Vernetzte Fabrik

Wie Maschinen mit einer Box Industrie-4.0-fähig werden

| Redakteur: Katharina Juschkat

Damit auch mittelständische Unternehmen Industrie-4.0-fähig werden, soll der Plug-and-Work-Cube des Fraunhofer IOSB existierende Maschinen in moderne Fertigungsanlagen integrieren.
Damit auch mittelständische Unternehmen Industrie-4.0-fähig werden, soll der Plug-and-Work-Cube des Fraunhofer IOSB existierende Maschinen in moderne Fertigungsanlagen integrieren. (Bild: Fraunhofer)

Um Anlagen mit älteren Maschinen fit für die vernetzte Fabrik zu machen, sind teure Aufrüstungen nicht zwingend nötig. Der Markt bietet immer mehr Nachrüsttechniken - jetzt stellt das Fraunhofer IOSB einen „Plug-and-Work-Cube“ vor, mit dem auch mittelständische Unternehmen ihre Anlagen auf Industrie-4.0 umrüsten können.

Die Vision der vernetzten Fabrik ist bestechend. Alle Maschinen einer Anlage sind untereinander vernetzt, sie kommunizieren, sagen Maschinenausfälle voraus und reagieren intelligent auf Änderungswünsche. Doch vielerorts ist die Industrie-4.0-Anlage noch fern der Wirklichkeit, und das liegt unter anderem daran, dass auch ältere Maschinen im Einsatz sind, die noch nicht über die nötigen Schnittstellen verfügen. Im schlimmsten Fall arbeiten die Maschinen dann in der Fertigungshalle isoliert vor sich hin.

Das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB in Karlsruhe will genau dafür eine Lösung entwickelt haben. Der Plug-and-Work-Cube soll dafür sorgen, dass bestehende Maschinen und Anlagen in das Produktionssystem eingebunden werden können. In dem unscheinbaren Kästchen steckt ein Standard-Industrie-PC mit Windows als Betriebssystem. Die Maschine liefert alle Informationen über sich selbst und ihre Fähigkeiten per Netzwerkkabel an den Würfel.

„Als würde man ein USB-Gerät am PC installieren“

Im ersten Schritt erstellt ein Mitarbeiter die Selbstbeschreibung der Maschine auf Basis des XML-Datenformats Automation ML (Automation Markup Language). Ein Assistenz-Werkzeug soll mit einer intuitiv bedienbaren, graphischen Bedienoberfläche den Aufbau der Selbstbeschreibung erleichtern. Mit Hilfe dieses Modells generiert der Cube im zweiten Schritt automatisch den Kommunikations-Server zum Austausch von Informationen mit anderen Maschinen und der übergeordneten Fertigungssteuerung. So wird die Maschine im Fertigungssystem integriert, sie kann mit anderen Anlagen kommunizieren und ist über das Netzwerk ansprechbar.

„Im Prinzip ist das ganz ähnlich wie die Installation eines USB-Geräts, beispielsweise eines Druckers, am Büro-PC“, erklärt Projektleiter Dr. Olaf Sauer. Die Tools registrieren aber auch Änderungen an der Maschine, beispielsweise bei einer aktualisierten Konfiguration. Ein Änderungsmanager nimmt die neue Konfiguration auf und leitet sie an den Kommunikations-Server weiter.

Auch für mittelständische Unternehmen und Systemintegratoren interessant

„Auf dem Plug-and-Work-Cube können auch Daten der angeschlossenen Maschinen gespeichert werden“, erklärt Sauer. „Die Mitarbeiter in der Betriebsleitung sehen jederzeit, was an der Maschine gerade los ist und können erkennen, wenn Probleme auftauchen.“

Der Server im Cube arbeitet mit dem Kommunikationsprotokoll OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture). Zur Datensicherheit werden alle Daten verschlüsselt übertragen, zudem können sich nur autorisierte Anlagen in das System einklinken. Zur Sicherheitstechnik steuern dabei Industriepartner wie die Wibu Systems AG ihre Expertise bei.

Je nach Komplexität der Maschinendaten und -parameter lassen sich laut Institutsangaben bis zu 20 Maschinen an einen Cube anschließen. Außerdem soll die Nachrüsttechnik nicht allein großen Herstellern vorbehalten sein. „Auch mittelständische Unternehmen mit nur 20 Maschinen können diese in die Produktionssteuerung einbinden“, sagt Fraunhofer-Forscher Sauer. Systemintegratoren, die bei ihren Kunden komplette Anlagen aufbauen und schlüsselfertig übergeben, könnten ebenfalls vom Cube profitieren. Die Technik soll marktreif und derzeit bei zwei Pilotkunden im Einsatz sein. Einen ersten Eindruck können sich Anlagenbetreiber auf der diesjährigen Hannover Messe verschaffen, wo das Fraunhofer IOSB eine Demo zeigen will. (kj)

Hannover Messe 2017: Halle 2, Stand C22

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