Weidmüller setzt auf Industrie 4.0 Mitdenken und Weiterdenken: Digitales Produktgedächtnis ist Pflicht

Redakteur: Sariana Kunze

Die Spatzen pfeifen es von den Dächern: Die Industrie steht an der Schwelle zur vierten industriellen Revolution. Industrie 4.0 steht für die Integration der Internettechnologie in Produktionsprozesse. In cyberphysikalischen Systemen verfügt jedes Werkstück über ein digitales Produktgedächtnis, das definiert, was es ist und was mit ihm geschehen soll. Produktionssysteme leiten daraus ihre Aufgaben ab. Als Partner der Industrial Connectivity entwickelt Weidmüller einerseits, in einem Projekt mit dem „Fraunhofer-Institut“ ein selbstkorrigierendes Stanz-Biege-Werkzeug für die Produktion, andererseits Ethernet-Produkte für die Fabrik der Zukunft.

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Weidmüller Managed Gigabit Ethernet Switches: Hochperformante Gigabit-Switches für Anwendungen der industriellen Kommunikation mit Gigabit-Ethernet-Ports und Fast Ethernet-Ports für Kupfer und Glasfaser.
Weidmüller Managed Gigabit Ethernet Switches: Hochperformante Gigabit-Switches für Anwendungen der industriellen Kommunikation mit Gigabit-Ethernet-Ports und Fast Ethernet-Ports für Kupfer und Glasfaser.
(Weidmüller)

Industrie 4.0 stellt eine komplette Neuausrichtung der Industrie dar. Das Ganze ist ein Paradigmenwechsel, der die Arbeitsstrukturen in Unternehmen neu definiert, von der Planung über die Umsetzung bis zum Verkauf. In der vierten industriellen Revolution organisiert sich die Fabrik selbst. Produkte regeln ihren eigenen Produktionsprozess, Rohlinge schicken über Funk ihren Fertigungsplan an die Fabrikanlage, Werkstücke werden zu aktiven Steuerungskomponenten in der Fabrik der Zukunft. Aus starren, unflexiblen Fertigungsanlagen werden modulare, effiziente und ressourcenschonende „smarte Fabriken“. Die skizzierte Vision mag auf den ersten Blick utopisch anmuten, doch sie lässt sich im Zusammenspiel mit den derzeitigen Technologien bereits realisieren.

Produktwelt vernetzt sich mit Internetwelt

Schon heute erfolgt die automatische Identifikation mittels RFID oder Strich-Codes, und zwar zur Fertigungssteuerung und auch zur eindeutigen Erkennung von Produkten über alle Prozesse ihres Life Cycles. Die weitreichende Verbindung über Sensoren der Produktionsanlagen und der Erzeugnisse ermöglicht das Erfassen von Zuständen und das Auslösen von Aktionen, zum Beispiel um drohende Ausfälle frühzeitig zu erkennen und so die Verfügbarkeit sicherzustellen. In „Smart Factories“ werden zukünftig die physikalische Produktwelt und die virtuelle Internetwelt untrennbar miteinander verbunden sein. In den „Cyber-Physischen Systemen (CPS)“ bzw. im sogenannten „Internet der Dinge“kommunizieren und handeln Produkte und Produktionsanlagen autonom und tragen so die Prozesssteuerung mit ihrer eigenen Intelligenz. Ausgehend von der spezifischen Funktion und der zentralen Steuerung jeder Maschine, strebt man hin zu universeller Funktionalität und dezentraler Selbstorganisation. Soweit die Theorie. Doch ist dieser revolutionäre Umschwung tatsächlich bereits zum Greifen nah?

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An der Selbstoptimierung wird geforscht

Gefördert vom Bundesministerium für Forschung und Entwicklung, entstehen im Rahmen des ostwestfälisch-lippischen Spitzenclusters „it’s OWL“ Innovationen für intelligente, vernetzte Produktionssysteme. In einer Kooperation zwischen Weidmüller und den Universitäten Paderborn und Bielefeld sowie dem Fraunhofer Institut für Produktionstechnologie in Paderborn ist darunter das Projekt „Self X Pro“ entstanden. Als Ansatz in Richtung des „Internets der Dinge“ entwickelt Weidmüller mit den Forschungspartnern eine Lösung für die Selbstoptimierung von Stanz-Biege-Maschinen, mit der Unregelmäßigkeiten im Produktionsprozess eigenständig korrigiert werden sollen. Das Ziel: ressourcensparende Produktion durch minimale Materialverluste und Steigerung der Qualität durch optimale Prozessparameter.

Wesentliche Basis der selbstkorrigierenden Fertigung sind eine hochpräzise Messtechnik sowie die intelligente Vernetzung der Maschinen untereinander. Ein Messsystem innerhalb der Stanz-Biege-Maschine erfasst die Kennwerte der produzierten Teile und gibt Informationen über den Maschinenoutput an eine intelligente Steuerung weiter: die Selbstoptimierung. Diese sorgt dafür, dass die Stanz-Biege-Maschine auf die Abweichungen reagiert. Werkzeuge passen sich selbstständig an und optimieren so den laufenden Fertigungsprozess.

Auf lange Sicht kann man die Selbstkorrektur auf ganze Produktionslinien anwenden, in denen die Maschinen miteinander kommunizieren und Unregelmäßigkeiten im Prozess weitergeben. Wird dann beispielsweise am Anfang der Prozesskette erkannt, dass das Rohmaterial nicht genau die gewünschten Eigenschaften besitzt, wird diese Information automatisch weitergeleitet, sodass die nächsten Maschinen in der Prozesskette das optimieren können. Zukünftig lassen sich so Ausfälle in ganzen Maschinensystemen und Anlagen vermeiden. Gleichzeitig garantiert diese Technologie die optimale Produktqualität auch dann, wenn der Prozess schwankt.

Intelligente Feldgeräte in der Industrie 4.0

Ein weiteres Projekt im Rahmen des ostwestfälisch-lippischen Clusters „it’s OWL“ trägt die Bezeichnung „InnovIIT“ – Innovative Automatisierungsgeräte durch Industrial IT. Inhalt dieses Projektes ist die Realisation von intelligenten Feldgeräte mit dem Ziel, den Engineering-Aufwand zu reduzieren, „Plug-and-Play“ zu erlauben und Condition-Monitoring zu realisieren.

Damit Produktionsprozesse dieser Art sich durchsetzen können, bedarf es leistungsfähige, innovative Komponenten für sichere und gigabitfähige Kommu-nikationsnetzwerke. Aufgrund einer höheren Anzahl an Netzwerkteilnehmern bestehen etwa gesteigerte Sicherheitsanforderungen an die Kommunikation, was die Verwendung IPv6-fähiger Industrial-Ethernet-Geräte unabdingbar macht. Mit gigabitfähigen Ethernet-Steckverbindern, Switchen und Routern aus dem praxis-gerechten Industrial-Ethernet-Portfolio ermöglicht Weidmüller eine zuverlässige Kommunikation in selbstkorrigierenden Fertigungsprozessen. Ein weiteres Beispiel, wie Weidmüller Produkte in die Zukunft führen, ist die Integration von Ethernet-Schnittstellen in Geräte mit autonomer Intelligenz. Auf diese Weise wird die Mög-lichkeit eröffnet, lokale Informationen, beispielsweise von Sensorik und Aktorik, nicht nur weiterzuleiten, sondern direkt vor Ort zu verarbeiten. Nahezu in Echtzeit können so lokal Aktivitäten ausgelöst oder sogar Prozessentscheidungen gefällt werden. Damit geht Weidmüller einen entscheidenden Schritt voran, der zusam-men mit den Schritten der Forschungs- und Industriepartner schon bald über die Schwelle zur Industrie 4.0 führen kann.

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