AutomationSmartFactory I/O-Modul: 5 Entwicklungen für verbesserte Datennutzung
Vom I/O-Modul über MQTT bis zum Dashboard: Weiterentwickelte IT/OT-Elemente machen den Umgang mit den Daten der Industrie 4.0-Produktionsanlage des SmartFactoryKL-Partnerkonsortiums greifbarer. Daten können nun besser visualisiert, integriert, transportiert und erfasst werden. Zu den Highlights gehören ein Ein-Ausgabe-Modul (I/O-Modul), die Betriebsdatenpublikation über MQTT, zwei Dashboards sowie ein webbasierter Produkt-Konfigurator.
Über die Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V.:
Die Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V. wurde 2005 als gemeinnütziger Verein gegründet, um ein Netzwerk von Akteuren aus Industrie und Forschung zu Industrie 4.0 aufzubauen und darin gemeinschaftliche Projekte durchzuführen. Mit der Idee, das Internet der Dinge auch in die Produktion einzuführen, ist die Vision von Industrie 4.0 entstanden. Durch die aktive Beteiligung ihrer Mitglieder hat die Technologie-Initiative bereits realitätsnahe Lösungen, erste Produkte und gemeinschaftliche Standards in diesem Bereich erarbeitet. Die im Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kaiserslautern beheimatete SmartFactoryKL ist eine weltweit einzigartige herstellerunabhängige Demonstrations- und Forschungsplattform, in der innovative Informations- und Kommunikationstechnologien und deren Einsatz in einer realitätsnahen industriellen Produktionsumgebung getestet und weiterentwickelt werden. Die intensive Kooperation zwischen SmartFactoryKL und DFKI garantiert den Anschluss an die deutsche IT-Spitzenforschung.
(h3)Die Partnerunternehmen der SmartFactoryKL-Industrie 4.0-Anlage sind:
Belden/Hirschmann, Bosch Rexroth, Cisco, EPLAN Software & Service, Festo, HARTING, IBM, iTAC, LAPP KABEL, METTLER TOLEDO, MiniTec, PHOENIX CONTACT, Pilz, proALPHA, TE Connectivity, TÜV SÜD, Weidmüller und Wibu-Systems.
I/O-Modul bringt Sensor-Daten in die Cloud
Ein neuartiges I/O-Modul mit integrierter Computing Power und IoT-Gateway Funktion ergänzt seit diesem Jahr die SmartFactoryKL-Produktionsanlage. Über dieses I/O-Modul können detaillierte Sensor-Daten direkt in die Cloud übertragen werden, ohne in Konflikt mit der Maschineninfrastruktur zu treten. Ein Anwendungsbeispiel ist Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung): bindet man zusätzliche Sensorik über das I/O-Modul an eine Anlage an, können dank der Datenerfassung und -auswertung Maschinenausfälle frühzeitig erkannt werden.
MQTT – das Kommunikationsprotokoll für Betriebsdaten
Eine weitere Entwicklung stellt die Publikation aller Betriebsdaten – also Prozess- und Maschinendaten – über das Kommunikationsprotokoll MQTT dar. Das Kommunikationsprotokoll OPC UA ist die Basis, das den Integration Bus mit den Maschinen der Produktionsanlage verbindet. Diese Daten werden nun auch über MQTT publiziert, und können für andere Anwendungen zur Verfügung gestellt werden. Beispiele hierfür sind Anwendungen auf mobilen Endgeräten wie Smartphones und Tablet-PCs oder Cloud-Anwendungen wie Data Analytics.
Visualisierung von Arbeitsabläufen
Ferner ergänzen zwei Dashboards die Produktionsanlage: das erste visualisiert die Arbeitsabläufe des flexiblen fahrerlosen Transportsystems (FTS), das auf einer mobilen Roboterplattform umgesetzt ist. Das Dashboard zeigt die Informationen, auf deren Basis das MES-System Transportentscheidungen fällt und dem FTS mitteilt, wohin ein Produkt für den nächsten Arbeitsschritt transportiert werden soll. Aus den angezeigten Informationen können ferner KPIs ermittelt werden. Z. B. geben Daten über den Status der Maschinen sowie über deren Auslastung oder Fehleranfälligkeit Aufschluss.
Auch das zweite Dashboard visualisiert Arbeitspläne und steigert somit die Transparenz der Produktionsprozesse für den Anlagenbetreiber. Es stellt eine Art digitales Auftragsbuch dar, in dem der Anwender seine allgemeine Auftragslage überwachen kann und z. B. sieht, in welchem Prozessschritt sich ein Produkt befindet.
Seit neustem verfügt die Industrie 4.0-Produktionsanlage über einen webbasierten Produkt-Konfigurator, der mit dem ERP-System verbunden ist und aus den Daten direkt einen Produktionsauftrag anlegt. Dies ermöglicht dem Endkunden, sein individualisiertes Produkt über eine übersichtliche Eingabemaske wie in einem Online-Shop zu bestellen und den Status des Produktionsauftrages zu verfolgen.
„Eine Industrie 4.0-Produktionsanlage kann nur dann wachsen, wenn die IT-Systeme und -Strukturen mitwachsen. Diese Weiterentwicklungen durch die IT-Unternehmen innerhalb unseres Partnerkreises sind der Beweis für unseren ganzheitlichen Ansatz, der Produktion und IT auf Augenhöhe verbindet“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Detlef Zühlke, Vorstandsvorsitzender der Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V. und Leiter des Forschungsbereichs Innovative Fabriksysteme am DFKI.
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