Neue Sensorik für Brownfield-Anlagen
Retrofitting im Mittelstand mit Edge Devices
Wie kann eine existierende Produktionsanlage digitalisiert werden? Dies ist eine zentrale Frage zur vertikalen Integration, die sich viele produzierende Unternehmen beim Nachrüsten (Retrofitting) ihrer bestehenden Anlagen stellen. Verschiedene Sensoren und Edge Devices kommen dabei zum Einsatz. Sie sammeln Zustandsdaten der Produktionsmaschinen. Durch Datenauswertung können Rückschlüsse auf den Zustand der Anlage gezogen werden.
Bild: Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern / A. SellEin Beispiel für den Einsatz von Sensoren und Edge Devices im Mittelstand bildet die Stanzanlage der Mölle GmbH im Hunsrück. In einem klassischen Retrofitting-Projekt hat der Hersteller von konstruktiven Innenverpackungen einen Sensor inklusive Edge Device an eine Brownfield-Anlage implementiert. Die Bestandsanlage, um die es sich bei Mölle handelt, ist eine Stanzmaschine, die aus kilometerlangen Vollpappe-Rollen die Längs- und Querstege für die Innenverpackungen herausstanzt. Im Detail misst nun ein hydraulischer Drucksensor den Restrollenverbrauch an dieser Maschine. Durch die Druckwerte wird das Gewicht der Papierrolle kontinuierlich überprüft und so rechtzeitig erkannt, wann die Papierrolle aufgebraucht ist. "Der große Mehrwert für uns ist, dass wir durch das Nachrüsten die alte Maschine weiterhin quasi unverändert nutzen können. Die Ausstattung mit digitaler Technologie ist nicht nur kostengünstiger als die Umrüstung auf eine digitale Steuerung oder gar eine neue Maschine zu kaufen. Sie bringt in der durchgeführten Art auch den großen Vorteil, dass ohne Eingriff in die bestehende Steuerung der Maschine gearbeitet werden kann, also weder Sicherheits- noch Bedienfunktionen betroffen sind. Somit können wir jetzt digitale Daten aus der zuvor analogen Maschine ziehen, die zur Prozessoptimierung eingesetzt werden", erläutert Volker Westermayer, Projektleiter des Digitalisierungsprojekts bei Mölle. Ziel des Projekts ist es, anhand einer Beispielmaschine die Vernetzung der Maschine mit dem vorhandenen ERP-System zu realisieren. Die ERP-Experten von Mölle haben die Schnittstelle von Gateway zu ERP-System programmiert, um die Datenübertragung zu ermöglichen. Das Edge Device dient dazu, die anfallenden analogen Daten der Sensorik in ein digitales und ERP-kompatibles Format umzuwandeln. Durch die Netzwerkschnittstelle des Edge Devices können die Daten dann über WLAN ins ERP übertragen werden. Unterstützt wird das Unternehmen dabei vom Mittelstand- 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern. Das Projekt ist eins von fünf Projektbegleitungen, bei denen KMUs bei der Umsetzung eines Digitalisierungsprojekts unterstützt werden und dadurch zum Leuchtturm für die Region werden sollen. "Das Retrofitting-Projekt bei Mölle ist ein ausgesprochen gutes Beispiel für Digitalisierung im Mittelstand. Viele kleine und mittlere Unternehmen stehen vor der gleichen Herausforderung und fragen sich, wie sie ihre Bestandsanlagen digitalisieren können. Die Erfahrungen von Mölle helfen so wiederum anderen KMUs bei der Verwirklichung ihrer Digitalisierungsideen", erklärt Max Birtel, Projektkoordinator Unterstützung & Umsetzung im Kompetenzzentrum Kaiserslautern.
Vorteile durch den Einsatz von Edge Devices
Der Einsatz von Edge Devices bietet unterschiedliche Vorteile. Sie ermöglichen den Austausch mit den IT-Systemen, sie nehmen neue Daten auf ohne in die Maschinensteuerung einzugreifen und können Informationen für Datenanalysen und vorausschauende Wartung vorzubereiten. Zudem bieten sich auch für den Hersteller von Edge Devices Vorteile: Die Nutzung als Hardware für gemeinsame Schnittstellen und Informationsmodelle (Konzept der Verwaltungsschale) und der Zugang zu aggregierten Anwenderdaten für F&E-Abteilung ohne Sicherheitsrisiken beim Anwender
Vertikale Integration & Edge Devices
Die vertikale Integration oder Digitalisierung von bestehenden Produktionsanlagen (Brownfield) wird durch das Nachrüsten mit Edge Devices einfach ermöglicht. Die ohnehin vorhandenen Daten innerhalb der Steuerungen und Module werden von angebrachten Sensoren ausgelesen, über smarte Konnektoren (Edge Devices) gesammelt, in strukturierte Kommunikationswege gelenkt und in IoT-Plattformen oder Clouds zusammengeführt. Die vertikale Integration bezeichnet dabei den Vorgang, bei dem Maschinenzustandsdaten von der untersten Sensorebene bis in die cloudbasierte Umgebung transportiert und integriert werden (Condition Monitoring). Die somit erreichte Verfügbarkeit von einer Vielzahl von Maschinendaten erlaubt es, Informationen herauszuziehen, diese auszuwerten und Aussagen über Maschinenzustände zu treffen, was in der Vergangenheit nicht ohne Eingriff in die Steuerungsebene von Maschinen unter großem Aufwand und Risiko möglich war. Kurz gesagt durch vertikale Integration wird der Einblick in eine Maschine auf Datenebene ermöglicht. Durch die Daten können Rückschlüsse über Zustand und Performance bestehender Maschinen, Module und Anlagen gezogen werden, was sich letztendlich auf Kennwerte wie Produktqualität, Produktivität oder Kosteneffizienz positiv auswirkt. @Kontakt Fachartikel: mst/Mittelstand Kompetenzzentrum Kaiserslautern
Wie kann eine existierende Produktionsanlage digitalisiert werden? Dies ist eine zentrale Frage zur vertikalen Integration, die sich viele produzierende Unternehmen beim Nachrüsten (Retrofitting) ihrer bestehenden Anlagen stellen. Verschiedene Sensoren und Edge Devices kommen dabei zum Einsatz. Sie sammeln Zustandsdaten der Produktionsmaschinen. Durch Datenauswertung können Rückschlüsse auf den Zustand der Anlage gezogen werden.
Bild: Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern / A. SellEin Beispiel für den Einsatz von Sensoren und Edge Devices im Mittelstand bildet die Stanzanlage der Mölle GmbH im Hunsrück. In einem klassischen Retrofitting-Projekt hat der Hersteller von konstruktiven Innenverpackungen einen Sensor inklusive Edge Device an eine Brownfield-Anlage implementiert. Die Bestandsanlage, um die es sich bei Mölle handelt, ist eine Stanzmaschine, die aus kilometerlangen Vollpappe-Rollen die Längs- und Querstege für die Innenverpackungen herausstanzt. Im Detail misst nun ein hydraulischer Drucksensor den Restrollenverbrauch an dieser Maschine. Durch die Druckwerte wird das Gewicht der Papierrolle kontinuierlich überprüft und so rechtzeitig erkannt, wann die Papierrolle aufgebraucht ist. "Der große Mehrwert für uns ist, dass wir durch das Nachrüsten die alte Maschine weiterhin quasi unverändert nutzen können. Die Ausstattung mit digitaler Technologie ist nicht nur kostengünstiger als die Umrüstung auf eine digitale Steuerung oder gar eine neue Maschine zu kaufen. Sie bringt in der durchgeführten Art auch den großen Vorteil, dass ohne Eingriff in die bestehende Steuerung der Maschine gearbeitet werden kann, also weder Sicherheits- noch Bedienfunktionen betroffen sind. Somit können wir jetzt digitale Daten aus der zuvor analogen Maschine ziehen, die zur Prozessoptimierung eingesetzt werden", erläutert Volker Westermayer, Projektleiter des Digitalisierungsprojekts bei Mölle. Ziel des Projekts ist es, anhand einer Beispielmaschine die Vernetzung der Maschine mit dem vorhandenen ERP-System zu realisieren. Die ERP-Experten von Mölle haben die Schnittstelle von Gateway zu ERP-System programmiert, um die Datenübertragung zu ermöglichen. Das Edge Device dient dazu, die anfallenden analogen Daten der Sensorik in ein digitales und ERP-kompatibles Format umzuwandeln. Durch die Netzwerkschnittstelle des Edge Devices können die Daten dann über WLAN ins ERP übertragen werden. Unterstützt wird das Unternehmen dabei vom Mittelstand- 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern. Das Projekt ist eins von fünf Projektbegleitungen, bei denen KMUs bei der Umsetzung eines Digitalisierungsprojekts unterstützt werden und dadurch zum Leuchtturm für die Region werden sollen. "Das Retrofitting-Projekt bei Mölle ist ein ausgesprochen gutes Beispiel für Digitalisierung im Mittelstand. Viele kleine und mittlere Unternehmen stehen vor der gleichen Herausforderung und fragen sich, wie sie ihre Bestandsanlagen digitalisieren können. Die Erfahrungen von Mölle helfen so wiederum anderen KMUs bei der Verwirklichung ihrer Digitalisierungsideen", erklärt Max Birtel, Projektkoordinator Unterstützung & Umsetzung im Kompetenzzentrum Kaiserslautern.
Technologie-Initiative SmartFactoryKL e.V.
Dieser Artikel erschien in Industrie 4.0 Magazin (I40) 08 2018 - 19.04.18.Für weitere Artikel besuchen Sie www.i40-magazin.de
