Mit der Erfahrung als Leitanwender Industrie-4.0-Projekte in die Praxis umsetzen

Das Internet der Dinge und Dienste (IoT) verbindet die physikalische mit der digitalen Welt und verändert die Art, wie Mensch und Technik interagieren. Was bedeutet das für Fertigungsunternehmen und den Ma-schinenbau? Die Entwicklung von Unternehmen wie Amazon, myTaxi oder Uber zeigen, wie radikal das IoT in Verbindung mit neuen Geschäftsmodellen ganze Branchen verändern kann. Noch ist nicht abzusehen, ob es für die Fertigungsindustrie eine ähnliche dominante IoT-Plattform geben wird. Die aktuellen Techniktrends lassen aber keinen Zweifel an der zunehmenden Vernetzung. RFID- und mikroelektromechanische Sensoren (MEMS), Gesten- und Sprachsteuerung, Smart Wearables, Augmented und Virtual Reality oder die 5. Generation des Mobilfunks werden den vier Wirkfeldern von Industrie 4.0 (siehe Bild rechts) weiteren Schwung verleihen. Weitere Motoren sind aktuelle Markttrends wie verändertes Konsumverhalten, soziale Vernetzung und demografischer Wandel.

Wer die Digitalisierung nutzt, kann auf mehreren Gebieten Nutzen ziehen: Höhere Anlagenverfügbarkeit, Produktivität, Prozess- und Produktqualität, außerdem mehr Effizienz und Flexibilität bis hin zur Fertigung kleinster Losgrößen zu Massenproduktionsbedingungen.

Wirkfelder und Kennzeichen von Industrie 4.0 Bosch Rexroth

Mit kleinen Schritten anfangen

Das gezielte Verschmelzen von IT, Automation und Produktion ist ein technischer Entwicklungssprung, der auch Mitarbeiter entlastet. Statt eines zögerlichen Umgangs mit dem Thema Industrie 4.0 sollten Unternehmen dringend erste, zumindest kleine Schritte gehen. Der technische Aufwand ist keineswegs so groß, wie viele glauben. Der Einstieg in ein Industrie-4.0-Projekt mit Bosch Rexroth ist einfach – das Unternehmen und seine Partner verfügen bieten schon heute über das vollständige Produkt- und Leistungsangebot das komplette Portfolio für einen einfachen Einstiegkönnen solche Projekte vollständig umsetzen. Das Besondere daran: Die eigenen Entwicklungen und Projekt-Erfahrungen mit mehr als 100 Pilotprojekten in Bosch-Werken. Die daraus hervorgegangenen Lösungen, Produkte und Dienstleistungen werden in den nächsten Jahren weltweit ausgerollt. Darüber hinaus beteiligen sich Bosch und Bosch Rexroth seit mehreren Jahren aktiv an wichtigen Konsortien wie der deutschen Plattform Industrie 4.0, dem US-amerikanischen Industrial Internet Consortium (IIC), dem chinesischen Deployment Research Center (DRC) oder dem LABS Network Industrie 4.0 (LNI 4.0) in Berlin.

Im Rahmen der I4.0-Strategie werden unternehmensweit sowohl Wertstrom-Projekte für die variantenreiche Fertigung, als auch für hohe Stückzahlen durchgeführt. Im saarländischen Bosch-Rexroth-Werk in Homburg wurde beispielsweise eine Montagelinie für hydraulische Scheibenventile mit 6 Produktfamilien und über 250 Varianten mittels intelligenter Vernetzung in einem einzigen Wertstrom abgebildet. Das Ergebnis: 10 % Leistungssteigerung und die Lagerhaltung in der Produktion um fast ein Drittel verringert.
Im Fertigungsverbund für ABS- und EMC-Systeme mit dem Leitwerkin Blaichach werden jährlich 26 Millionen Einheiten gefertigt. In dem VerbundEs wurden mehr als 5 000 Maschinen über 11 Werke vernetzt und die Produktivität um 25 % gesteigert. Neben MES-basierten Benchmarkings im internationalen Produktionsnetz dient eine zentrale Wissens- und Servicedatenbank der laufenden Verbesserung.

Entwicklungsstufen zur Smart Factory aus der Sicht von Bosch Bosch Rexroth

Industrie-4.0-Projekte sind wirtschaftlich umsetzbar

Mit seinem Showcase i4.0 hat Bosch Rexroth bereits auf der letztjährigen Hannover Messe den Weg zur Smart Factory vorgezeichnet: Eine entsprechende Produktionslinie – modular aufgebaut und über offene Schnittstellen durchgängig horizontal wie vertikal vernetzt – ermöglicht eine variantenreiche Bearbeitung und Montage. Das Beispiel zeigt, dass Industrie 4.0 bereits heute mit einem wirtschaftlichen Aufwand umsetzbar ist – mit allen Vorteilen hinsichtlich Produktivität und Flexibilität. Bosch Rexroth kann aber auch weit über die I4.0-Technik hinaus gehen. So hat das Unternehmen bei einem Projekt in China als Generalunternehmer eine schlüsselfertige Fertigungslinie realisiert. Das praktische Wissen um die einzelnen Entwicklungsstufen in Richtung Smart Factory fließt kontinuierlich in die Beratungsleistungen ein.

Beispiele für Smart Products: Servoantrieb and Messsystem

Mit den als Leitanwender gewonnenen Erkenntnissen haben Bosch Rexroth und die anderen Konzern-Töchter ihr gemeinsames I4.0-Leistungsangebot auf eine möglichst einfache und schnelle Anwendbarkeit ausgerichtet – von den Sensoren über Automations- und Antriebslösungen bis hin zur IoT-Cloud. Für seine Automatisierungslösungen sind aus Sicht des Anbieters fünf Eigenschaften entscheidend, die ‚smarte‘ Produkte auszeichnen. An erster Stelle stehen dabei die Connectivity und offene Schnittstellen. So können sich die Smart Products auch in unterschiedlichste Automatisierungsumgebungen einfügen.
Eines der Beispiele, das den eigenen Anspruch ‚Connected Automation i4.0 now‘ erfüllt, ist der motorintegrierte Servoantrieb Indradrive Mi. Dank intelligenter Nebenfunktionen kann die schaltschranklose Antriebslösung auch als virtueller Sensor und Datenlieferant dienen und so bei Unregelmäßigkeiten eine zustandsbasierte Wartung initiieren. Ein Beispiel aus der Lineartechnik bildet das integrierte Messsystem IMS, das neben dem hochgenauen Messen und Führen automatisch die absolute Position mitteilt.

Smarte Hydraulik und smarte Arbeitsplätze

Was möglich ist, wenn ein Hydraulik-Aggregat zum Smart Product wird, zeigt das Beispiel CytropPpac. Das ‚Smartphone‘ unter den Hydraulik-Aggregaten spart nicht nur 50 % bei Bauraum und Gewicht ein sowie bis zu 80 % beim Energieverbrauch. Mithilfe von Sensorik und Multi-Ethernet-Connectivity schafft es zugleich die Voraussetzung für Big-Data-Analysen und vorausschauendevorhersagende Instandhaltung. Aktuelle Beispiele aus der Montage sind das Web-basiert konfigurierbare, smarte Arbeitsplatzsystem ActiveaAassist, das sich automatisch auf Mensch und Produkt einstellt. Oder der Handschrauber Nexo, der Drehmoment, Winkel und Geschwindigkeit in Echtzeit aufzeichnet und an übergeordnete Systeme zur kontinuierlichen Qualitätsverbesserung weiterleitet.

Digitale Workflows und modelbasiertes Engineering

Die embedded Steuerungshardware IndraControl XM kann über Multi-Ethernet-Schnittstellen mit IoT-Clouds und mit vor Ort installierten Analysesystemen wie dem Data Analytics-Server kommunizieren. Dazu unterstützt die Steuerungshardware I4.0- und IoT-Standards wie OPC UA, WebSockets, MQTT, JSON / REST sowie MES-Protokolle. Im Rahmen von Open Core Engineering ermöglicht die Steuerung ferner ein modellbasiertes Engineering mit Simulation bis zur virtuellen Inbetriebnahme, was die Time-to-Market entscheidend verkürzt.

Bestandsanlagen fit für Industrie-4.0 machen

Eine Schlüsselrolle im technischen Connected Automation- Baukasten von Bosch Rexroth nimmt das IoT-Gateway ein. Schnell konfigurierbar und um eigene Apps erweiterbar lassen sich damit bestehende Anlagen ohne Eingriff in die Automatisierung fit für Industrie 4.0 machen. Dazu sammelt das IoT-Gateway Sensor- und Gerätedaten und leitet sie an einen Server vor Ort oder einen Cloud-Service zur Analyse weiter, um Anlagenverfügbarkeit, Energieverbrauch, Prozess- oder Produktqualität zu verbessern. Im Starter Kit mit der Datenanalyse- und Auswertungsplattform Production Performance Manager (PPM) von Bosch Software Innovations ist das IoT-Gateway auch als Komplettlösung erhältlich, auf Wunsch ergänzt um Diensleistungen wie Beratung, Workshops und Schulungen.

(dw)