lenze-Straße 1 • 31855 Aerzen
Internet www.lenze.com
24
INDUSTRIE 4.0
Cloud Computing verspricht unbegrenzte
Rechen- und Speicherkapazitäten, Kosten
ersparnis, Zuverlässigkeit und weltweiten
Zugriff. Darauf aufbauende Lösungen zeichnen
sich durch hohe Verfügbarkeit, bedarfs
gerechte Skalierung und nutzungsabhängige
Bezahlung aus. Sicheres Cloud Computing ist
daher eine der zentralen Herausforderungen
für Industrie 4.0.
Quelle: M&M Software
M&M Software: Condition Monitoring per Cloud-Plattform
Viele Maschinenbauer würden gern permanent
Leistungs-und Verschleißdaten ihrer weltweit
installierten Maschinen überwachen und an zentraler Stelle sammeln. Damit könnten sie ihren
Kunden einen besseren Servicelevel garantieren
und aus den Daten wertvolle Erkenntnisse für
Produktverbesserungen ableiten. Dazu muss der
jeweilige Anlagenbetreiber davon überzeugt
werden, dass sensible Informationen über seinen
Produktionsprozess nicht in die falschen Hände
geraten. Nur dann wird er dem Maschinenbauer
erlauben, zyklisch Daten aus dem Produktionsnetz heraus „nach Hause“ zu schicken.
Eine weitere hohe Hürde stellt die Bereitstellung
einer sicheren und hochverfügbaren Infrastruktur
dar. Das beinhaltet Rechnerressourcen, die
Softwareanwendung, aber auch IT-Personal und
Prozesse zur Sicherstellung eines zuverlässigen
Dauerbetriebs.
Cloud-Lösung überwindet Hürden
Mit der Cloud-basierten Serviceplattform von
M&M Software können Maschinenbauer diese
Hürden meistern. In einer sicheren Cloud-Anwendung werden Daten gesammelt, gespeichert,
analysiert und visualisiert. Die Serviceplattform
besteht aus einem universellen Kernsystem und
darauf aufbauenden individuellen Kundenportalen. Zum Komplettpaket für Maschinenbauer
gehören die Entwicklung seiner Portallösung, die
Integration in seine Maschinensteuerung, der
zuverlässige Betrieb und eine nutzungsbezogene
monatliche Abrechnung. Der Anlagenbetreiber
erhält damit ein stimmiges Sicherheitskonzept
und kann Art und Umfang der gesendeten Daten
kontrollieren.
M&M Software GmbH • Industriestraße 5 • 78112 St. Georgen
Internet www.mm-software.com
INDUSTRIE 4.0
25
Quelle: Mayr Antriebstechnik
Mayr Antriebstechnik: Das messende Maschinenelement
Die drehmomentmessende Wellenkupplung ROBA®-DSM
ermöglicht eine einfache Zustandsüberwachung von
Maschinen und Anlagen. Mit den Daten aus der Kupplung,
die auf der spielfreien Wellenkupplung ROBA®-DS beruht,
lassen sich Maschinen optimal auslasten. Der Einsatz
bereich dieser Drehmoment-Messkupplung reicht vom
klassischen Prüfstand über den Einsatz bei Serienmaschinen
bis zum Condition Monitoring.
Messungen auf rotierenden Teilen erfordern
gleichzeitig die Übertragung von Energie zum
Rotor und von Daten aus dem rotierenden Teil
hin zum Empfänger. Die drehmomentmessende
Wellenkupplung ROBA®-DSM benutzt dafür zwei
komplett getrennte Wege. Durch die hohe Bandbreite von bis zu 3,5 Kilohertz kann sie auch
schnelle, dynamische Vorgänge sicher erfassen.
Die digitale Aufbereitung der Daten direkt auf
dem Rotor ermöglicht eine optimale Verstärkung
und eine Offsetkompensation auch nach dem
Einbau. Ein weiterer Vorteil dieser Kupplung ist
der Einsatz eines Funksystems im weltweit
verfügbaren 2,4-Gigahertz-ISM-Band, das bis zu
80 Kanäle verwendet. Dadurch ist es möglich,
mehrere Kupplungen ohne gegenseitige Beeinflussung in der gleichen Umgebung zu betreiben.
Zusätzlich ist die Datenübertragung mit einer
Adresse kodiert, damit nur der entsprechende
Empfänger das Signal aufnehmen und auswerten
kann.
Schneller Überblick über Messdaten
Die Kupplung liefert wie Industrie-StandardSysteme ein Ausgangssignal von +/–10 Volt für
das Drehmoment rechts/links, das als Eingangs
signal für eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) verwendet werden kann. Daneben
bietet das System eine USB-Schnittstelle. Über
diese Schnittstelle können Messdaten mit einem
PC oder Laptop überwacht und aufgezeichnet
werden, ohne dass eine zusätzliche Hardware
erforderlich ist. Eine praktische Anwendung ist
die einfache Erfassung von Daten vor Ort zur
späteren Analyse und Auswertung.
Chr. Mayr GmbH + Co. KG • Eichenstraße 1 • 87665 Mauerstetten
Internet www.mayr.com
26
INDUSTRIE 4.0
Quelle: ORBIS
ORBIS: Transparente Prozesse in Produktion und Intralogistik
Für Unternehmen, die SAP ERP einsetzen, bietet ORBIS mit der
ORBIS Multi-Process Suite (OMPS) ein Add-on, das vollständig
schnittstellenfrei und releasesicher in SAP integriert ist. Technische
Daten der verschiedensten Systeme auf der Fertigungsebene
werden in Echtzeit nahtlos in das SAP-System übertragen und
gleichzeitig visuell aufbereitete Informationen direkt an die
Maschinensteuerung weitergeleitet.
Das schafft eine klare Sicht auf ERP- und ShopFloor-Prozesse sowie auf den Datenfluss entlang
der gesamten Bestands- und Lieferkette. So kann
der Materialfluss in einem Kanban-Regal mit
OMPS realitätsgetreu und unmittelbar visualisiert werden. Je nach Bedarf können auch die
Warenbewegungen, angefangen vom Rohstoff
lieferanten über den Transport bis hin zu den
aktuellen Beständen auf der Ebene einer Ver
packungseinheit, abgebildet werden.
Intuitive Bedienoberflächen
Oder man kann die Bestandssituation des internen Lagers auf einem Monitor oder einem Mobilgerät übersichtlich darstellen, z. B. tabellarisch,
grafisch oder bildlich. Falls erforderlich, werden
auch weitere individuelle, prozessbezogene
Kennzahlen, etwa zur Personalplanung oder die
Unfall- und Krankenstatistik, visualisiert.
Sogar qualitätsrelevante Merkmale, wie das
Gewicht des Fertigprodukts, lassen sich mit den
im SAP-Materialstamm hinterlegten Referenz
daten abgleichen und kontrollieren. Falls das
tatsächliche Produktgewicht dann signifikant
von den hinterlegten Daten abweicht, wird der
Versand unverzüglich darüber informiert. Die
erfassten Wiegedaten stehen obendrein für
statistische Auswertungen zur Verfügung.
Für SAP HANA und Big Data optimiert
OMPS eignet sich auch für Big-Data-Szenarien, da
sie in Verbindung mit der In-Memory-Plattform
SAP HANA betrieben werden kann. So können
selbst riesige Datenmengen, die bei Industrie 4.0
durch die Vernetzung von Systemen zu bewäl
tigen sind, extrem schnell verarbeitet werden.
ORBIS AG • Nell-Breuning-Allee 3–5 • 66115 Saarbrücken
Internet www.orbis.de
INDUSTRIE 4.0
27
Quelle: Parker Hannifin
Parker Hannifin: Komplexe Steuerungsanwendungen
Eine neue, konsequent auf offene Ethernet-Kommunikations
standards ausgelegte Automatisierungsplattform ermöglicht die
für Industrie 4.0 erforderliche Durchgängigkeit von der Leitebene
bis hin zur Aktorebene. Zentrale Bausteine sind die Automati
sierungssteuerung PAC (Programmable Automation Controller)
und der Servoantriebsregler der Baureihe PSD.
Der PAC ist ein intelligenter Mehrachs-MotionController für komplexe Steuerungsanwen
dungen, der die Eigenschaften einer speicher
programmierbaren Steuerung (SPS) mit einer
Motion-Control-Steuerung, Robotik und Visualisierung verbindet. Er ermöglicht anspruchsvolle
Anwendungen ohne aufwendiges Schnittstellenmanagement auf nur einer leistungsstarken
Steuerungsplattform. Innerhalb der Maschine
koordiniert der PAC die Bewegungen der ein
zelnen Servoantriebe – bei Bedarf auch gemischt
mit hydraulischen und pneumatischen Bewegungsabläufen.
Zentraler Knotenpunkt für alle Prozessdaten
Durch offene Schnittstellen lässt sich eine
durch PAC gesteuerte Maschine in horizontale
Kommunikationsstrukturen einbinden, um z. B.
die einzelnen Maschinen einer Produktionslinie
untereinander zu vernetzen. Der PAC ist der
zentrale Knotenpunkt für alle relevanten Prozessdaten der Maschine. Die gesammelten Daten
aller angeschlossenen Parker-Feldgeräte werden
der Leitebene über Ethernet zur Verfügung
gestellt oder per integriertes Web-Publishing auf
einem Smartphone bzw. Tablet angezeigt.
Im Zuge der zunehmenden Flexibilisierung und
des steigenden Automatisierungsgrads moderner
Produktionsanlagen steigt die Zahl der einge
setzten Servoantriebe und mit ihr die benötigte
Schaltschrankgröße. Mit dem neuen anreihbaren
Multiachs-Servosystem PSD hat Parker Servo
regler für zentrale Steuerungskonzepte ent
wickelt, die modular einsetzbar sind und deutlich
kompakter ausfallen als konventionelle Servo
regler. Über eine standardmäßige EthernetSchnittstelle können Prozesse präzise überwacht
und Daten genau erfasst werden.
Parker Hannifin GmbH • Pat-Parker-Platz 1 • 41564 Kaarst
Internet www.parker.com/de
28
INDUSTRIE 4.0
Quelle: Phoenix Contact
Phoenix Contact: Wandlungsfähiger Industrie-4.0-Demonstrator
Phoenix Contact hat bereits konkrete Ansätze zur Verwirklichung
von Industrie 4.0 entwickelt. Dazu gehört der Industrie-4.0-
Demonstrator für den automatisierten Schaltschrankbau, der
die Aspekte Wandlungsfähigkeit, Fertigung individueller Produkte
und durchgängige Datenintegration umsetzt.
Der Demonstrator besteht aus drei Zellen. In der
ersten Zelle werden Durchgangs-Reihenklemmen
automatisch auf eine Tragschiene gerastet. Die
teilautomatisierte zweite Zelle druckt selbst
ständig Beschriftungsschilder für die Klemmenleiste, die in Handarbeit auf die Klemmen aufgebracht werden. Eine Kamera prüft in der dritten
Zelle die Beschriftung sowie die Breite und
Vollständigkeit der Klemmenleiste. Die Individualisierung der Produkte ergibt sich aus der spezi
fischen Zusammenstellung und Beschriftung der
einzelnen Klemmenleisten. Die wechselbaren
Magazine, die die Klemmen enthalten, und die
Modularität des Demonstrators machen ihn
wandlungsfähig. Während die erste Zelle immer
gleich bleibt, lassen sich die anderen Zellen auswechseln, in ihrer Reihenfolge verändern und
beliebig ergänzen. Die nötige Neukonfiguration
erfolgt automatisch.
Durchgängige Datenintegration
Der digitale Artikel, eine Kombination aus den
Standards AutomationML und eCl@ss, bewirkt
die durchgängige Datenintegration. Er beschreibt
sowohl das individuelle Produkt als auch seinen
Herstellungsprozess und wird an das Leitsystem
des Demonstrators übermittelt, das kontrolliert,
ob alle für die Fertigung benötigten Zellen angeschlossen und die Magazine mit den erforder
lichen Klemmen bestückt sind. Eine Verbindung
zwischen der realen Klemmenleiste und dem
digitalen Artikel besteht über dessen Auftragsnummer auf einem RFID-Chip in der Klemmenleiste, der von den RFID-Lesestationen der
Zellen ausgelesen wird. Erst dann startet die
Bearbeitung.
Phoenix Contact GmbH & Co. KG • Flachsmarktstraße 8 • 32825 Blomberg
Internet www.phoenixcontact.de/industrie4_0
INDUSTRIE 4.0
29
Quelle: Pilz
Pilz: Steuerungskonzepte für die Zukunft
Auf dem Weg in die Zukunft der Fertigungsautomatisierung
sind die Modularisierung und die Dezentralisierung zwei der
wichtigsten Erfolgsfaktoren. Voraussetzung dafür sind Auto
matisierungssysteme, die in der Lage sind, die in den mecha
tronischen Einheiten verteilte Intelligenz anwenderfreundlich
zu steuern. Anlagen lassen sich dann in übersichtliche, selbst
ständig arbeitende Einheiten zerlegen.
Zentralistisch ausgelegte speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) haben gegenüber einer
Modularisierung einen entscheidenden Nachteil:
Änderungen in einzelnen Anlagenteilen verur
sachen einen hohen Aufwand auf der Steuerungsebene, da Programmstrukturen an zentralen
Stellen der Steuerung verändert werden müssen.
Für die Automatisierung der Zukunft sind daher
Lösungen gefragt, die zum einen in der Lage sind,
Steuerungsintelligenz zu verteilen, und zum
anderen gewährleisten, dass die notwendige
Dezentralisierung und Vernetzung mehrerer
Steuerungen für den Anwender dennoch einfach
in der Handhabung bleibt.
Verteilte Intelligenz – mechatronischer Ansatz
Das Industrie-4.0-fähige Automatisierungs
system PSS 4000 von Pilz erlaubt es, den mecha
tronischen Ansatz auch auf die Steuerungsebene
zu übertragen. Am Modell einer existierenden
Applikation und heute verfügbarer Technologien
werden die Aspekte verteilte Intelligenz und
mechatronischer Ansatz deutlich. Mit PSS 4000
lassen sich komplexe, verteilte Anlagen in übersichtliche, selbstständig arbeitende Einheiten
zerlegen. Aufwände für Engineering, Inbetriebnahme und Wartung werden dank des mecha
tronischen Ansatzes deutlich reduziert. Auch
der Grad der Standardisierbarkeit von Teilen
von Maschinen und Anlagen steigt, so dass sich
diese flexibel und schnell an veränderte Kundenwünsche anpassen lassen.
Pilz GmbH & Co. KG • Felix-Wankel-Straße 2 • 73760 Ostfildern
Internet www.pilz.de
30
INDUSTRIE 4.0
Quelle: Schwering & Hasse
proALPHA Software: Qualitätssicherung durch ERP-System
Die Schwering & Hasse Elektrodraht GmbH stellt Kupferlackdraht
für den Elektromotoren- und Transformatorenbau her. Die
Kunden vor allem aus der Automobilindustrie stellen höchste
Qualitätsansprüche an den Draht. Um diese sicherzustellen,
wertet das Unternehmen automatisiert die Messdaten aus der
Fertigung aus. Möglich ist dies durch die nahtlose Integration
von Maschinensteuerung und ERP-System.
Bei Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu
1.000 Meter/Minute eine gleichbleibend hohe
Qualität auf jedem Zentimeter Draht sicher
zustellen ist eine große Herausforderung:
Manuell können die Maschinenbediener und
die Mitarbeiter aus der Qualitätssicherung nur
einen Bruchteil prüfen. „Durch automatisierte
Abläufe sorgen wir dafür, dass der Prozess sicher
ist und der Draht die Anforderungen der Kunden
erfüllt“, erklärt Dirk Jäger, EDV-Leiter bei
Schwering & Hasse und Geschäftsführer der
Jäger Informatik GmbH.
Optimale Qualität, sinkende Kosten
Die Messdaten aus den 300 Produktionsmaschinen
geben Auskunft über die Qualität des Drahtes –
mehrere Tausend Datensätze pro Sekunde. Um
diese automatisiert zur Qualitätsüberwachung
und -verbesserung zu nutzen, hat das Unter
nehmen die Maschinensteuerung mit dem
Enterprise-Resource-Planning-(ERP)-System von
proALPHA verknüpft. Informationen zu Außen
temperatur, Drahtdicke und Spulengeschwindigkeit werden gebindebezogen gesammelt und
ausgewertet. Kritische Messdaten werden als
Ereignis an das ERP-System übergeben. Die
Werker können dann direkt in den Prozess eingreifen, bevor es zu qualitätsrelevanten Auswirkungen kommt: „Dann kann sofort auf ein neues
Gebinde gewechselt werden. Das vermeidet
Ausschuss und spart Kosten“, so Jäger.
Um die enormen Potenziale von Industrie 4.0 zu
heben, müsse man sich als Mittelständler fortlaufend mit seinen Prozessen befassen und einen
einheitlichen Informationsfluss zwischen ERP
und Maschinenebene schaffen, betont Jäger.
proALPHA Software GmbH • Auf dem Immel 8 • 67685 Weilerbach
Internet www.proalpha.de
INDUSTRIE 4.0
31
Quelle: DFA Demonstrationsfabrik Aachen GmbH
PROTECA: Termintreue durch transparenten Auftragsfortschritt
In der Demonstrationsfabrik auf dem RWTH Aachen Campus
werden innovative Ansätze und Lösungen der Industrie 4.0
implementiert und im realen Produktionsbetrieb erprobt. So
auch Ergebnisse des vom BMBF geförderten Forschungsprojekts
ProSense, in dem das Konzept einer hochauflösenden Produktionssteuerung auf Basis unterstützender Softwaresysteme und intel
ligenter Sensorik entwickelt wird.
PROTECA, das Anwendernetzwerk des Exzellenzclusters „Integrative Produktionstechnik für
Hochlohnländer“ der RWTH Aachen, unterstützt
den Transfer von Forschungsergebnissen. Im
Forschungsprojekt ProSense (FKZ 02PJ2495) wird
ein Konzept entwickelt, das bislang nicht verfügbare Daten über Materialflüsse durch zusätzliche
Sensoren einbezieht und mit vorhandenen Daten
zu neuen Informationen verknüpft. Dadurch werden automatisch Handlungsvorschläge für den
Fertigungssteuerer generiert, um Entscheidungen
über notwendige Eingriffe auf dem Shop Floor
und in den IT-Systemen treffen zu können. Somit
kann zuverlässiger geplant und Kundentermine
können trotz eines turbulenten Produktions
umfelds gehalten werden.
Sensoren für mehr Transparenz
Für das Projekt wurde in der Demonstrations
fabrik Aachen ein vernetztes Produktionssystem
aufgebaut: An allen Anlieferungsflächen vor
Maschinen wurden RFID-Sensoren angebracht
und die Ladungsträger mit RFID-Tags versehen,
die Informationen über den Fertigungsauftrag
enthalten. Durch die Sensorlösung sind die Übergangszeiten zwischen den Arbeitsgängen exakt
bekannt und der Auftragsfortschritt wird automatisch überwacht. Aufgrund der höheren Transparenz kann die Durchlaufzeit der Fertigungs
aufträge genauer geplant werden. Um die feiner
aufgelösten Daten optimal zu nutzen, wurde als
Erweiterung der hardwareseitigen Komponenten
das Softwaresystem über eine Schnittstelle an
das ERP-System angebunden. Über eigens ent
wickelte Visualisierungen erhält der Benutzer
Handlungsempfehlungen, wenn hinsichtlich
Kapazitäten, Personal, Umlaufbestand oder
Eilaufträge Probleme auftreten sollten.
DFA Demonstrationsfabrik Aachen GmbH (PROTECA-Industriepartner)
Campus-Boulevard 57 • 52074 Aachen
Telefon +49 241 51031-800 • Internet www.demofabrik-aachen.de
32
INDUSTRIE 4.0
Quelle: PROXIA Software
PROXIA Software: MES für lückenloses Produktionsmonitoring
Der Windanlagenhersteller Eickhoff Wind Power aus Klipphausen
bei Dresden setzt bereits heute auf Industrie 4.0. So überwacht
in anderen Werken einsetzt, ist eine einheitliche
Datenbasis gewährleistet.
Eickhoff seine Produktion mittels eines Manufacturing-ExecutionSystems (MES) von PROXIA Software. Maschinenlaufzeiten und
Arbeitsgänge werden in Echtzeit erfasst, Kapazitäten werkübergreifend geplant und Engpässe rechtzeitig erkannt.
Das Werk der Eickhoff Wind Power GmbH, einer
Tochter der Gebr. Eickhoff Maschinenfabrik und
Eisengießerei GmbH aus Bochum, wurde 2008
errichtet. Mithilfe wissenschaftlicher Fabrik
planung, u. a. durch die RWTH Aachen, ist hier
ein Werk im Sinne modernster LEAN-ProductionPhilosophie und Materialflussoptimierung entstanden. Um seine Leistung mit der der anderen
Werke in der Eickhoff-Unternehmensgruppe zu
vergleichen, werden mittels der MES-Software
von PROXIA Kennzahlen, u. a. zur Verfügbarkeit
der Anlagen, zur Leistung und zum Ausschuss
anteil, erfasst. Da Eickhoff diese Software auch
Liefertermintreue garantiert
Rund 30 Maschinen, Anlagen und produktive
Arbeitsplätze sind im Klipphausener Werk an
das System zur Maschinen- und Betriebsdaten
erfassung (MDE/BDE) angebunden und mit
einander vernetzt. Sämtliche Fertigungsschritte
können komplett rückverfolgt werden. Mit der
PROXIA BDE/MDE-Software hat die Produktionsplanung und -steuerung den Bearbeitungsstatus
eines Auftrags genau im Blick und kann Fertigungsengpässe erkennen und bei Bedarf mithilfe
anderer Werke der Unternehmensgruppe aus
gleichen. Dadurch kann Eickhoff rechtzeitig Maßnahmen einleiten, damit ein bestimmter Auftrag
immer zum vereinbarten Zeitpunkt ausgeliefert
werden kann. „Die Liefertermintreue ist einer der
wichtigsten Nutzen, den wir aus der MES-Software ziehen“, sagt Uwe Steinhagen, IT-Leiter im
Werk Klipphausen.
PROXIA Software AG • Anzinger Straße 5 • 85560 Ebersberg
Internet www.proxia.com
INDUSTRIE 4.0
Schaeffler: Integrierte Drehmomentsensorik
Mit der magnetoelastischen Drehmoment
sensorik können Materialspannungen in einer
Welle unmittelbar gemessen und in ein Dreh
momentsignal umgerechnet werden. Damit
bietet Schaeffler eine mechatronische Lösung,
um Anwendungen und Prozesse exakter zu überwachen und zu steuern, da das Drehmoment
genau dort erfasst wird, wo es eingebracht wird.
Störende Einflussgrößen im Antriebsstrang
werden reduziert.
Als Anbieter von Lager- und Subsystemlösungen
hat Schaeffler die Drehmomentsensorik als einbaufertiges Modul entwickelt. Die SchaefflerAnwendungstechniker sind neben Wälzlagern
auch auf branchenspezifische Mechatronik
module spezialisiert und können so mit den
Kunden optimale Lösungen erarbeiten. Die
Möglichkeit zur exakten Überwachung von
Maschinenzustand und -prozess durch die
Erfassung des Drehmoments ist eine wichtige
Voraussetzung für vernetzte und intelligente
Prozesse.
Während die Digitalisierung die Präzision auf der
Steuerungsseite wesentlich verbessert hat, müssen die elektrischen, mechanischen oder hydraulischen Aktoren diese Präzision auch umsetzen
können – großes Potenzial für Drehmomentsensoren.
Erste Anwendungen der Drehmomentsensortechnologie finden sich in der Landtechnik, einer
der innovativsten Branchen überhaupt. Auto
nomes Fahren elektronisch gekoppelter Fahrzeuge, Sensorik für die Bodenqualität, digitale
Schlag- und Ertragskarten, Vernetzung mittels
Isobus oder Steuerungsstrategien für den ziel
gerichteten Einsatz von u. a. Sästreuen sind nur
einige Beispiele.
Sensoren kontrollieren Düngermenge
In den neuesten Düngerstreuer-Fahrzeugen des
Landtechnikherstellers RAUCH sind FAG-Dreh
momentmessmodule in die Antriebsnabe inte
griert. Sie messen direkt am Prozess berührungslos und präzise den aktuellen Düngerdurchfluss.
Blockaden und Verstopfungen an den Dosierschiebern werden erkannt. Die kostenintensive
Düngung wird so noch präziser und sicherer.
Quelle: Schaeffler
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Industriestraße 1–3 • 91074 Herzogenaurach
Internet www.schaeffler.de
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34
INDUSTRIE 4.0
SICK: Besser verpacken mit IO-Link
Seit dem Jahr 1974 entwickelt und baut die
SOMIC Verpackungsmaschinen GmbH & Co. KG
Verpackungssysteme vorwiegend für die Lebensmittelindustrie. Ein Beispiel ist der Wrap-AroundPacker SOMIC 424 W2. Ausgestattet mit intel
ligenter Sensor- und Steuerungstechnik, u. a.
mit IO-Link-Sensoren von SICK, bietet die
Maschine mehr Betriebssicherheit, eine höhere
Verpackungsqualität und mehr Ausbringleistung.
Als IO-Link-Sensoren setzt SOMIC Lichtschranken
von SICK ein, z. B. die Miniatur-Lichtschranke
WTB4-3 zum Erfassen und Zählen der Produkte
im Einlauf in die Maschine. Die Sensoren bieten
eine platzsparende Miniaturbauform, sind im
Hinblick auf unterschiedlichste Verpackungen
sehr detektionssicher, verfügen über eine präzise
Hintergrundausblendung und haben durch ihre
besondere Chiptechnologie IO-Link von Haus aus
an Bord.
Condition Monitoring durch
aktive Sensor-Selbstüberwachung
Die IO-Link-Funktionalität punktet mit der Aussicht auf eine schnelle und sichere Inbetriebnahme, eine gleichbleibend hohe Qualität der
Verpackungsprozesse, eine verbesserte Verfügbarkeit der Endverpackungsmaschinen, eine
schnelle Amortisation sowie die Möglichkeit
zur Ferndiagnose bei den Kunden von SOMIC.
Die wohl wichtigste Funktion der IO-Link-Sen
soren ist die automatische Verschmutzungs
überwachung. „Mit IO-Link und den SICK-Sen
soren betreibt die Maschine selbst ein aktives
Troubleshooting“, erklärt Stefan Julinek, Gesamtleiter Konstruktion bei SOMIC.
Quelle: SICK
„Sie meldet sich eigenständig bei einer Verschmutzung der Optik. Durch dieses Condition
Monitoring kann der Maschinenbetreiber seine
Anlage vorbeugend warten, z. B. in einer geplanten Betriebspause, und so Ausfallzeiten durch
ungeplante Stillstände vorbeugen.“ Somit
trägt die IO-Link-Sensorik von SICK dazu bei,
die Verfügbarkeit der SOMIC-Endverpackungs
maschinen an ein neues Limit zu bringen.
SICK AG • Erwin-Sick-Straße 1 • 79183 Waldkirch
Internet www.sick.de
INDUSTRIE 4.0
Quelle: Trebing + Himstedt
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Foto: Bernd Müller, © Fraunhofer IAO
Trebing + Himstedt: Personaleinsatzplanung per Smartphone
Im Industrie-4.0-Forschungsprojekt „KapaflexCy“ entwickelt
der SAP MES Partner Trebing + Himstedt gemeinsam mit Dienstleistungs- und Industrieunternehmen, Softwaresystem- und
Beratungshäusern sowie Forschungseinrichtungen eine vernetzte,
flexible und selbstorganisierte Kapazitätssteuerung: konkret
eine Personaleinsatzplanung in der Produktion unter direkter
Beteiligung der Mitarbeiter.
Im vom Bundesministerium für Bildung und
Forschung geförderten Projekt „Kapazitätsflexibilität in cyber-physischen Systemen“ (KapaflexCy)
werden Werkzeuge auf der Basis cyber-physischer
Systeme, Einführungsstrategien und Konditionierungsmethoden für eine selbstorganisierte
Kapazitätsflexibilität entwickelt. Analog zum
„Just in time“-Prinzip in der Materiallogistik
soll „KapaflexCy“ Leerlaufzeiten oder eine Überbeanspruchung des Faktors „Mensch“ in der
Produktion reduzieren.
Schichtplan per Doodle
Bei einer selbstorganisierten Kapazitätssteuerung
planen die am Fertigungsprozess beteiligten Mitarbeiter ihre Einsätze je nach Bedarf und benötigten Fähigkeiten weitestgehend selbst. Trebing +
Himstedt entwickelt im Forschungsprojekt eine
auf SAP-basierte Softwarelösung, die die Einsatzplanung auch im Falle von Schichtverlängerungen
und Sonderschichten unterstützt. Die Schichtplanung erfolgt nicht mehr zentral, sondern über
ein „Schicht-Doodle“. Per Smartphone-App oder
an einem Kioskterminal in der Kantine stimmen
sich die Mitarbeiter untereinander ab. Nur bei
Abweichungen oder Konflikten werden andere
Abteilungen und Hierarchieebenen einbezogen.
Die selbstorganisierte Kapazitätssteuerung verkürzt die Reaktionszeit bei schwankender Auftragslage, vermeidet unproduktive Zeiten und
reduziert den Aufwand. Die Mitarbeiter erleben
eine transparente Personaleinsatzplanung, an der
sie selbst beteiligt sind, was ihre Akzeptanz
erhöht. Da der Ausgleich zwischen Arbeit und
Freizeit besser gelingt, steigt ihre Motivation.
Trebing & Himstedt Prozeßautomation GmbH & Co. KG
Wilhelm-Hennemann-Straße 13 • 19061 Schwerin
Internet www.t-h.de/kapaflexcy
36
INDUSTRIE 4.0
Ansätze von Consistent R&D
Vergleich Full-Set Strategie mit Full-Range Strategie:
Taktung
Full Set
Klassische (tayloristische) Planung
Taktung erfolgt nach Bereichen
Optimierung nach min. Kapazität je Bereich
keine Verschachtelung
viele Zeitpuffer
Durchlaufzeit
Planungsvorschlag nach Consistent R&D
Full-Range nach Consistent R&D
Taktung erfolgt nach zeitlichen Paketen
Optimierung nach min. Gesamtdurchlaufzeit
max. Verschachtelung, nahezu keine Zeitpuffer
Voraussetzungen:
jedem Teil werden mehrere Zustände mitgegeben
danach erfolgt eine Optimierung zeitlicher
Taktintervalle
diese werden als Pakete von einem ganzheitlich
besetzten Projektteam so abgearbeitet, als wären
die Teile bereits verfügbar
Durchlaufzeit
geeignete Software für Visualisierung erforderlich
Quelle: Techniciency Consulting
Techniciency Consulting: „Consistent R&D“
Industrie 4.0 bedingt nicht nur die Veränderung von Produktionsabläufen, sondern auch die Neugestaltung von Prozessen im
Bereich der Produktentwicklung. Der Ansatz „Consistent R&D“
steht für eine ganzheitliche Herangehensweise, weil er alle Unternehmensbereiche integriert.
„Consistent R&D“ steht für Ganzheitlichkeit,
Folgerichtigkeit und Konsequenz. Im Mittelpunkt
stehen dabei vier Ansätze:
• Alle Unternehmensbereiche geben aktive
Impulse für Innovationen: Sie sollten alle in
den Innovationsprozess einbezogen werden. So
kennt etwa der Service die Kundenbedürfnisse
besser als der Vertrieb, und Einkauf und
Beschaffungsteams haben Know-how über
Global Sourcing, Lieferanten und Lieferketten.
• Die Erfordernisse der Produktentwicklung
steuern das Unternehmen gleichwertig zu den
Erfordernissen der Produktion: Wenn der Anteil
neuer Produkte ständig steigt, müssen diese –
bezüglich Auftragseingang, Umsatz und Ergeb-
nis – in den Kennzahlen zur Steuerung des
Unternehmens berücksichtigt werden.
• Entwicklungs- und Produktionsprozess verschmelzen: Die Möglichkeiten der Simulation
von Abläufen für Einkauf, Fertigung, Montage
und Service werden heute nicht konsequent
genutzt. Doch der Trend zur Individualisierung
von Produkten verstärkt sich. Die Aufgabe,
sofort serienreife Produkte zu liefern, erfordert
eine neue Herangehensweise bei der Planung
von Abläufen und Kapazitäten und hat Einfluss
auf Montagestrukturen. Dafür sind geeignete
Methoden zu etablieren. Ein Vorschlag ist im
Bild oben rechts dargestellt.
• Kompetenz und Vollmacht sollten in dezentralen Einheiten gebündelt werden: Die
Herstellung individueller Produkte bedeutet
eine höhere interne Komplexität. Kleine Einheiten können die wachsenden Aufgaben viel
besser behandeln als ein zentral gesteuertes
Unternehmen. Dafür braucht es definierte
Randbedingungen.
Techniciency Consulting • Thüringer Waldblick 19 B • 99880 Aspach
Internet www.techniciency.de
INDUSTRIE 4.0
Quelle: Wibu-Systems
37
Quelle: @ Frank Ossenbrink
Wibu-Systems: Daten und Know-how in der Produktion sichern
Nur wenn in der vernetzten Produktion Daten und Know-how
vor Diebstahl und Missbrauch geschützt sind, kann Industrie 4.0
erfolgreich sein. Worauf es dabei genau ankommt, zeigen die
Deutsche Telekom, das Fraunhofer-Institut für Sichere Informa
tionstechnologie, Hirschmann, Infineon Technologies, Trumpf und
Wibu-Systems mit ihrem Demonstrator „Industrie 4.0 mit Sicherheit – Made in Germany“.
Der Demonstrator zeigt eine sichere Endezu-Ende-Kommunikation, wobei alle kritischen
Komponenten in Deutschland entwickelt und
produziert wurden. Wibu-Systems beteiligt sich
am Demonstrator mit dem „CmStick“, einem
Dongle für die USB-Schnittstelle, der dafür sorgt,
dass nur berechtigte Personen Zugriff erhalten
und Daten sicher geschützt sind vor Produktpiraterie und Manipulation. Er enthält einen Smartcard-Chip von Infineon als Vertrauensanker.
Der Demonstrator zeigt zwei unterschiedliche,
miteinander vernetzte Produktionsstandorte, die
über sichere Kommunikationskanäle verbunden
sind. Sicherheitschips erfüllen in diesem System
sicherheitsrelevante Aufgaben: Sie authentifi
zieren Personen, Kommunikationskomponenten
und Produktionsanlagen und verschlüsseln vertrauenswürdige Daten. Werden einzelne Geräte
als nicht vertrauenswürdig identifiziert, werden
sie vom Netz genommen. Damit ein Mitarbeiter
die Produktion steuern kann, nutzt er einen
Tablet-PC mit CmStick und PIN oder Passwort.
Auf dem Weg zur sicheren,
intelligenten Produktion
Oliver Winzenried, Vorstand und Gründer der
Wibu-Systems AG, verdeutlicht: „Industrie 4.0
wird nur funktionieren, wenn über Verschlüsselung sowohl Daten und Prozess-Know-how als
auch jedes Glied der Kommunikationskette vor
Spionage und Manipulation geschützt sind.
Unternehmen müssen Vertrauen in die intel
ligente Produktion haben. Die Sicherheits
konzepte dafür müssen durchdacht, stabil und
wirtschaftlich sein.“
Wibu-Systems AG • Rüppurrer Straße 52–54 • 76137 Karlsruhe
Internet www.wibu.com
38
INDUSTRIE 4.0
ZF: Mit Bluetooth-Tags die Logistik optimieren
Mit Bluetooth Low Energy (BLE) lassen sich
digitale Informationen über große Reichweiten
mit niedrigem Stromverbrauch übertragen.
Viele Vorgänge in der Logistik werden erleichtert
und zahlreiche Prozesse effizient verbessert.
Durch die geringe Größe, die hohe Datensicherheit und die niedrigen Kosten sind BLE-Tags
universell anwendbar und erfüllen vielfältige
Anforderungen.
Quelle: ZF
Basierend auf dieser BLE-Technologie, hat das
ZF-Tochterunternehmen Openmatics eine
innovative Lösung entwickelt, durch die Logistikprozesse optimiert werden. Der „ZF Logistik Tag“
ist ausgestattet mit einer Batterie mit einer
fünfjährigen Lebensdauer, mit dem 3-AchsenBeschleunigungssensor, dem Temperatursensor
sowie dem Luftfeuchtigkeitssensor. Der Tag ist
damit in der Lage, umfassend Daten zu speichern
und über eine Reichweite von bis zu 30 Metern
an Smartphones und stationäre Empfänger in
Echtzeit zu senden.
Umgebungsprofil der Ware wird gespeichert
Durch die Zuordnung vom Ladungsträger
zur„ZF Logistik Tag ID“ ist eine übergreifende
Prozessoptimierung möglich. Die spezielle
Sensorik in den Tags kann ein genaues Profil der
Umgebung während des Warenausgangs, des
Transports und des Wareneingangs erstellen, um
somit den Status und Ereignisse zu prüfen.
Umweltbedingungen und Events werden gespeichert und übermittelt, mit dem Ziel, automatisch
beschädigte Ware zu erkennen und diese gege
benenfalls beim Wareneingang oder an weiteren
Stellen der Produktion von allein abzuweisen.
Dadurch werden Prozesse wie die Wareneingangskontrolle in den meisten Fällen überflüssig
und es kommt zu einem sofortigen Ausschuss
von fehlerhafter Ware.
ZF Friedrichshafen AG • Graf-von-Soden-Platz 1 • 88046 Friedrichshafen
Internet www.zf.com
INDUSTRIE 4.0
Industrie 4.0 – Ihre Ansprechpartner im VDMA
Dietmar Goericke
Geschäftsführer
Forum Industrie 4.0
Telefon +49 69 6603-1821
Dr. Beate Stahl
Projektleitung
Forum Industrie 4.0
Telefon +49 69 6603-1295
Anita Siegenbruk
Assistenz
Forum Industrie 4.0
Telefon +49 69 6603-1906
Judith Binzer
Forschung & Innovation
Telefon +49 69 6603-1810
Dr. Christian Mosch
Produktion
Normung & Standards
Telefon +49 69 6603-1939
Steffen Zimmermann
IT-Sicherheit
Telefon +49 69 6603-1978
Daniel van Geerenstein
Recht
Telefon +49 69 6603-1359
Dr. Jörg Friedrich
Bildung
Telefon +49 69 6603-1935
Andrea Veerkamp-Walz
Arbeitsorganisation und -gestaltung
Telefon +49 69 6603-1488
Peter Thomin
Geschäftsmodelle & Dienstleistungen
Telefon +49 69 6603-1216
Kai Peters
Europa
Telefon +32 2 7 06 82 19
Frank Brückner
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Telefon +49 69 6603-1864
Dr. Beate Metten
Mitgliederkommunikation
Telefon +49 69 6603-1231
Prof. Claus Oetter
IT-Technologien & Software
Telefon +49 69 6603-1667
industrie40.vdma.org
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40
INDUSTRIE 4.0
Impressum
VDMA
Forum Industrie 4.0
Lyoner Straße 18
60528 Frankfurt am Main
Design und Layout
VDMA DesignStudio / VDMA Verlag GmbH
Produktion
h. reuffurth gmbh
Copyright
VDMA
April 2015
VDMA
Forum Industrie 4.0
Lyoner Straße 18
60528 Frankfurt
Kontakt
Dietmar Goericke
Geschäftsführer
Telefon +49 69 6603-1821
industrie40.vdma.org
DesignStudio
Dr. Beate Stahl
Projektleitung
Telefon +49 69 6603-1295
Internet industrie40.vdma.org

Industrie 4.0 konkret – Lösungen für die industrielle Praxis

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