Datennutzung schlau gemacht: Intelligenz der Versorgungsinfrastruktur rückt näher an Module

Um flexibel und bedarfsgerecht fertigen zu können, müssen nicht nur Produktionslinien im Sinne des Plug and Produce wandelbar sein. Auch die dazugehörige Infrastruktur zur Versorgung der Produktionsmodule muss zunehmend flexibel an die Anlage angebunden werden. Erstmals legt das Partnerkonsortium der SmartFactory-KL-Industrie 4.0-Produktionsanlage eine Lösung vor, bei der das Datenmanagement der Produktionsmodule nicht mehr in den diversen Infrastrukturboxen, sondern zentral abgewickelt werden kann. Dies wird durch den Einsatz von Edge Devices möglich. Diese Anwendung ist auf der Hannover Messe vom 23. bis 27. April auf dem Gemeinschaftsstand von SmartFactory-KL und dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) ist in Halle 8, Stand D18 zu sehen.

Die neue Infrastruktur-Box ermöglicht es, das Datenmanagement zentral abzuwickeln.
  • SmartFactoryKL stellt funktionserweiterte Infrastruktur auf der Hannover Messe aus: Messungen von der Infrastruktur-Box auf Edge Devices verlagert
  • Kontaktloses Laden des flexiblen Transportsystems sichergestellt

In der Vergangenheit wurden je zwei Module der SmartFactoryKL-Produktionsanlage von einer Infrastruktur-Box mit alle notwendigen Medien - elektrische Energie, Druckluft, Industrial Ethernet- versorgt. In diesem Jahr zeigt das Partnerkonsortium erstmals, wie eine zentrale Box die Versorgung einer kompletten Produktionslinie mit bis zu vier Modulen übernehmen kan

Eine zusätzliche Vereinfachung ist bei der Datenmessung gelungen: Während in der Vergangenheit eine Datenmessung und -auswertung innerhalb der Infrastrukturboxen erfolgte, wird dieses Jahr eine dezentralisierte Vorgehensweise demonstriert. Dazu wurden Edge Devices bedarfsgerecht an die oder in den einzelnen Modulen nachgerüstet, mit deren Hilfe das Datenmanagement der angeschlossenen Fertigungsmodule gesamthaft abgewickelt werden kann. Das Edge Device stellt dabei Daten für diverse Dienste wie Edge Computing oder den Datentransfer in die Cloud bereit. Ferner können die Edge Devices die Verwaltungsschalen der verbauten Komponenten innerhalb der Fertigungsmodule bereitstellen und nutzen. Somit rückt die "Intelligenz" der Infrastruktur näher an die Produktionsmodule selbst heran.

Weiterer Use Case: Kontaktloses Laden des flexiblen Transportsystems

Das flexible Transportsystem (FTS) der SmartFactoryKL-Industrie 4.0-Anlage übernimmt 2018 zusätzliche, energieintensive Funktionen, zum Beispiel die optische Qualitätssicherung während des Produkttransports mittels 5G-Kommunikation. Um den Ladevorgang zu beschleunigen und logistisch zu vereinfachen, wird das FTS beim Erreichen der Docking Station kontaktlos geladen. Somit wird die Übergabe des Werkstückträgers zwischen Produktionslinie und Transportsystem für einen wiederkehrenden Ladevorgang genutzt und die dauerhafte Verfügbarkeit des FTS sichergestellt.

Zum Hintergrund: Entwicklung der Infrastruktur-Boxen im SmartFactoryKL-Industrie 4.0-Demonstrator

So wie eine moderne Industrie 4.0-Produktionsanlage einfach und durch schnelles Umstecken an neue Produktionsanforderungen angepasst werden kann, sollte dies ebenso für die Infrastruktur gelten. Dafür hatte das SmartFactoryKL-Partnerkonsortium bereits von Beginn an die Weichen gestellt: Schon in der ersten Generation der SmartFactoryKL-Produktionsanlage 2014 waren alle Versorgungsmedien - elektrische Energie, Druckluft, Industrial Ethernet - durch einen einzelnen HDC-Stecker, auch "All-in-One-Plug-In" genannt, angebunden. Der Einsatz von Infrastruktur-Boxen wurde somit doppelt skalierbar: einerseits in Bezug auf die versorgten Produktionsmodule und andererseits in Bezug auf die bereitgestellten Medien.

Entwicklung einer diagnose- und kommunikationsfähigen Infrastruktur

Im nächsten Entwicklungsschritt wurden weitere Funktionen angeboten. Es handelte sich dabei zum Beispiel um die Energiemessung und -bereitstellung über OPC UA, das An- und Abschalten der Stromversorgung aller Ein- und Ausgänge mittels Hauptschalter sowie Firewall-Funktionen für die Datenkommunikation.

Darüber hinaus führte das SmartFactoryKL-Partnerkonsortium einen zusätzlichen Mehrwert durch eine Infrastrukturbox vor. Diese wurde diagnose- und kommunikationsfähig. An der Anlage wurden die Verbrauchsdaten der angeschlossenen Module durch Durchflusssensoren, Strommessgeräte und Netzwerklast gemessen. Zudem überprüfte die Infrastrukturbox die Versorgungsleistung auf verschiedene Weisen: Ausgehend von den Informationen der verwendeten Netzwerkgeräte wurde die Topologie der angeschlossenen Infrastrukturboxen ermittelt. Sollten Versorgungsanomalien auftreten, leitete sich hieraus der Fehlerbaum ab. Darüber hinaus wurden die Pneumatik-Ventile und Schütze zum Ein-und Ausschalten der Versorgungsmedien überwacht.

Auf der Hannover Messe 2018 sind sowohl die diagnose- und kommunikationsfähigen Infrastruktur-Boxen sowie die neue Ausbaustufe der reinen Verteiler-Infrastruktur-Boxen in Verbindung mit den neu installierten Edge Devices zu sehen.

Die Partner des SmartFactoryKL-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.

 

Über die Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V.
Die Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V. wurde 2005 als gemeinnütziger Verein gegründet, um erstmals Akteure aus Industrie und Forschung in einem Industrie 4.0-Netzwerk zusammenzubringen und gemeinschaftlich Projekte zur Fabrik der Zukunft durchzuführen. Die im Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kaiserslautern beheimatete SmartFactoryKL ist eine weltweit einzigartige herstellerunabhängige Demonstrations- und Forschungsplattform. Hier werden innovative Informations- und Kommunikationstechnologien und deren Einsatz in einer realitätsnahen industriellen Produktionsumgebung getestet und weiterentwickelt. Die Technologie-Initiative hat, durch die aktive Beteiligung ihrer Mitglieder, bereits erste Produkte und Lösungen sowie gemeinschaftliche Standards im Bereich Industrie 4.0 etabliert. SmartFactoryKL wurde 2016, zusammen mit weiteren Kompetenzträgern aus der Region, vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie zum Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern ernannt.
www.smartfactory.de
 

Presse-Kontakt:

Dr. Haike Frank
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Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V.
Trippstadter Straße 122
67663 Kaiserslautern
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E-Mail: frank@smartfactory.de

Christian Heyer
DFKI Unternehmenskommunikation
Kaiserslautern
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) GmbH
Trippstadter Straße 122
67663 Kaiserslautern
E-Mail: uk-kl@dfki.de

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Reinhard Karger M.A.
Unternehmenssprecher DFKI

Tel.: +49 681 85775 5253


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Stuhlsatzenhausweg 3
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Deutschland

Das flexible Transportsystem der SmartFactoryKL-Industrie 4.0- Anlage ist dank kontaktlosen Ladens an den Docking Stations stets einsatzbereit.
Detailbild des Infrastuktur-Steckers der SmartFactory-KL.
Der Infrastruktur-Stecker ist seit Entstehung der SmartFactory-KL-Industrie 4.0-Anlage erfolgreich im Einsatz.

Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz
German Research Center for Artificial Intelligence