17.08.2015 – Kategorie: IT

„Der Y-Weg zur Smart Factory“

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Komplette Vernetzung und umfassende Nutzung von Maschinen- und Sensordaten ist das erklärte Ziel von Industrie 4.0. Klingt einfach – scheitert in der Praxis aber immer noch an so mancher Hürde. Wir sprachen mit Dr. Myriam Jahn, Geschäftsführerin von ifm datalink, über eine Lösung, die so manches Hindernis umgeht.

Digital Manufacturing (DM): Wozu brauchen wir eigentlich eine hürdenlose Konnektivität?
Myriam Jahn: Zum Freisetzen der Potenziale einer Smart Factory ist Konnektivität essentiell, damit meine ich eine umfassende Einbindung der Maschinen- und Sensordaten in Analysen an der Maschine und in höheren Produktionssystemen wie dem ERP. Erst, wenn wir das schaffen, können wir Themen wie Condition Monitoring, vorausschauende Wartung und Traceability ganzheitlich angehen.

DM: Aber Konnektivität sollte doch kein Problem sein, alle sprechen davon!
Myriam Jahn: Darüber zu sprechen alleine genügt nicht. Nehmen Sie beispielsweise ein in einer Maschine verbautes RFID-, Barcode- oder 2D/3D-System: Wollen Sie sich das Kamerabild zunutze machen, gibt es nur eingeschränkte Möglichkeiten, die Daten innerhalb der Steuerung zu verarbeiten. Wir haben uns intensiv mit diesem Thema beschäftigt und geschaut, welchen Weg die Daten von unserer Sensorik über die Maschinensteuerung hinein in die Leit­ebene nehmen. Unsere Feststellung war ernüchternd: Wenn beispielsweise ein ganz normaler kapazitiver IO-Link-Sensor in einer Abfüllanlage nachgerüstet werden soll, der die Zahl der Flaschen zählt, und wir diese Information in einem ERP-System haben möchten, dann kostet die Anbindung des Sensors mindestens um den Faktor hundert mehr als er selbst.

DM: Wie kommen Sie zu so hohen Kosten?
Myriam Jahn: Zunächst einmal muss eine Parametrierung des Sensors erfolgen, ein Kabel muss zur Steuerung geführt werden und die Steuerung an den Eingängen und auch am Ausgang muss umprogrammiert werden und eventuell auch OPC-Server und -Clients. Und jetzt fängt das Problem erst an. Nun muss einem Mitarbeiter aus der Firmen-IT erklärt werden, was das für ein Signal ist, zu welcher Maschine es gehört, was es bedeutet, in welchem Bezug es zu anderen
Signalen steht und welche Berechnungen damit ausgeführt werden sollen. Je nach Fall gestaltet sich die gerade Anbindung einer Maschine ans ERP-System sehr schwierig. Das geht so weit, dass es Maschinen gibt, deren Steuerungen so geschlossen konzipiert sind, dass man die Daten quasi nicht auf „normalem“ Wege herausbekommt. Steuerungen haben ja grundsätzlich die Funktion, den Maschinenablauf sicherzustellen und das möglichst effizient und gut. Besondere Erfordernisse in Richtung Konnektivität gab es lange nicht und damit sind Steuerungen heute nicht in der Lage, solche Datenmengen zu transferieren. Status quo ist, dass eine Maschine pro Jahr bis zu 30 Terabyte Daten mithilfe ihrer Sensoren und anderer Intelligenzen erzeugt. Also scheitert die Nutzbarmachung dieser Daten heute aufgrund fehlender einfacher Konnektivität, weil diese entweder unmöglich oder wenn möglich sehr kostenintensiv ist.

DM: Was haben sie entwickelt, um Abhilfe zu schaffen?
Myriam Jahn: Wir schaffen einen zweiten Weg – wir nennen es den „Y-Weg“, das bedeutet: Wir umgehen die aktuellen Hürden und setzen das Machbare möglichst effizient um. Letztendlich besteht unsere Lösung aus Hardware in Form eines Gatesways, an dem die Sensoren angeschlossen sind, und Software in Form von Schnittstellen und einem PC-Framework, mit dem der Anwender die gesammelten Daten auswerten und weiterleiten kann. Das Gateway hat eine Ethernet-Schnittstelle, mit der es die Daten direkt über Profinet oder Ethernet/IP ausleiten kann, etwa auf einen Industrie-PC. Unser Standard-Konzept ist auch, einen einfachen Industrie-PC nahe der Maschine zu platzieren, auf dem die Software läuft. Von dort geht es über Ethernet an die übergeordneten Systeme. Beispielsweise haben wir hier einen virtuellen Stecker mit SAP entwickelt. Dieser sorgt dafür, dass die gesammelten Daten genau dort in SAP ankommen, wo sie hingehören. Damit haben wir den Aufwand vom Sensor ins ERP um etwa den Faktor einhundert reduziert.

DM: Ich dachte, solche Anbindungen seien Fälle für OPC UA.
Myriam Jahn: Ich betone, dass wir keine Konkurrenz zu OPC sein wollen und können. Mit unserer Schnittstelle, dem LR Agent CP holen wir Daten aus Maschinen, Steuerungen und Sensoren ab, auf diesem Weg sprechen wir auch mit OPC wie mit allen anderen Systemen.

DM: Warum leiten Sie die Daten nicht direkt in die höheren Systeme?
Myriam Jahn: Da wir wissen, dass wir hier hohe Datenmengen handeln müssen, haben wir in die Software Line­recorder eine Datenbank implementiert. Wir sind der Meinung, dass die Daten schon an der Maschine vorgefiltert werden müssen, damit die Datenzuordnung und das Datenvolumen in den darüber liegenden Systemen handelbar bleibt. Unsere neueste Entwicklung, der „Line­recorder Agent embedded“, ist in der Lage, Daten direkt an definierte übergeordnete Systeme zu liefern.

DM: Ihre Auswertungen beziehen sich also auf eine Maschine oder Anlage?
Myriam Jahn: Ja, das Linerecorder-Framework mit Modulen für die Produkt- und Prozess-Traceability, Anlagenleistung und Effizienz, Qualitätsmonitoring, Condition Monitoring, Wartungs- und Alarmmanagement läuft auf dem IPC an der Maschine. Mit diesen Auswertungen wollen wir den Maschinen- und Anlagenbediener bei der Produktionsoptimierung unterstützen, indem ihm nötige Auswertungen und Informationen direkt zur Verfügung stehen. Ein Alarmmanagement informiert über fällige Instandhaltungs- und Wartungsarbeiten. Stillstandzeiten und Ersatzteilvorhaltung lassen sich so besser planen.

DM: Wie kommt ifm als Sensorhersteller zu der dargestellten Expertise in der Fertigung?
Myriam Jahn: ifm hat das MES-Unternehmen datalink vor drei Jahren gekauft, nachdem wir die Tragweite des Themas „Integration von Sensoren in übergeordnete Systeme“ erkannt haben. Beim Zukauf war uns die Modularität der Software wichtig. Das vereinfacht die schrittweise Integration in die Produktionsumgebung. Also statt Big Bang, nach dem erst mal vielleicht gar nichts mehr geht, führt man eben Stück für Stück und Modul für Modul ein. Auch legte datalink einen Fokus auf die Konnektivität, die so am Markt nicht üblich war. Wir haben in der Integrationsphase das Know-how eines Sensoranbieters mit dem eines MES-Entwicklers zusammengebracht, das schafft eine ziemlich einzigartige Sicht.

DM: Wie spielt IO-Link in dieses Thema hinein?
Myriam Jahn: Zunächst: IO-Link ist ein gemeinsam von Sensorherstellern entwickelter Standard zur Anbindung der Sensoren an die Maschine. Das erlaubt, viele Daten bis hin zur eindeutigen Identifikation des Sensors bereitzustellen. Statusinformationen über Funktion und Zustand sind in der Pipeline verfügbar. Die Kunst ist es, diese Daten über den Umweg durch die Steuerung zur Anzeige und Analyse zur Verfügung zu stellen.

DM: Ist Ihre Lösung bidirektional ausgelegt, so dass Daten an die Maschine gebracht werden können?
Myriam Jahn: In der Gesamtheit des Linerecorder Framework gibt es auch Funktionsmodule mit der Fähigkeit zum bidirektionalen Datenaustausch.

Vielen Dank, Frau Dr. Jahn, für dieses Gespräch!

Die Fragen stellte Jan Bihn, Redakteur, Digital Engineering Magazin.


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