Steuerung per Smart Device, Bild: Mitsubishi Electric, Getty Images, Osterhout Group

Auf der diesjährigen EMO demonstrieren das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT und Mitsubishi Electric den Einsatz von Tablets und Smart Glasses als Schnittstelle zur CNC-Steuerung einer fünf-achsigen Werkzeugmaschine. Bild: Mitsubishi Electric, Getty Images, Osterhout Group

Das große Potenzial von Smart Devices in der Industrie liegt in der flexiblen und situationsbezogenen Unterstützung des Anwenders bei Aufgaben wie Maschinenbedienung, Produktionsüberwachung, Systemstart, Schulung an der Maschine, Kundendienst und Instandhaltung. Eine intuitive Benutzeroberfläche präsentiert dabei das Ergebnis der Echtzeitdatenanalyse und -auswertung innerhalb des Informationssystems. Zum Zweck der Maschinenüberwachung lassen sich beispielsweise aktuelle Maschinen- und Produktionsdaten wie Fortschritt, verbleibende Zeit, Maschinenstatus und Gesamtanlageneffektivität (GAE) anzeigen.

Schnellere Fehlerbehebung

Die Funktionalität des Systems setzt den direkten Austausch zwischen Maschinensteuerung und Endgerät voraus. Gleichzeitig muss diese Kommunikation in Quasi-Echtzeit ablaufen, denn viele Situationen verlangen umgehendes Eingreifen des Maschinenbedieners. Hierfür werden die Rohdaten kontinuierlich aufbereitet, visualisiert und automatisch im Endgerät aktualisiert, sodass sich dem Anwender eine neue, transparente Informationsgrundlage erschließt. Kommt es zu unerwarteten Produktionsstörungen oder Auffälligkeiten, sieht er automatisch eine entsprechende Warnmeldung. Dabei werden vordefinierte Fehlerbibliotheken und -codes in Textmeldungen übersetzt, die über mögliche Ursachen informieren und entsprechende Korrekturmaßnahmen empfehlen. Weil sich so der Zeitaufwand für die Fehlerbehebung reduzieren lässt, steht am Ende eine verbesserte GAE.

Durchbruch für vorausschauende Wartung

Die Technologie unterstützt zudem die vorausschauende Wartung, indem Datenauswertungen und Lifecycle-Informationen einer überwachten Komponente direkt an das Smart Device des Wartungsingenieurs geschickt werden. Ein Beispiel hierfür sind Verschleißindikatoren an einem Spindelantrieb: Weil das System den Wartungsbedarf bereits sehr früh erkennt, können durch rechtzeitige Korrekturmaßnahmen teure Komplettausfälle verhindert werden. Für die Reparatur oder den Teileaustausch selbst wird ein 3D-Modell des Spindelantriebs in einer Augmented-Reality-Umgebung ins Blickfeld eingeblendet, wo es die Wartungsaufgabe veranschaulicht und vereinfacht.

Dieselbe Technologie eignet sich auch hervorragend zur Schulung von Bedien- und Wartungspersonal, nach Bedarf in Kombination mit einer Videobibliothek, PDF-Dokumenten oder anderen Schulungsinhalten für den Zugriff über Smart Devices. Augmented Reality kann das Schulungskonzept abrunden, indem AR-Inhalte zum Beispiel die Maschine veranschaulichen und es dem Anwender erleichtern, sich mit ihr vertraut zu machen. Der Einsatz von Smart Devices in realen Industrieumgebungen steht und fällt mit der Integration und Vernetzung der Geräte mit den relevanten Systemen. Deshalb war dies einer der Hauptaspekte der Kooperation zwischen dem Fraunhofer IPT und Mitsubishi Electric. Die auf der EMO 2017 präsentierte Machbarkeitsstudie zeigt, wie mithilfe von SLMP (Seamless Message Protocol) in der Android/SPS-Schnittstelle die Kommunikation zwischen dem Smart Device und der CNC-Steuerung M850W hergestellt werden kann. Hinzu kommt, dass sich unterschiedliche Geräte mit Android-Betriebssystem integrieren lassen und das System auch mit anderen Protokollen, zum Beispiel OPC UA, arbeiten kann.

Unterstützung bei der Fabrikdigitalisierung

Aus der Entwicklungsarbeit, die das Fraunhofer IPT und Mitsubishi Electric geleistet haben, geht hervor, dass Smart Devices eine sinnvolle, naheliegende und praktische Erweiterung der Schnittstelle zwischen Maschinensteuerung und Bediener darstellen. Mit der Hinwendung zur Industrie 4.0 in der Produktion müssen Maschinenbediener flexibler reagieren können und sind hierfür auf Echtzeitinformationen und Möglichkeiten zur direkten Interaktion mit der Maschine angewiesen. Unmittelbare Abrufbarkeit, lokale Aufbereitung und übersichtliche Visualisierung der Maschinendaten werden sich als Schlüsselfaktor für das Vorankommen von Unternehmen erweisen. Und moderne Smart Devices werden in diesem Zusammenhang eine maßgebliche Rolle spielen. aru

Hintergrundwissen

Das Fraunhofer IPT

  • Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT vereint langjähriges Wissen aus allen Gebieten der Produktionstechnik. In den Bereichen Prozesstechnologie, Produktionsmaschinen, -qualität, Messtechnik sowie Technologiemanagement bietet das Institut angewandte Forschung und Entwicklung für die vernetzte, adaptive Produktion.
  • Das Leistungsspektrum orientiert sich an den individuellen Aufgaben und Herausforderungen innerhalb bestimmter Branchen, Technologien und Produktbereiche, darunter Automobilbau und -zulieferer, Energie,
    Life Sciences, Luftfahrt, Maschinen- und Anlagenbau, Optik, Präzisions- und Mikrotechnik sowie Werkzeug- und Formenbau.