Maschinen im Zeitalter der Vernetzung

Author Steffen WinklerPosted on No CommentsCategories Connected Automation, Themen

Wie lassen sich Millionen von Maschinen mit dem Internet der Dinge verbinden, um Prozesse transparent zu machen, auszuwerten und zu überwachen? Ohne jeglichen Eingriff in die Automatisierungslogik? Ganz einfach. Mit nur wenigen Sensoren und dem IoT Gateway, das Bosch Rexroth zur SPS IPC Drives 2016 vorgestellt hat.

Fertigungsprozesse kontinuierlich verbessern, Produktionskosten senken und die Produktqualität erhöhen – viele Maschinenhersteller und -betreiber sehen sich täglich mit diesen Herausforderungen konfrontiert. Doch was tun mit Maschinen und Anlagen ohne Connectivity, die sich einer effizienzsteigernden Digitalisierung verschließen? Mit dem IoT Gateway von Bosch Rexroth lassen sich diese mit minimalem Aufwand auf einen Schlag in das Zeitalter des Internet der Dinge und Dienste (IoT) katapultieren.

Plug-and-Run per Web-Interface

Für ein i4.0 Retrofit à la Bosch Rexroth wählt der Anlagenbetreiber lediglich die zu überwachenden Parameter sowie die geeigneten Sensoren aus und verbindet diese mit dem IoT Gateway. Das so vernetzte System aus Sensorik, Software und IoT-fähiger Industriehardware lässt sich rasch und einfach über das Dashboard – die intuitiv bedienbare Web-basierte Oberfläche des IoT Gateways – einrichten, handhaben und verwalten. Die Bandbreite an Sensorik umfasst digitale und analoge Schnittstellen einschließlich Bluetooth Low Energy, USB und RFID. Abschließend ist lediglich zu definieren, welche Daten verarbeitet und an die überlagerten Systeme zur Überwachung und Auswertung gesendet werden sollen.

Informationen sichtbar machen …

Das breite Nutzspektrum und die Leistungsfähigkeit eines i4.0 Upgrades mit dem IoT Gateway verdeutlicht ein spektakulärer Show-Case, in dessen Zentrum eine 129 Jahre alte Museumsmaschine steht. An dieser pedalbetriebenen Drehbank aus dem Jahr 1887 fertigte Robert Bosch noch persönlich Teile für den Magnetzünder – jenes Produkt, das dem Unternehmen Ende des 19. Jahrhunderts zum Durchbruch verhalf.
Ausgestattet mit Bosch Sensoren und dem IoT Gateway lässt sich nun die aktuelle Drehzahl als maßgeblicher Produktionsparameter erfassen und auf dem Active Cockpit grafisch visualisieren. So kann selbst ein unerfahrener Bediener erkennen, ob er für eine optimale Bearbeitung des Werkstücks schneller oder langsamer treten muss.

…und gewinnbringend nutzen

Auf ebenso einfache Weise lassen sich heutige Produktions- und Prozessdaten sichtbar machen, die bislang nutzlos im Verborgenen lagen. Aufgabe des IoT Gateways ist es, die erfassten Sensordaten zu erfassen und an IT- oder Cloud-Solutions zu senden, wo sie in aussagekräftige Informationen umgewandelt werden. Durch die Prozessüberwachung in Echtzeit lassen sich beispielsweise Ausfälle und Ausschuss vermeiden, nicht genutzte Anlagenteile automatisch abschalten oder die Wartung vorausschauend planen (Predictive Maintenance). Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, Maschinenparks ohne Connectivity schnell und kosteneffizient an das lokale Condition Monitoring– oder MES-System anzuschließen.

Modernisieren und Investitionen schützen

Die mitunter jahrzehntelangen Innovationszyklen im Maschinenbau machen das IoT Gateway als kosteneffiziente Retrofit-Lösung besonders wertvoll. Weil kein Eingriff in die Automatisierungslogik erfolgt, lassen sich Investitionen wirkungsvoll schützen. Im Gegensatz zu einer kostspieligen Umrüstung bleiben Funktionalität und Produktivität erhalten. Der Bedarf ist riesig, denn mehrere Millionen Maschinen sind noch nicht Teil der vernetzten Fertigung. Auch kleine und mittelständische Unternehmen dürften sich für diese attraktive Form des Retrofit interessieren, etwa um einfache Kontrollsysteme für die Bearbeitung von Werkstücken einzurichten oder Energiekosten zu sparen.

Robuste Hardware, modulare Software, offene Schnittstellen

Hardwareseitig nutzt das IoT Gateway die erfolgreiche Steuerungsplattform IndraControl XM von Bosch Rexroth. Ausgestattet mit der neuesten Technologie erfüllt das IoT Gateway so selbst hohe Echtzeit-Anforderungen und lässt sich bei Bedarf flexibel mit der E/A-Familie IndraControl S20 zu einem modularen und kompletten Automatisierungssystem erweitern.

Das „Herz“ der Lösung, die Software des IoT Gateway, gründet sich auf einem Linux Betriebssystem mit Java Virtual Machine. Darauf laufen verschiedene Java-Applikationen, darunter die Dashboard-App zur Konfiguration und Bedienung, die Device-Apps für die Datenerfassung sowie die Processing-Apps für den Datentransfer. Das Deployment der Java-Apps erfolgt effizient, einfach und sicher über das integrierte OSGi-Framework.

Parametrieren statt Programmieren

Die intuitive, sichere und schnelle Inbetriebnahme des IoT Gateway erfordert keinerlei Programmierkenntnisse und erfolgt durch simples Parametrieren.

Der Konfigurationsablauf über die Dashboard App gliedert sich in drei logische Schritte:

  1. Datenerfassung: Über eine Default-Konfiguration für verschiedene Eingangsmodule lassen sich Anlagen und Maschinen schnell und einfach anschließen. In den sogenannten Device-Apps werden die angeschlossenen Sensoren oder Datenquellen konfiguriert und parametriert. Die erfassten Maschinen- oder Sensordaten stehen fortan in den Apps zur Verfügung.
  2. Datenverarbeitung: Die per Device-App definierten Sensordaten lassen sich nun in Processing-Apps vorverarbeiten und mit weiteren Informationen anreichern. Die Processing-Apps liefern ihrerseits wiederum Daten zur weiteren Verarbeitung.
  3. Datentransfer: Mithilfe der Provider-Apps lassen sich sämtliche Daten an überlagerte Systeme transferieren. Prozess- oder Maschinendaten können so an IT- oder Cloud-Anwendungen übertragen werden, beispielsweise, um eine vorausschauende Wartung zu realisieren und die Maschinenausfallzeiten zu senken.

Das Starter Kit – IoT Gateway und Production Performance Manager

Das IoT Gateway ist nicht nur als Stand-alone-Lösung verfügbar, sondern auch im Rahmen eines Starter Kits. Ein solches Gesamtpaket von Bosch Rexroth beinhaltet beispielsweise zusätzlich IoT-basierte Lösungen der Bosch Software Innovations, wie den Production Performance Manager (PPM). Die Software führt die gesammelten Informationen in einer Visualisierung zusammen und leitet spezifizierte Ereignisse an definierte Personen weiter. So dienen sie beispielsweise als Basis für eine effiziente und umfassende Produktionssteuerung.

Pilotprojekte verdeutlichen Potential

Welches Potential im IoT Gateway steckt wird zum Beispiel im Bosch Werk in Homburg deutlich, wo unter anderem Hydraulikventile für mobile Arbeitsmaschinen wie Traktoren oder Bagger gefertigt werden. Im Rahmen eines Pilotprojekts wurde ein Bestandsprüfstand mit Sensoren versehen, das IoT Gateway angeschlossen und dieses mit verschiedenen Softwaremodulen, darunter dem Production Performance Manager, dem Production Rules Configurator und dem Maintenance Support System von Bosch Software Innovations vernetzt. Die Installation und Inbetriebnahme des IoT Gateways erfolgte hierbei in nur wenigen Stunden. Die Echtzeiterfassung der Hydraulikölqualität und das regelbasierte Condition Monitoring verhindern seither zuverlässig eine produktionskritische Verunreinigung des Hydrauliköls durch Metallpartikel. Das Ergebnis: eine automatisch gesicherte Prozessqualität mit 25 Prozent weniger Wartungskosten. Der Aufwand für manuelles Testen sank um 20 Prozent, die Gesamtanlagenverfügbarkeit (OEE) liegt heute um 5 Prozent höher. Die getätigten Investitionskosten amortisieren sich nach nur 1,5 Jahren.

Fazit

Mit dem IoT Gateway beweist sich Bosch Rexroth einmal mehr als Brückenbauer zwischen den Welten Automation und IT. Nach dem direkten Zugriff auf den Steuerungskern im Rahmen des
Open Core Engineering und dem Schulterschluss mit modernen Websprachen durch den WebConnector schließt Bosch Rexroth eine weitere, millionenfach klaffende Lücke: vom Anlagenbestand zum Internet der Dinge und Dienste.

Erfahren Sie mehr über das IoT Gateway in unserer Pressemeldung oder der Broschüre.

 

About the Author:

is head of division Factory Automation at Bosch Rexroth AG in Lohr am Main. After studying electrical engineering, he initially worked as development engineer, product manager and later as head of product management before he switched to sales in 2006. Besides his main tasks, his additional focal points were the development of functional sectors (product management, industry sales), cooperation management as well as the development of product areas, sales regions and channels. After heading the corporate strategy at Bosch Rexroth, with the focal points company-wide strategy development, business segment and site planning, strategic projects or mergers & acquisitions, he today heads the market segment Factory Automation, which includes amongst others the industry segments Automotive, Machine Tools, Printing, Packaging, Electronics, Plastics Machinery and Aerospace. With more than twenty years of professional experience and active involvement in diverse sector associations, Mr. Winkler is an expert of the global automation market. In 2012, he complemented his specialist background with a Master’s degree in B2B marketing at the FU Berlin.

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