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Sichere, vernetzte Maschinen und Roboter

: FANUC


Der amerikanische Nachrichtendienst „Robotics & Automation“ hatte es im vergangenen Jahr so angekündigt: Fanuc entwickelt einen „App Store“ für seine FIELD-Plattform. FIELD steht dabei für Fanuc Intelligent Edge Link and Drive und basiert auf offenen Standards. Nun ist die Plattform da. Erste Anwendungen wie ZDT und Linki bestehen bereits und sind im industriellen Einsatz. Fanuc selbst vernetzt auf seiner FIELD-Plattform unterschiedliche Anwendungen und integriert beispielsweise Deep Learning-Projekte mit einer leistungsfähigen Cloud und „klugen“ Algorithmen.

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Das FIELD-System ist eine offene Plattform, die sich auf die simultane Benutzung verschiedener Industrial IoT-Applikationen innerhalb einer Produktionsstätte, wie beispielsweise Maschinen, Roboter, CNC Steuerungen und Sensoren, konzentriert.

Das FIELD-System ist eine offene Plattform, die sich auf die simultane Benutzung...

Das FIELD-System ist eine offene Plattform, die sich auf die simultane Benutzung verschiedener Industrial IoT-Applikationen innerhalb einer Produktionsstätte, wie beispielsweise Maschinen, Roboter, CNC-Steuerungen und Sensoren konzentriert. Die Software verbindet Maschinen jeglicher Art mit Hilfe eines interaktiven Webs. Dadurch kann die Software auf ein immenses Datenvolumen zugreifen und hocheffiziente Auswertungen liefern. Die Offenheit der Plattform gibt Herstellern von Maschinen, Robotern sowie Sensor- und Peripheriegeräten die nötige Flexibilität ihre eigenen Applikationen zu entwickeln. Sie bietet ihnen aber auch gleichzeitig die Möglichkeit, die Software mit übergeordneten Systemen zu verknüpfen.

Apps zur Funktionsüberwachung von Robotern und Werkzeugmaschinen

Den aktuellen Stand zur FIELD-Plattform referierte Jürgen Barth, Fanuc, auf der 3. Fachkonferenz „Roboter in der Automobilindustrie“ und stellte dabei zwei Aktivitäten vor: Die Vernetzung von 150 Werkzeugmaschinen auf der vergangenen EMO und die FIELD-Applikation ZDT, die bei General Motors läuft. Die App „Zero Down Time“, kurz: ZDT, ist dabei weltweit im Einsatz. Mit diesem Tool überwacht der Automobilhersteller die Funktion von über 10.000 Robotern, um rechtzeitig Erkenntnisse über Ausfallrisiken oder Signale für eine vorbeugende Wartung zu bekommen. 27 Produktionsstätten in fünf Ländern sind in diesem Netzwerk zusammengeschlossen.

Eine weitere App, die Operation Management Software „MT-Linki“, kommt in Werkzeugmaschinen mit Fanuc-CNC-Steuerungen
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„Surface Flaw Inspection by Machine Learning“ ist ein Konzept bei dem ein CR-7iA Roboter einer Kamera das Werkstück in verschiedensten Orientierungen präsentiert, davon werden Bilder gemacht, verarbeitet und darauf basierend Entscheidungen getroffen.

„Surface Flaw Inspection by Machine Learning“ ist ein Konzept bei dem ein...

zum Einsatz. Mit der FIELD Technologie erfasst und überwacht „MT-Linki“ Kenndaten der Werkzeugmaschine, überwacht und analysiert deren „Lebensfunktionen“ und erkennt somit frühzeitig Produktions- und Maschinenprobleme. Damit können präventive Wartungsmaßnahmen durchgeführt werden noch bevor es zu einer Störung oder gar einem Stillstand kommt.

FIELD und Fog-Cloud – geeignet für riesige Datenmengen

Alle FIELD-Funktionen arbeiten mit oder basieren auf sehr großen Datenmengen. Als probates Mittel der Speicherung („Big Data“) gilt eine Cloud, auf die alle Teilnehmer etwa einer Fertigungsumgebung zugreifen können. Um diesen Zugriff selektiver zu gestalten, haben Fanuc und Cisco eine Factory Internet Cloud eingeführt und nennen diese der Einfachheit halber Fog. In dieser internen Fog sind deutlich weniger Daten gespeichert, so dass die im Edge Computing angefallenen Daten von Maschinen, Robotern oder Applikationen auf der Prozessebene auch schnell zur Verfügung stehen.

In Zukunft werden Systeme wie FIELD offen für alle am Produktionsprozess beteiligten Maschinen sein müssen. Fanuc selbst nutzt für eigene Produkte wie Robodrill, Robocut, Laser oder Roboter zwar nach wie vor proprietäre Schnittstellen (was die Funktionssicherheit bisher enorm hoch gehalten hat), wird aber über OPC-Server auch fremde Steuerungen unterstützen. So wird es möglich sein Third-Party-Produkte an ein FIELD-System anzuschließen.

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„Smart Machining Functions“ sind Funktionen einer Fanuc-CNC, die eine jeweils optimale Bearbeitung von Werkstücken durch adaptive, in Echtzeit erfolgender Anpassung von Technologiewerten wie Drehzahl oder Vorschub im laufenden Betrieb ermöglichen.

„Smart Machining Functions“ sind Funktionen einer Fanuc-CNC, die eine jeweils...

Intelligente Produktion durch AI und Deep Learning

Eine große Rolle spielt bei FIELD in allen Bereichen Artificial Intelligence. Dazu eine konkrete Umsetzung: „Surface Flaw Inspection by Machine Learning“ ist ein Konzept bei dem ein CR-7iA Roboter einer Kamera das Werkstück in verschiedensten Orientierungen präsentiert, davon werden Bilder gemacht, verarbeitet und darauf basierend Entscheidungen getroffen.

Auch „Deep Learning“ ist eine FIELD-Applikation. Sehr anschaulich ist das Beispiel einer Roboteranwendung beim Bin Picking. Der Versuchsaufbau dafür sieht vor, einen Roboter mit Area Vision Sensor an eine Kiste mit Teilen zu stellen, die der Roboter, ohne eigens geteacht zu werden, aus der Kiste holen soll. Arbeiten mehrere Roboter an dieser Kiste, profitieren sie von den „Erfahrungen“ der anderen und räumen die Kiste entsprechend schneller leer. Die Lernkurve sieht so aus, dass der Roboter nach 1.000 Versuchen eine Erfolgsquote von 60 % hat und nach 5.000 Versuchen schon 90 % aller Teile greifen kann – ohne dass eine einzige Zeile eines Programmcodes geschrieben werden muss.

Smart & safe Machining

„Smart Machining Functions“ sind Funktionen einer Fanuc-CNC, die eine jeweils optimale Bearbeitung von Werkstücken durch adaptive, in Echtzeit erfolgender Anpassung von Technologiewerten wie Drehzahl oder Vorschub im laufenden Betrieb ermöglichen. Ergebnis ist ein ausfallsicherer Betrieb mit kürzeren Zykluszeiten bei gleichbleibender oder besserer Werkstückqualität. Mit Hilfe von „Smart Machining Functions“ werden optimierte Grenzwerte ausgelotet, um von vornherein bessere Einstellungen
vornehmen zu können als zuvor. Je nachdem wie gut der Prozess eingestellt ist, schätzen Experten, dass sich Verbesserungen von 10 bis 20 % erzielen lassen, sei es in Form kürzerer Zykluszeiten, sei es unter Qualitätsaspekten. Durch die intelligente Aufbereitung vorhandener Basisdaten wie Ströme, Temperaturen oder Beschleunigungen kann die Leistungsgrenze einer Werkzeugmaschine maximal ausgereizt werden. Zukünftig sollen solche gelernten Erfahrungen bzw. Daten nicht nur auf der Maschine selbst, sondern auch im Rahmen der Fanuc Industrie 4.0-Umgebung – FIELD-System – zur Verfügung gestellt werden.

Das FIELD-System ist eine offene Plattform, die sich auf die simultane Benutzung verschiedener Industrial IoT-Applikationen innerhalb einer Produktionsstätte, wie beispielsweise Maschinen, Roboter, CNC Steuerungen und Sensoren, konzentriert.
„Surface Flaw Inspection by Machine Learning“ ist ein Konzept bei dem ein CR-7iA Roboter einer Kamera das Werkstück in verschiedensten Orientierungen präsentiert, davon werden Bilder gemacht, verarbeitet und darauf basierend Entscheidungen getroffen.
„Smart Machining Functions“ sind Funktionen einer Fanuc-CNC, die eine jeweils optimale Bearbeitung von Werkstücken durch adaptive, in Echtzeit erfolgender Anpassung von Technologiewerten wie Drehzahl oder Vorschub im laufenden Betrieb ermöglichen.



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Special Automation aus der Cloud

cloud.JPG Immer mehr Teile der industriellen Automatisierung sollen in die Cloud verlegt werden. Nicht nur die in rapide steigenden Mengen generierten Daten, sondern neben Auswerte-, Überwachungs- und Kontrollmechanismen auch Steuerungs-, Regelungs- und sogar Safety-Algorithmen. Wozu eigentlich? Was lässt sich vernünftig in die Cloud verlegen? Was sollte man dabei beachten? Und was ist das überhaupt, die Cloud?
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Die Verschmelzung der virtuellen und realen Produktionswelt fordert ein weitreichendes Portfolio auf sämtlichen Ebenen der Automatisierungspyramide wie auch in deren Anbindung an das Internet of Things. Eine wesentliche Voraussetzung dafür spielen sichere Verbindungen vom Entwicklungs- und Produktionsfloor bis hin zu einer sicheren Datenhaltung im Netz. Siemens bietet mit seinem Digital Enterprise Portfolio die technischen Voraussetzungen für eine erfolgreiche Umsetzung von Industrie 4.0 und präsentierte auf der Messe SPS IPC Drives in Nürnberg dahingehend seine jüngsten Innovationen wie auch deren sichere Realisierung. Manfred Brandstetter, Leiter der Business Unit Factory Automation bei Siemens Österreich, erläuterte dazu die Details im Gespräch mit x-technik. Von Luzia Haunschmidt, x-technik
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