Ein effizientes und jederzeit in Eigenregie skalierbares Anlagenmonitoring muss weder mit hohen Anfangsinvestitionen noch Folgekosten verbunden sein, wie ein Pilotprojekt des Automobilzulieferers Sodecia Safety & Mobility mit einem IIoT-Gateway von IPF belegt.
Die Sodecia Safety & Mobility Attendorn gehört seit 2016 zur portugiesischen Sodecia Group. „Am Standort in Attendorn stellen wir mit rund 528 Mitarbeitern vor allem Modulquerträger für Elektrofahrzeuge und Sicherheitsbaugruppen für das Fahrzeuginnere wie zum Beispiel Gurthöhenverstellsysteme für Sicherheitsgurte, kurz GHV genannt, her“, sagt Jerome Turk, Teamleiter Anlageninstandhaltung Engineering bei Sodecia Safety & Mobility.
Die Fertigung erstreckt sich über insgesamt drei Werke, mit entsprechend großem Maschinenpark. „Wir haben allein in meiner Abteilung verschiedene Stanzautomaten mit Presskräften von 125 t bis hin zu 1600 t und etwas mehr als 100 Roboter. Hinzu kommen mehrere Schweißanlagen sowie automatisierte Montageanlagen“, so Turk.
Zu kompliziert, zu aufwendig und zu teuer
Mit Industrie 4.0 sowie dem Industrial Internet of Thinks (IIoT) und damit der wachsenden Digitalisierung der Fertigung befasst sich Sodecia am Standort Attendorn schon seit geraumer Zeit. Teamleiter Turk sieht hier vor allem Potenziale im Maschinenmonitoring und der Instandhaltung, um eine höhere Fertigungstransparenz zu erhalten und mit Blick auf nachhaltige Produktivitätssteigerungen ungeplante Maschinenstillstände zu minimieren. Daher baut Turk mit seinem Team den Bereich der Maschinendatenerfassung auf: „Wir haben uns hierzu bereits mehrere Lösungen angeschaut, die aber zumeist alle zu kompliziert und nur mit hohem Aufwand zu implementieren waren.“ Hinzu kommt, dass hierbei neben externem Know-how in der Regel auch der Einsatz von Hardware wie beispielsweiße zusätzliche Server und zudem kostenpflichtiger Software notwendig ist.
„Wir wollten aber ein System, das wir ohne fremde Hilfe selbst umsetzen und gemäß unseren eigenen Zielsetzungen weiterentwickeln können. Als uns ein Applikationsspezialist von IPF das IIoT-Gateway vorstellte, wussten wir sofort, dass wir damit die ideale Lösung gefunden hatten.“
Herstellerunabhängige Plattform „Ready for Open Source“
Das IIoT-Gateway BY000003 mit ARM-Prozessor und großem internen Ringspeicher zur Datenerfassung ist eine herstellerunabhängige Plattform, basierend auf Open Source Software. Zu den Eigenschaften des Gateways gehören laut Unternehmen eine hohe Einsatzflexibilität und Skalierbarkeit. So soll das Gerät ohne aufwendige Umbauten ein kontinuierliches Monitoring einer einzelnen Anlage, etwa durch eine Anbindung an eine Steuerung ermöglichen, oder es soll sich als vernetztes fabrikweites System nutzen lassen. Bei Bedarf können zudem verschiedene digitale und analoge Sensoren an das Gateway angeschlossen werden, das Schnittstellen wie 100MbE/GbE, CAN, RS485, USB2.0 Host sowie USB2.0 Device bereitstellt. Gleichermaßen vielseitig präsentiert sich das Gateway bei der Netzwerk-Integration durch die Unterstützung zahlreicher Protokolle wie Modbus, CAN, Cloud of Things, OPC U/A, DB/SQL und MQTT.
Einfache Installation und Vernetzung von Maschinen
Vor allem das offene Interface zu verschiedenen Maschinensteuerungen hat Turk überzeugt: „Hierdurch eignet sich das Gateway völlig unabhängig von der jeweiligen Steuerungsplattform für eine Vielzahl an Maschinen.“
In einem ersten Schritt wird das BY000003 für die Datenerfassung von zwei Montageautomaten, der Produktionslinie für die GHV, eingesetzt. Beide Maschinen haben unterschiedliche Steuerungen (Siemens S7 und Beckhoff) und verfügen über fünf große Montagestationen, die sich wiederum in rund 35 bis 40 einzelnen Montageschritten aufgliedern. „Ich habe das Gateway in eine Maschine eingebaut und diese mit der zweiten Anlage vernetzt, sodass das Gateway gleichzeitig die Steuerungsdaten beider Automaten verarbeiten kann. Anschließend wurde vor Ort der Monitor für das Produktions-Dashboard installiert. Der Rest ist Programmierung, wobei ich für die Datenerfassung und -visualisierung die Open Source Plattform Node-RED verwende“, beschreibt Turk die Installation des Gateways.
Lizenzfreie Software für die Datenverarbeitung und -visualisierung
Node-RED ist ein grafisches Entwicklungswerkzeug, mit dem sich nach dem Baukastenprinzip viele Anwendungsfälle im Bereich IIoT realisieren lassen. Hierzu stellt die Software unter anderem einen webbrowserbasierten Flow-Editor bereit, mit dem JavaScript-Funktionen erstellt werden können. Das Node-RED-Dashboard bietet außerdem eine hervorragende Basis für die Datenvisualisierung.
Hierzu Turk: „Da ich mich auch privat mit JavaScript befasse und zudem in unserer Abteilung für die SPS- sowie Roboterprogrammierung zuständig bin, war es für mich kein Problem, die für uns relevanten Daten auf den Maschinensteuerungen zu identifizieren und für die Datenerfassung sowie Visualisierung zu verarbeiten. Jeder, der etwas von SPS- und Java-Programmierung versteht, kommt daher mit dem Gateway von IPF sehr schnell weiter.“
Umfassender und gleichzeitig detaillierter Überblick
Im Gateway erfasst werden zunächst die produzierten Stückzahlen an GHV pro Schicht und Tag sowie weitere relevante Daten, zum Beispiel die von den Maschinensteuerungen registrierten Fehler und Störungen an einzelnen Montagestationen. Sämtliche Informationen werden anschließend im Produktions-Dashboard auf dem Monitor angezeigt. „Wir haben uns bewusst für einen Touch-Screen entschieden, da wir dann in der Lage sind, zum Beispiel in verschiedene Seitenansichten zu wechseln, einzelne Grafiken genauer anzuschauen und auch Ansichten zu vergrößern, um eine höhere Auflösung der Daten zu erhalten. Ich sehe somit beispielsweise sofort, wann die Produktion begann, wieviel in einer Schicht produziert wurde, wie lange die Rüstzeiten waren und ob es mögliche Ausfälle gab“, erklärt Turk, der mithilfe des Dashboards ebenfalls erkennen kann, welche Station in welcher Anlage in den vergangenen Stunden die meisten Störungen verursacht hat. „So kann ich mich direkt mit der Instandhaltung abstimmen, damit sie sich den Fehler genauer anschaut und möglichst schnell behebt.“
Wichtiger Grundstein für die Zukunft gelegt
Früher ist Turk mehrmals am Tag in den Betrieb gegangen, um zu schauen, ob an den Montageautomaten alles in Ordnung ist. Auskunft zu konkreten Produktionsdaten und weiteren wichtigen Informationen erhielt er erst nach Rücksprache mit den Einrichtern. „Das hat immens viel Zeit gekostet. Jetzt ist alles für mich sehr viel transparenter. Mit einem Blick auf das Produktions-Dashboard bin ich sofort im Bilde und kann zum Beispiel die angezeigten Infos mit den aktuellen Produktionszielen vergleichen. Wir sind zwar derzeit noch in der Entwicklungsphase, sehen aber jetzt schon, was wir mit dem Gateway zukünftig machen wollen, etwa im Hinblick auf effizientere Instandhaltungsstrategien zur Steigerung der Anlagenverfügbarkeit. Der Grundstein hierfür ist auf jeden Fall schon gelegt.“
Weitere Produktions-Dashboards geplant
Nach mehrmonatigem Einsatz des Gateways zeigt sich der Teamleiter mit den bisherigen Ergebnissen überaus zufrieden. Das Projekt soll fortgeführt und vorangetrieben werden.
„Mit weiteren Gateways werden wir neue Produktions-Dashboards auf dezentraler Maschinenebene realisieren und das ohne kostenpflichtige Software und externe Unterstützung. Da wir dabei außerdem auf unsere bisherigen Erfahrungen aufbauen können, wird die Implementierung auf jeden Fall noch einfacher“, meint Turk.
Text- und Bildquelle: ipf electronic
