Retrofit: Nachrüstbox vernetzt ältere Maschinen

Heute scheitert die konsequente Umsetzung von Industrie 4.0 noch oftmals, weil auch ältere Geräte im Einsatz sind, die noch nicht über die nötigen Schnittstellen verfügen. Im schlimmsten Fall arbeiten die Maschinen dann in der Fertigungshalle isoliert vor sich hin.

Eine Lösung für dieses Problem hat das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB in Karlsruhe entwickelt: Der Plug-and-Work-Cube soll dafür sorgen, dass bestehende Maschinen und Anlagen in das Produktionssystem eingebunden werden können. In dem unscheinbaren Kästchen steckt ein Standard-Industrie-PC mit Windows als Betriebssystem. Die Maschine liefert alle Informationen über sich selbst und ihre Fähigkeiten per Netzwerkkabel an den Würfel.

Im ersten Schritt erstellt ein Mitarbeiter die Selbstbeschreibung der Maschine auf Basis des XML-Datenformats AutomationML. Mit Hilfe dieses Modells generiert der Cube im zweiten Schritt automatisch den Kommunikations-Server zum Austausch von Informationen mit anderen Maschinen und der übergeordneten Fertigungssteuerung. So wird die Maschine im Fertigungssystem integriert – sie kann mit anderen Anlagen kommunizieren und ist über das Netzwerk ansprechbar. „Im Prinzip ist das ganz ähnlich wie die Installation eines USB-Geräts, beispielsweise eines Druckers, am Büro-PC“, erklärt Projektleiter Dr. Olaf Sauer. Mit dem Fraunhofer-Cube entfalle das umständliche Konfigurieren und Einrichten, wenn eine Anlage manuell in die Fertigung integriert wird. Dieser Prozess kann sich unter Umständen über mehrere Tage oder sogar Wochen hinziehen, der Plug-and-Work-Cube ist laut seiner Entwickler oft schon nach einigen Stunden fertig.

Doch die Nachrüstbox erlöst nicht nur einzelne Maschinen aus ihrer Isolation. Sie bietet einen weiteren, entscheidenden Vorteil: „Auf dem Gerät können auch Daten der angeschlossenen Maschinen gespeichert werden“, erklärt Sauer. „Die Mitarbeiter in der Betriebsleitung sehen jederzeit, was an der Maschine gerade los ist und erkennen sofort, wenn Probleme auftauchen.“ So herrsche Transparenz beim Geschehen in der Fertigungshalle.

Der Server im Cube arbeitet mit dem Kommunikationsprotokoll OPC UA und nutzt damit einen international akzeptierten Standard. Auch an die Datensicherheit ist gedacht: Alle Daten werden verschlüsselt übertragen und nur autorisierte Anlagen können sich in das System einklinken.

Die Nachrüsttechnik ist keineswegs nur für die großen Hersteller, etwa aus der Automobilbranche, konzipiert. „Auch mittelständische Unternehmen mit nur 20 Maschinen können diese in die Produktionssteuerung einbinden“, sagt Fraunhofer-Experte Sauer. Eine Demo zeigen die Forscher auf der kommenden Hannover Messe (Halle 2, Stand C22). (bö)