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Retrofit im Anlagenbau

Optimierung bestehender Produktionseinrichtungen mittels IIoT-Technologie

Karlsruhe, den 20.08.2019

Industrial-Internet-of-Things (IIoT) – davon erhoffen sich Automatisierungs- und Anlagenspezialisten neue Möglichkeiten zur Prozess- und Leistungsoptimierung bestehender, zum Teil Jahrzehnte alter Produktionseinrichtungen. Was genau verbirgt sich hinter dem Begriff IoT? Das Internet der Dinge ist ein Sammelbegriff für Technologien einer globalen Infrastruktur der Informationsgesellschaften. Diese ermöglicht, physische und virtuelle Gegenstände miteinander zu vernetzen und sie durch Informations- und Kommunikationstechniken zusammenarbeiten zu lassen. Dadurch stehen Datenmengen zur Verfügung, die es ermöglichen neue Zusammenhänge zu verstehen und bessere Entscheidungen zu treffen. Diese Daten kommen aus der eigenen Produktion: Gewonnen durch die Kommunikation von Maschinen, direkt ausgewertet und analysiert mittels einer IoT-Anwendung. Dieses Prinzip in der Industrie angewandt, nennt sich Industrial-Internet-of-Things.

Das klingt vielversprechend für jeden, der Anlagen betreibt und stets bemüht ist, die Prozesse zu optimieren oder zu automatisieren. Die Praxis zeigt, dass dank immer besserer Sensorik bestehende Anlagen sinnvoll nachgerüstet werden können. Damit wird es möglich, Datenmodelle mit hohem Erkenntnisgrad zu erstellen und bessere Entscheidungen für die Weiternutzung der Produktionsmittel zu treffen. Das verstehen wir unter dem Begriff Retrofit im Bereich IIoT.

Was hat IBS damit zu tun?

Mitte Juni wurde bei uns ein Projekt mit dem Ziel gestartet zu lernen, Zustände eines Produktionssystems mit einer IoT-Anwendung zu erfassen und gewonnene Daten auszuwerten. Diese dann in einer Art und Weise zu visualisieren, dass daraus gute Entscheidungen abgeleitet werden können. Bei Projektende im September soll es einen funktionsfähigen Prototyp geben, der bei uns im Haus steht und beispielhaft Möglichkeiten einer Retrofit-IIoT Anwendung demonstriert.

Wer ist an dem Projekt beteiligt?

Das Projektteam besteht aus zwei Kollegen, einer Kollegin von IBS sowie einem Vertreter der Firma Rock5. Der Grund für das interdisziplinäre Team ist, dass zur erfolgreichen Umsetzung, verschiedene Kompetenzen benötigt werden. Das Anlagen-Know-How, das Programmieren eines Industrieroboters, der Aufbau eines beispielhaften Produktionssystems und das Projektmanagement steuern die IBS-Mitarbeiterin und Mitarbeiter bei. Die Kompetenz zur Sensorik und IIoT-Schnittstelle sowie dem Sammeln, Speichern und Auslesen der Daten wird von Rock5 eingebracht. Die Software, die letzten Endes alles analysiert, wird in Zusammenarbeit unserer DH-Studentin Julia Wenzel mit Rock5 entwickelt. Die Firma fruitcore robotics aus Konstanz stellt die benötigte Hardware – ihren Roboter HORST – zur Verfügung. Auch benutzen wir einen neu entwickelten Magnetgreifer der Firma MagSwitch, den wir für den Zeitraum des Projektes zur Verfügung gestellt bekommen. Damit kann der Roboter Stahlgewichte unterschiedlichen Gewichts greifen und im Dauerlauf bewegen. Am Roboter selbst werden Zustandsdaten wie Temperatur und Vibration erhoben, um herauszufinden, ob sich durch Handhabung unterschiedlicher Gewichte unterschiedliche Zustandsbilder ergeben.

Wie ist das geplante Vorgehen?

Im Rahmen einer Bachelorarbeit an der DHBW Karlsruhe wird der aktuelle Stand der Technik erarbeitet und analysiert, welche Konzepte es bereits gibt und wie diese funktionieren. Daraus werden im nächsten Schritt die Anforderungen an das Konzept abgeleitet und mit denen des Projektteams ergänzt. In der daran anschließenden Konzeptionierungsphase werden verschiedene mögliche Varianten gegenübergestellt und bewertet. Das beste Konzept wird an dem Roboterdemonstrator HORST umgesetzt. Über die IIoT-Schnittstelle werden die erfassten Daten von HORST an die entwickelte Software geschickt, die dann den Prozess nach den Anwendervorgaben optimiert. Anbei die bildliche Darstellung des Demonstrators:

Eine Darstellung, wie Produktionseinrichtungen optimiert werden können.
Ein Roboter steht auf einem Tisch im Ruhezustand.
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