Bestehende Systeme zu smarten Anlagen verbinden

Die Verbindung von Shop- und Office-Floor kann zu neuen Erkenntnissen führen, die inner- und überbetriebliche Wertschöpfungsketten agiler und effizienter machen. Bereits kleinere Beispielszenarien demonstrieren den Mehrwert, der sich aus der intelligenten Kombination von Daten und Synchronisation der Ereignisse in unterschiedlichen Ebenen erschließt. Viele Industrieunternehmen nutzen Verdichtungsmaschinen, um große Abfallmengen oder wiederverwertbare Rohstoffe einer sachgerechten Entsorgung zuzuführen. Sind diese Container mit einem SPS-System ausgestattet, wird neben der Steuerung des Pressvorgangs automatisch der Füllstand angezeigt. Eine mit dem Abholservice betraute Firma kann Rückschlüsse für ihre Logistik gewinnen, wenn Informationen der Sensoren zur Volumenanzeige zu jedem der in unterschiedlichen Firmen aufgestellten Containern über eine Cloud zugänglich sind. Die automatisierte Analyse der „Verhaltensdaten“ aller Container samt aktueller Verkehrs- und Lkw-Lokationsinformationen erlaubt eine präzise Planung der Abholservices, um den Tagesbetrieb möglichst wenig zu belasten.

Nützliche Informationen verspricht auch die Kombination der Produktionsparameter und Statusinformation (etwa Auslastung, Materialverbrauch, Stillzeiten) der Steuerungsebene einer Fertigung mit den Messwerten der Temperatursensoren sowie Daten zum Energieverbrauch der Produktionsanlagen. Eine Analyse der Verbrauchsdaten zu verschiedenen Tageszeiten und in unterschiedlichen Konstellationen über mehrere Produktionsstraßen gibt wertvolle Hinweise auf Einsparpotenziale. Entdeckt das Steuerprogramm ein defektes Bauteil, kann es von der betriebswirtschaftlichen Anwendung in der Managementebene autonom die zugehörige Bestellnummer anfordern. Wird die Bestellung ausgelöst, kann es Informationen zu möglichen Ausfallzeiten an das Beschaffungsprogramm übermitteln, wo automatisch der bestmögliche Lieferant oder Service-Techniker beauftragt wird. Im Zuge der vorsorglichen Wartung erlaubt es der Vergleich aktueller Produktionsparameter und Statusparameter (Betriebsstunden, Rotationen und Vibrationen) typische Muster für Wartungssituationen zu identifizieren, um im Bedarfsfall automatisiert einen Wartungsprozess anzustoßen.

Mit der Realisierung solcher Szenarien können Unternehmen erste Erfahrungen mit Industrie 4.0 und dem Industrial-IoT sammeln. Dabei helfen spezialisierte IoT-Gateways wie das Nexcom Nio 100 oder einfache IoT-Controller wie das Wise-5231 von ICP DAS, die Daten der in den Betrieben vorhandenen Sensorik und Feldbussystem-Ebene breiter zugänglich zu machen.

Für die erfolgreiche Umsetzung der Szenarien sind zwei Dinge zu beachten: Erstens ist es unerlässlich, die organisatorischen Voraussetzungen zu schaffen, um unterschiedliche Daten aufeinander abzustimmen und zu harmonisieren. Ansonsten droht schnell die Gefahr einer Fehlinterpretation, wenn zwei Informationen mit fehlender zeitlicher Synchronisierung kombiniert werden. Zweitens lassen sich Aufgaben mit harten Echtzeit-Bedingungen im Millisekunden-Bereich auf absehbare Zeit nicht aus der Cloud heraus betreiben. Der Grund hierfür ist, dass die Gesetze der Physik auch für das Cloud Computing gelten: Ein Prozesssignal läuft in einer Millisekunde nicht weiter als 300 Kilometer bis zum Cloud-Server. In der Realität reduzieren dynamisches Routing und Gerätelatenzen den Entfernungsradius zudem noch einmal deutlich.

Uwe Hollarek, Produktmanager Automation/Kommunikation bei Spectra, Reutlingen