Blog

symmedia, Maschinendaten, Trends

Connectivity: Die Vernetzung von Maschinen als Basis für die digitale Produktion 4.0

Industrie 4.0 und Digitalisierung sind Schlagworte, die in den letzten Jahren im Maschinen- und Anlagenbau nicht mehr wegzudenken sind. Produktionsunternehmen streben danach, immer produktiver zu arbeiten und das Maximum aus den Maschinen herauszuholen. Um das zu erreichen, wird die Vernetzung von Maschinen, die Maschinendaten und deren Aufbereitung sowie Visualisierung immer wichtiger. Viele Maschinenhersteller haben sich bereits intensiv mit dem Thema Digitalisierung beschäftigt und bieten längst digitale Serviceprodukte für die eigenen Maschinen an.


Insbesondere Produktionsunternehmen mit vielen Maschinen- und Technologielieferanten sehen sich jedoch einer steigenden Anzahl an Systemen gegenüber, die es gilt im Servicefall zu beherrschen. Das bedeutet gleichzeitig einen hohen Schulungsaufwand und eine gesteigerte Anforderung an die in einigen Ländern schlecht ausgebildeten Maschinenbediener. Die Komplexität wird zu einer Nutzungshürde beim Maschinenbetreiber.


In letzter Zeit hat sich somit ein anderer Trend entwickelt, der sich mehr mit der Situation beim produzierenden Unternehmen auseinandersetzt. Nicht das Service Portal an sich, sondern die Connectivity bzw. die Vernetzung des gesamten Maschinenparks steht im Vordergrund. Maschinenhersteller, die sich in den vergangenen Jahren bereits digital aufgestellt und entsprechende Erfahrungen gesammelt haben finden sich in einer „Pole-Position“ wieder. Sie sind heutzutage bestrebt, möglichst eine Plattform oder ein Service Portal anzubieten, mit dem beim Maschinenbetreiber eine Vielzahl an Maschinentypen und -varianten abgedeckt wird.

Prozess Maschinenanbindung für Neumaschinen

Die Praxis zeigt: kein Produktionsunternehmen möchte sein IT-Personal allein damit beschäftigen, Maschinen online zu bringen. Der Maschinenhersteller sollte die Connectivity der Maschinen somit möglichst einfach handhabbar gestalten. Die Anbindung der Maschinen sollte strategisch angelegt und das Management sowie die Produktentwicklung entsprechend involviert sein. Ein systematischer Connectivity Ansatz ist charakterisiert durch einen standardisierten und weitestgehend einfachen Prozess. Es bietet sich an, jede Neumaschine „ready-to-connect“ auszuliefern, um den Anbindungsprozess beim Maschinenbetreiber so einfach wie möglich zu gestalten. Auch Personen mit wenig bis keinen IT Kenntnissen sollten in der Lage sein, eine Maschine ans Netz zu nehmen. So kann jede Neumaschine bereits mit der Inbetriebnahme mit einer entsprechenden Connectivity ausgerüstet werden.

Informationsabfrage aus ERP System

Niemand möchte Daten doppelt in verschiedenen Systemen pflegen. Zur Herstellung der Connectivity gehört es also auch, entsprechende Maschinendaten und weitere spezifische Informationen aus bestehenden ERP Systemen wie etwa SAP abzufragen und auf Knopfdruck lokal im Produktionsunternehmen zur Verfügung zu stellen. So ist gewährleistet, dass die richtige Maschine mit den richtigen Daten automatisiert im Maschinennetz angelegt und in bestehende vernetzte Produktionsumgebungen integriert wird.

Maschinenanbindung als Retrofit

Eine weitere Herausforderung bei der Herstellung einer produktionsübergreifenden Maschinen-Connectivity ist die Anbindung der bestehenden und teilweise älteren Maschinen innerhalb einer Produktion. Viele Produktionsunternehmen nutzen eine Vielzahl älterer Maschinen, da die Lebensdauer einer Maschine bis zu 15 oder sogar 20 Jahre betragen kann. Dennoch ist eine Vernetzung aller Maschinen in der Produktion essentiell für den Betreiber, da nur so der ganze Mehrwert einer Vernetzungslösung abgerufen werden kann. Für den Retrofit Prozess gilt es, einen ebenso standardisierten Anbindungsprozess zu schaffen. In der Praxis werden vorkonfigurierte IPCs entweder zusammen mit einem Techniker oder aber auch als plug & work Variante an die Produktionsunternehmen ausgeliefert. So kann entweder der Techniker „spontan“ eine Maschine verbinden, wenn er sowieso vor Ort ist oder die eigene Instandhaltung kann nachträglich weitere Maschinen und Anlagen ans Netz nehmen. Insbesondere bei diesem Connectivity Retrofit Prozess ist auf eine einfache Einrichtung der Maschinen zu achten. Nur so wird sich ein Produktionsunternehmen für die eine Connectivity Lösung entscheiden und diese großflächig einsetzen.

Rolle von einheitlichen Schnittstellen für Connectivity

Über die Einheitlichkeit von Schnittstellen für Maschinen und Anlagen gibt es seit Jahren kontroverse Diskussionen. Die einen sind überzeugt davon, dass sich eine breite Maschinen Connectivity lediglich herstellen lässt, wenn einheitliche Schnittstellen vorliegen. Die anderen sagen, dass genau der Datencode das Alleinstellungsmerkmal der Technologielieferanten darstellt.

Unbestritten ist, dass es für die Möglichkeit einer Anbindung oder Vernetzung von Maschinen essentiell notwendig ist, dass die Maschinen generell über Schnittstellen verfügen. Sehr alte Maschinen fallen somit aus dem Raster einer einfachen Anbindung. Möglich ist es hier, zum Beispiel mit spezieller Sensorik zu arbeiten und die Altmaschinen damit nachzurüsten.


In den letzten Jahren gab es Bestrebungen hin zu standardisierten Schnittstellen wie etwa UPC UA. Hierbei werden die Maschinendaten in einem einheitlichen Format ausgegeben, so dass auch Daten von zum Beispiel Fremdmaschinen ausgelesen und weiterverarbeitet werden können. In der Realität des Maschinenbaus herrscht jedoch eine andere Praxis, denn andere Maschinenlieferanten stellen in der Regel die Datencodes ihrer Maschinen oder Anlagen nicht über OPC UA bereit, sondern nutzen eigene proprietäre Protokolle. Es ist also eine gewisse Form der Kooperation notwendig, um ganze Produktionshallen zu digitalisieren. Es bleibt abzuwarten, ob eine Öffnung in Richtung OPC UA stattfinden wird.

Sicherheit

Ist die Rede von Maschinendaten, fällt in 99% der Fälle auch das Stichwort „Sicherheit“. Kein Produktionsunternehmen gibt seine Daten mehr oder weniger blind in eine Cloud oder zu anderen Dienstleistern. Im Falle der Vernetzung zwischen Maschinenhersteller und -betreiber sollte die Datenhoheit also beim Maschinenbetreiber liegen. Er sollte bestimmen können, wem er welche Daten zu welchem Zeitpunkt und Zweck zur Verfügung stellt. Gleichzeitig sollte eine lokale Verfügbarkeit der Daten gewährleistet sein, um dem Produktionsunternehmen einen direkten Mehrwert aus der Datenerhebung zu bieten.


Um die Sicherheit geht es auch, wenn das Werksnetz zum Beispiel für einen Daten-Transfer oder Remote Einsätze nach außen geöffnet werden muss. Hierbei ist zu beachten, dass es maximal einen Zugangspunkt gibt, der nur für die eine Anwendung und eine definierte Dauer geöffnet ist.

Datenplattformen für Maschinendatenauswertung

Plattformen gewinnen im Bereich der Maschinen Connectivity immer mehr an Bedeutung. Datenplattformen und Cloud-Systeme haben einen Vorteil gegenüber klassischen Serveranwendungen: Sie sind skalierbar und können auch große Mengen an Daten ohne Probleme weiterverarbeiten. In der Praxis von produzierenden Betrieben mit teilweise sehr sicherheitssensiblen Daten zeigt sich, dass eine Mischform sinnvoll ist. Hier werden die Daten lokal erhoben und gespeichert und Auszüge aus diesen Daten an Plattformdienste geschickt, um Berechnungen und Analysen durchzuführen.

Wie kann der Maschinenhersteller seine Kunden am besten ins digitale Zeitalter begleiten und die bestehende Connectivity dafür nutzen?

Eine funktionierende und sichere Connectivity Infrastruktur ist der erste Schritt für Maschinenhersteller, ihre Kunden in das digitale Zeitalter zu begleiten. Alleine mit einer Connectivity zu Maschine können die Kunden bereits von ersten digitalen Services des Maschinenherstellers profitieren. So können Produktionsunternehmen beispielsweise ihre Instandhaltung über ein entsprechendes Tool lokal verwalten und die Live-Stati aller angebundenen Maschinen nachverfolgen. Predictive Maintenance ist hierbei nur ein Umsetzungsbeispiel, das durch die Maschinenanbindung ermöglicht wird. Im Bereich Monitoring gibt es diverse weitere Anwendungsszenarien von vernetzten Maschinen. So lassen sich Alarme generieren, die im Falle einer drohenden Störung präventive Maßnahmen anstoßen.


Die Connectivity der eigenen Maschinen sollte hierbei nur der erste Schritt für Maschinenhersteller sein. Im zweiten Schritt sollten bestehende Maschinen, andere Maschinentypen sowie Komponenten in die Connectivity mit einbezogen werden. Ziel sollte der maximale Nutzen der Vernetzung für das Produktionsunternehmen sein – und dieses will am liebsten eine Lösung für den gesamten Maschinenpark! 

Schließen