Datenmanagement für die Industrie 4.0

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Ein Konverter macht Anlagen IoT-tauglich

Fraunhofer IWU

Von Friedrich List

Im Vorfeld der Industrie 4.0 schreitet die Vernetzung unaufhaltsam voran. Fachkräfte in der Produktion ebenso wie Verantwortliche sehen sich im Arbeitsalltag einer stetig wachsenden Flut von Daten gegenüber. Aus denen müssen sie oft unter Zeitdruck auswählen und dann Entscheidungen treffen. Außerdem stößt die Vernetzung auch bei den Anlagen an Grenzen, denn die Maschinen unterschiedlicher Hersteller sprechen datentechnisch oft verschiedene Sprachen. Und gerade ältere Geräte sind nicht auf die moderne Produktionsform eingerichtet. Hier steht dann schnell eine teure Nachrüstung zur Debatte.

Plant Adapter als Alternative zur Nachrüstung

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU präsentierten jüngst auf der Hannover Messe 2015 ihre Antwort auf dieses Dilemma: Der Plant Adapter, eine Kombination aus Software und einer Box mit Schnittstellen zu Maschine und Netzwerken, sammelt Maschineninformationen und schickt sie als Daten weiter, die plattformübergreifend gelesen und verarbeitet werden können. Umgekehrt kann der „Produktionsanlagen-Adapter“ auch Steuerungsdaten an die Maschine oder eine Gruppe von Maschinen übermitteln. Die Daten tragen nach M2M-Logik außerdem eine Art Kennung wie einen Ausweis mit sich, damit erkennbar bleibt, von welcher der vernetzten Maschinen sie kommen.

Der Plant Adapter ist ein hybrides Produkt, eine Art Klein-PC mit einer modularen und aufgabenspezifisch variablen Software, die sich nach Bedarf auf eine spezielle Fabrikanlage oder Produktionsstraße zuschneiden lässt. Auf der Messe in Hannover zeigten die Forscher, wie die Daten über den Plant Adapter in der ebenfalls am Fraunhofer IWU entwickelten Linked Factory aufbereitet und weitervermittelt werden. Diese Linked Factory ist eine Cloud, die sich aus den verschiedenen Fabriksystemen speist. Sie existiert am IWU als Softwareplattform, ist aber auch in der realen Forschungsfabrik im Einsatz.

Aus der Fabrik-Cloud, in die Fabrik-Cloud

In dieser Fabrik-Cloud fließen Daten aus den einzelnen Maschinen, Kennwerte aus der Gebäudetechnik, der Logistik und zu den dafür wichtigen betriebswirtschaftlichen Parametern zusammen. Im Folgenden werden sie verknüpft und für die Anwender in der Produktion aufbereitet. Der Plant Adapter funktioniert hier in beiden Richtungen. Er gibt Maschinendaten in die Cloud und an andere Maschinen weiter, übermittelt aber auch Daten aus der Cloud, also etwa aus der Produktionssteuerung, an die Maschine.

Wichtig ist die Echtzeitfähigkeit. „Daten sollen nicht länger irgendwo verbleiben, sondern möglichst schnell weitergeleitet werden“, sagt Langer. Zudem ist das Ziel eine möglichst große Transparenz in der Fertigung. Dabei sollen nicht möglichst viele Daten verarbeitet werden, sondern so viele wie nötig, um die einzelnen Mitarbeiter bei ihren Aufgaben zu unterstützen.

Die Fabrik-Cloud sorgt nun dafür, dass Daten zielgerichtet für die einzelnen Nutzer aufbereitet und zur Verfügung gestellt werden. „In der kontextbasierten Bereitstellung liegt der Schlüssel“, sagt Dr. Andreas Schlegel, Abteilungsleiter Unternehmensmanagement am Fraunhofer IWU, „denn ein Fertigungsleiter benötigt andere Informationen als ein Maschinenbediener oder Instandhalter. Unser Ziel ist es, die richtige Information zur richtigen Zeit am richtigen Ort verfügbar zu machen.“

Jeder Mitarbeiter erhält also Informationen in Abhängigkeit von seiner Position. Realisiert wird das über individuelle, passwortgeschützte Zugänge. Der Schichtleiter bekommt über seinen Zugang andere Daten als ein Werker, der etwa mit Wartungsarbeiten beschäftigt ist. Welches Endgerät genutzt wird, ist dabei ohne Bedeutung – das gesamte Spektrum an mobiler IT ist möglich.

Fazit: Potenzial für die Industrie

Der Plant Adapter kann in dieser vernetzten Produktionswelt die Funktion eines universellen Konnektors übernehmen. Sein Einsatz ist nicht auf bestimmte Branchen beschränkt; er eignet sich nicht nur für die Linked Factory, sondern z.B. auch für Systeme zur Produktionsplanung und -steuerung. Langer sieht ihn als kostengünstige Alternative zur kompletten Nachrüstung älterer Maschinen, bei denen die komplette Steuerung ausgetauscht werden müsste. Ein Plant Adapter wäre daher auch interessant für Unternehmen aus dem Mittelstand, die sich keine teure Lösung leisten mögen. Aber auch in der Großindustrie gibt es zahlreiche Anwendungsbereiche, etwa als temporären Anschluss oder zur Anbindung von nicht-vernetzten Bereichen der Produktion.

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