Industrie-4.0-Szenarien leicht gemacht: Eine Beispielimplementierung zeigt, wie die Kombination aus Sensortechnologie und Portalsoftware Industrie 4.0 mit relativ geringem Aufwand ermöglicht.

Industrie-4.0-Szenarien leicht gemacht: Eine Beispielimplementierung zeigt, wie die Kombination aus Sensortechnologie und Portalsoftware Industrie 4.0 mit relativ geringem Aufwand ermöglicht. United Planet/Sick

Hohe Projektrisiken und der Mangel an konkreten Werkzeugen zur Digitalisierung hemmen bislang Innovationen. Der Softwarehersteller United Planet und der Sensorhersteller Sick haben deshalb in einem Co-Innovationsprojekt ein Industrie-4.0-Portal entwickelt, das Sensortechnologie und Portalsoftware miteinander verbindet: Der Showcase zeigt anhand einer Produktionssimulation, wie Industrie-4.0-Szenarien ‚minimalinvasiv‘ und überschaubar implementiert werden können – von der Bestellung über Herstellung und Qualitätssicherung bis zum Kundenservice. Sämtliche Daten werden zusammengebracht, Messinformationen fließen mit Daten aus beliebigen Softwaresystemen zusammen. „Der Mittelstand hat weder die Zeit, noch die finanziellen Möglichkeiten, mit Millionenprojekten die digitale Transformation einzuleiten. Pragmatische Lösungen, Kosten-Nutzen-Betrachtungen, aber vor allem visionäres, unternehmerisches Denken werden die digitale Revolution und die Wettbewerbsfähigkeit in der Industrie bestimmen“, sagt Manfred Stetz, Geschäftsführer von United Planet. Damit Unternehmen eine Idee davon erhalten, wie sie ihre Vernetzung vorantreiben können, bildet das Portal einige beispielhafte Anwendungsfälle ab.

Eine zentrale Funktion der Implementierung ist die webbasierte Bereitstellung von aufbereiteten Messdaten aus der Produktion für Partner, Lieferanten und Kunden. Über Kunden- oder Lieferantenportale wird es möglich, alle am Produktionsprozess Beteiligten mit den gewünschten Informationen – beispielsweise zum Status der Produktion – zu versorgen. Auch mobil auf Smartphones oder Tablets. Akteure der gesamten Fertigungskette erhalten über Extranet-Applikationen mit abstimmbarer Berechtigungsstruktur Zugriff auf Informationen.

Anwendungsszenarien aus dem Showcase sind beispielsweise die kundenindividuelle Produktion nach Vorgaben, die Kunden im Industrie-4.0-Portal eingeben oder der Bereich Predictive Maintenance. Automatisiert erstellte Wartungskalender sollen die optimalen Wartungszeitpunkte für die Hardware errechnen und dadurch die Anlagenauslastung erhöhen. Die Anlageneffektivität kann dabei über das Portal überwacht werden. Weitere Anwendungen lassen sich individuell mithilfe des Portals erstellen.

Voll-integrierte Steuerung der Sensoren und Mustererkennung

Der Showcase zeigt die vernetzte Produktion.

Der Showcase zeigt die vernetzte Produktion. United Planet/Sick

Der Showcase zeigt unter anderem die automatische Konfiguration der Sensoren entsprechend der Bestelldaten – in diesem Fall anhand eines kleinen Automodells: Ein Laserscanner am Eingang der Station ‚Qualitätssicherung‘ erkennt ein Fahrzeug und vermisst dessen Profil. Parallel dazu triggert der hinterlegte Prozess einen RFID-Reader, der den am Fahrzeug oder Werkstückträger befestigten Tag ausliest, um die Auftragsdaten zu ermitteln. Darin enthalten ist auch das Soll-Profil des Fahrzeugs.

Anhand der Bestelldaten und des gemessenen Kennfelds prüft der Laserscanner, ob das Fahrzeug mit den richtigen Spezifikationen produziert wurde. Automatisch wird dazu die Mustererkennung des Laserscanners mit dem zur Bestellung gehörenden Vergleichsmuster umkonfiguriert und der entsprechende Parametersatz geladen. Die Mustererkennung liefert anschließend das Ergebnis. Gleichzeitig wird ein Live-Bild erstellt und zur Dokumentation zusammen mit allen anderen Auftragsdaten archiviert.

Im realen Produktionsumfeld ließen sich deutlich mehr Eigenschaften prüfen und archivieren. Sämtliche Informationen können automatisiert genutzt werden: zum Beispiel zum Versand einer Benachrichtigung über das Produktionsende an den Kunden oder zum Anstoßen von Eskalationsprozessen bei Fehlteilen.

Bilderstrecke

Durch die SCL-Integration wird das Portal zur Datenschnittstelle.
Prozessgesteuert kann auf Ereignisse reagiert werden.
Industrie-4.0-Portale fördern die Vernetzung mit Kunden, Partnern und Lieferanten.
United Planet und Sensorhersteller Sick haben ein Industrie-4.0-Portal entwickelt: Showcase.

Sensoren in Software einbinden

Intrexx

Intrexx ist eine User-Experience-Plattform mit Kernelementen für den Aufbau und Betrieb von Kommunikations- und Organisations-Portalen. Mit der Software können Prozesse automatisiert, vereinfacht und an wechselnde Anforderungen angepasst werden. Durch die intuitiv bedienbare Workflow-Engine und den grafischen Applikationsdesigner lassen sich Webapplikationen für beliebige Plattformen relativ schnell entwickeln. Umfassende Datenintegrationsfähigkeiten ermöglichen es, weitere Softwaresysteme zu integrieren und zu konsolidieren.

Für die Beispielimplementierung integrierten die Projektbeteiligten die Sick-Sensoren in die Portalsoftware Intrexx über die ‚Sopas Communication Library‘ (SCL). Einige kleinere (Groovy-)Module innerhalb von Intrexx bereiten die sensorspezifischen Daten auf und stellen sie der Benutzeroberfläche direkt zur Verfügung. Durch diese Form der Integration benötigt der Nutzer kein spezifisches Wissen über die SCL – er kann sich auf die Darstellung und Weiterverarbeitung der Sensordaten konzentrieren.
Durch die Einbettung der SCL ist Intrexx in der Lage, das gesamte Spektrum der Sensordaten (Parametrier-, Diagnose- und Produktionsdaten) zu visualisieren und weiterzuverarbeiten. Zusätzlich kann die Portalsoftware als Datenhub zwischen verschiedenen Systemen wie SAP oder Navision oder auch als Kommunikationsschnittstelle zwischen mehreren Sensoren fungieren. Für die Integration setzten die Entwickler die SCL in der unveränderten Standardversion ein, sodass sie innerhalb des Intrexx-Systems problemlos durch neuere Versionen ersetzt werden kann.

Über das Portal können Anwender prozessgesteuert auf Ereignisse der Sensoren reagieren. Darüber hinaus lassen sich aber auch komplette Konfigurationen von Sensoren verändern. Zum Beispiel können Vergleichsbilder zur Mustererkennung in optischen Sensoren an das gerade hergestellte Produkt angepasst werden.

Die Einbindung der Sensoren in die Portalsoftware Intrexx ist eine pragmatische Lösung, die mit verhältnismäßig geringem Aufwand einen großen Mehrwert liefert. So muss der Nutzer bei der Umsetzung eigener Projekte nur die zu realisierende Anwendung sowie die dazugehörigen Sensordaten identifizieren. Intrexx unterstützt dann die automatisierte Aufbereitung und Auswertung der Daten. Im Fall des Showcase war die Entwicklung innerhalb weniger Tage abgeschlossen.

SOPAS Communication Library (SCL)

Sopas (Sick Open Platfom for Applications and Systems) ist eine von Sick entwickelte Software-Plattform, die es ermöglicht, über eine standardisierte Schnittstelle mit Sensoren zu kommunizieren. Unabhängig von genutzten Protokollen und physikalischen Verbindungen (beispielsweise Ethernet, USB, IO-Link) können alle Arten von Sensordaten (Parametrier-, Diagnose- und Produktionsdaten) gelesen und geschrieben werden. Die SCL (Sopas Communication Library) ist eine Implementierung dieser Schnittstelle und ermöglicht eine Nutzung der Sensordaten in eigenen Applikationen. Die SCL steht in Java und .NET zur Verfügung, sodass sie sich in nahezu jede Applikationsumgebung integrieren lässt. Durch den generischen Ansatz der Sopas-Plattform und der SCL, welche die Sick-spezifische Kommunikation vor dem Nutzer verbirgt, können Applikationen von Drittherstellern auf die Daten der Sensoren zugreifen, um diese weiterzuverarbeiten. Dadurch sind hochspezifische Lösungen zur Darstellung von Sensorwerten schnell umsetzbar.