Edge Devices

So können Brownfield-Anlagen einfach digitalisiert werden

| Redakteur: Sariana Kunze

Die Smart-Factory-KL-Industrie 4.0-Anlage macht es vor: Das Edge Device (unten rechts) liest die verschiedenen Zustandsdaten, die der Sensor (Mitte) erfasst, aus der Waage aus, und fasst sie zu einer Zustandsmeldung via OPC UA an die Cloud zusammen.
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Die Smart-Factory-KL-Industrie 4.0-Anlage macht es vor: Das Edge Device (unten rechts) liest die verschiedenen Zustandsdaten, die der Sensor (Mitte) erfasst, aus der Waage aus, und fasst sie zu einer Zustandsmeldung via OPC UA an die Cloud zusammen. (Bild: SmartFactoryKL/A. Sell)

Auf der Hannover Messe 2018 demonstrieren die Smart Factory KL und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) die vertikale Integration mittels Edge Devices und die Datenauswertung in der Cloud über standardisierte Schnittstellen.

Auf der Hannover Messe 2018 geben die Technologieinitiative Smart Factory KL und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) Antworten auf die Frage: Wie kann eine existierende Produktionsanlage digitalisiert werden? Denn viele produzierende Unternehmen wissen noch nicht, wie sie eine vertikale Integration ihrer bestehenden Brownfield-Anlagen umsetzen können. Auf einem Gemeinschaftsstand werden nun einige Lösungen vorgestellt. Verschiedene Edge Devices der Partnerunternehmen kommen dabei zum Einsatz: Technisch unterschiedlich aufgebaut, ist ihre Aufgabe jedoch dieselbe: sie sammeln Zustandsdaten der Produktionsmaschinen, die sie mittels standardisiertem Kommunikationsprotokoll OPC UA über die bestehende Integrationsschicht an eine Cloud-Plattform verarbeitet weiterleiten. Durch die smarte Datenauswertung können im Sinne des Condition Monitoring (Zustandsüberwachung) Rückschlüsse auf den Zustand der Anlage gezogen und beispielsweise Wartungsarbeiten bedarfsgerecht (Predictive Maintenance) eingeleitet werden. „Mit dieser Thematik adressieren wir gemeinsam mit unseren Partnern aktuelle Fragestellungen der produzierenden Industrie rund um die Weiterentwicklung und das smarte Aufrüsten von Brownfield-Anlagen“, so Prof. Dr. Detlef Zühlke, Vorstandsvorsitzender der Smart Factory KL. Wurden an der Anlage verschiedene Zustände wie Energieverbräuche bisher in den extern angeschlossenen Infrastruktur-Boxen gemessen, so können jetzt Zustandsmessung und Datensammlung in den Modulen direkt erfolgen. Der Einsatz von Edge Devices macht dies möglich.

Mit Edge Devices in die Cloud

An der Industrie 4.0-Anlage sind mehrere Edge-Device-Lösungen eingebaut. Dabei wird der herstellerübergreifende Ansatz, auf dem die Anlage basiert, bewahrt, denn diverse Edge Devices verschiedener Hersteller kommen zum Einsatz. An der Schnittstelle zur Steuerung, dem „South-Bound Interface“, haben die Partnerunternehmen unterschiedliche technische Ausführungen realisiert. In allen Fällen sorgen zusätzlich implementierte Sensoren dafür, dass Zustandsdaten wie Durchfluss von Druckluft bei pneumatischen Aktoren, Energieverbrauch von elektrischen Verbrauchern oder Steuerungsdaten gemessen werden. Allen Lösungen gemein ist jedoch, dass ihre IT-Schnittstelle, das sogenannte „North-Bound Interface“, einheitlich über OPC UA angeboten wird, dem vom Smart-Factory-KL-Partnerkonsortium festgelegten Kommunikationsprotokoll. Über eine Umwandlung an der Integrationsschicht werden die Daten sicher über das MQTT-Protokoll an die Smart-Factory-KL-Cloud zur Analyse gesendet, um den maximalen Mehrwert daraus zu erzielen.

Für die Anwender von Edge Devices ergeben sich folgenden Vorteile:

  • Informationsaustausch mit IT-Systemen wird ermöglicht;
  • Neue Datenaufnahme ohne Eingriff in das SPS-Programm wird ermöglicht;
  • Informationsvorverarbeitung für Datenanalyse (Data Analytics) und vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance);
  • Analyse und Optimierung von Produktionsprozessen wird durchgeführt, direkt an den Maschinen.

Für den Hersteller von Edge Devices sind folgende Vorteile erkannt:

  • Nutzung als Hardware für gemeinsame Schnittstellen und Informationsmodelle (Konzept der Verwaltungsschale);
  • Zugang zu aggregierten Anwenderdaten für F&E-Abteilung ohne Sicherheitsrisiken beim Anwender.

Die Partner des Smart-Factory-KL-Industrie 4.0-Demonstrators sind: Belden/Hirschmann, Bosch Rexroth, B&R Automation, Eplan Software & Service, Festo, Harting, Huawei, IBM, Kist Europe, Lapp Kabel, Mettler Toledo, Minitec, Phoenix Contact, Pilz, Proalpha, SAP, Siemens, TÜV Süd, Weidmüller.

Hannover Messe: Halle 8, Stand D20

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