Auf der Interpack entstand eine virtuelle Fertigungslinie

Die Schokoladenseite der Kommunikation

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Mit ihrem M2M-Projekt Choconnect zeigten vier Maschinenbauer gemeinsam mit Bosch Rexroth die praktische Anwendung des offenen Industrie-4.0-Standards OPC UA auf der Interpack. Verbunden zu einer virtuellen Fertigungslinie für Schokoladenprodukte tauschten vier Maschinen ohne Einbindung eines MES-Systems untereinander Informationen in Anlehnung an den Weihenstephaner-Standard aus. Zur Analyse und Auswertung der Maschinendaten kann das IoT-Gateway eingesetzt werden.
Auf der Interpack 2017 gab es viele interessante und spannende Projekte zu sehen. Eines davon war Choconnect. Mit von der Partie waren die vier Maschinenbauer Loesch Verpackungstechnik, Sollich, WDS Winkler und Dünnebier und Theegarten-Pactec sowie der Automatisierungsspezialist Bosch Rexroth. Mit Choconnect wollten die Projektpartner der Branche vor Augen führen, wie sich mit modernen Kommunikationsmechanismen aus dem Umfeld von Industrie 4.0 genügend Informationen gewinnen lassen, um schneller auf Störungen zu reagieren, Produktionsprozesse flexibler zu machen und die Gesamtanlageneffektivität (OEE) auf effiziente Weise zu steigern. Grundlage sind durchgängig transparente Maschinenstatus innerhalb des Wertstroms – von der Aufbereitung und Formanlage bis zur Primär- und Sekundärverpackung. Im Gegensatz zu dieser echten M2M-Kommunikation liefert die bisherige Vernetzungspraxis lediglich rudimentäre Informationen wie Ein- und Ausgangssignale. Den aktuellen Zustand der Linie und aller Einzelmaschinen konnten die Besucher live an den Ständen der fünf Projektpartner und beim VDMA verfolgen. „Das System stellt keinen Ersatz für MES-Systeme dar, sondern dient in erster Linie der Kommunikation auf der Shop-Floor-Ebene“, erklärt Tobias Gerhard, Sales Processing und Packaging bei Bosch Rexroth. „Statt bestehende Mechanismen von Leitsystemen zu kopieren oder zu substituieren, gibt es die jeweiligen Status der Anlagenmodule direkt via OPC UA weiter.“ Beispielhaft für künftige M2M-Projekte demonstriert Choconnect, wie sich die komplette Linie zentral aus dem Stand-by einschalten und ihre Bereitschaft mit einheitlichen Zustandsdiagnosen visualisieren lässt. Darüber hinaus erlebten die Besucher eine automatische Leistungsanpassung: Indem sich die Geschwindigkeit der Linie automatisch dem schwächsten Glied der Kette anpasst, wird sie insgesamt verfügbarer und effektiver. Gemäß dieser Zielsetzung zeigte das Projekt außerdem, wie das jeweilige Produkt den Produktionsprozess steuert. Die Anlagenmodule stellen sich dabei automatisch ein oder melden Bedarf nach manueller Anpassung.

Offizieller Standard gesucht

Mit dem Interpack-Projekt Choconnect wollen die Partner den Startschuss zur langfristigen Entwicklung eines offiziellen Standards für die Süßwarenproduktion geben und ausdrücklich alle Branchenteilnehmer zur Mitarbeit einladen. „Ich bin begeistert davon, dass sich mehrere Unternehmen unterschiedlicher Prozessstufen zusammenfinden, um gemeinsam einen Schritt in die Zukunft zu machen. Durch diese erstmalige intelligente Vernetzung von Maschinen verschiedener Hersteller entlang einer Schokoladenlinie erwarte ich für unsere Kunden unmittelbar einen spürbaren Anstieg der OEE“, resümiert Tobias Heinze, Produktmanager Sales bei Loesch Verpackungstechnik. Aktuell orientiert sich der Umfang der M2M-Kommunikation am Weihenstephaner Standard WS Food. Darüber hinaus stützt sie sich softwareseitig auf eine serviceorientierte Client-Server-Architektur auf Basis des offenen Standards OPC UA. Diese erlaubt einen sicheren, zuverlässigen und plattformunabhängigen Informationsaustausch über Internet und Firewalls und verhindert unerlaubte Datenzugriffe. Hardwareseitig besteht Choconnect aus einem Ethernet-Verbund an Embedded Controllern und Industrie-PCs der einzelnen Maschinen. „Wir freuen uns sehr darüber, dass Bosch Rexroth als Innovationstreiber und branchenerfahrener Automatisierungsanbieter die tragende Rolle des Koordinators übernommen hat“, kommentiert Bernd Plies, Leiter Elektro- und Automatisierungstechnik bei Winkler und Dünnebier Süßwarenmaschinen. „Entscheidend für den Projekterfolg waren dabei insbesondere die gute technische Betreuung und das hohe Know-how in den Bereichen offene Schnittstellen und OPC UA.“ „M2M-Kommunikation schafft Transparenz beim Betreiber komplexer Linien. Unsere Kunden werden so in die Lage versetzt, ihre Anlagen effizient zu betreiben und schnell auf Ereignisse während des Betriebes zu reagieren“, sagt Dr.-Ing. Egbert Röhm, Managing Director von Theegarten-Pactec. „Anbieter von Maschinen und Anlagen müssen diese Funktionen in Zukunft bereitstellen können. Dazu ist es notwendig, auf offene Standards zu setzen und diese weiterzuentwickeln. Barrieren, die durch die Verwendung proprietärer Systeme entstehen, werden dadurch vermieden. An diesem Ziel arbeiten wir.“

IoT-Gateway ermöglicht Analyse

Mit dem IoT-Gateway bietet Rexroth eine einfach zu konfigurierende Lösung für Neu- und Bestandsmaschinen, um Sensor- und Maschinendaten ohne Eingriff in die vorhandene Automatisierung zu sammeln und zur Analyse und Auswertung an übergeordnete Systeme weiterzuleiten. Um die steigenden Anforderungen bis hin zur Losgröße 1 für individuelle Verpackungen erfüllen zu können, müssen die Anwender ihre Prozesse über Unternehmensgrenzen hinweg vernetzen und flexible Wertschöpfungsnetzwerke aus zuverlässigen Maschinen und Linien errichten. Einer umfassenden Ersatzinvestition steht jedoch der typische Maschinenlebenszyklus von fünfzehn und mehr Jahren gegenüber. Ergänzend zum klassischen Retrofit bestehender Antriebs- und Steuerungstechnik besteht folglich ein hoher Bedarf nach mehr Informationen aus Bestandsanlagen.

Für Neu- und Bestandsanlagen

Mit dem IoT-Gateway von Rexroth lassen sich Neu- und Bestandsanlagen schnell und einfach an das industrielle Internet der Dinge und Dienste (IoT) anbinden. Der Anlagenbetreiber wählt dazu über das Dashboard, der intuitiv bedienbaren webbasierten Oberfläche des IoT-Gateways, lediglich die zu überwachenden Parameter und passenden Sensoren aus und stellt die Verbindung her. Das so vernetzte System aus Sensorik, Software und IoT-fähiger Industriehardware lässt sich rasch und einfach einrichten, handhaben und verwalten. Bei Bedarf können Anwender auch bestehende Steuerungen ohne Eingriff in das ursprüngliche Steuerungsprojekt herstellerunabhängig auslesen. Abschließend ist nur noch zu definieren, welche Daten verarbeitet und an die überlagerten Systeme zur Überwachung und Auswertung gesendet werden. Dies können MES-, MDE-/BDE-Systeme sein oder IoT-Cloud-Plattformen, etwa von Bosch, Oracle oder Microsoft. Als attraktive Komplettlösung aus einer Hand bietet sich zudem ein Starter-Kit in Kombination mit der Analyse- und Auswertungsplattform Production Performance Manager (PPM) von Bosch Software Innovations an.

Typische Anwendungsfälle

Ein attraktives Einsatzszenario für das IoT-Gateway bildet zum Beispiel die zustandsbasierte Wartung älterer Bestandsanlagen mit einer Königswelle im Antriebsstrang. Deren langwieriger Ausfall lässt sich mittels zusätzlicher Schwingungs- und Temperatursensoren frühzeitig erkennen, um die tragende Komponente geplant auszutauschen. Ein weiteres Anwendungsbeispiel stellt die Analyse von Umgebungseinflüssen auf das Verpackungsmaterial oder das Produkt mittels zusätzlicher Sensorik dar. Über Temperatur und Luftfeuchte gewonnene Erkenntnisse ermöglichen der Maschine beispielsweise eine adaptive Anpassung an den jeweiligen Zustand des Kartons. www.prozesstechnik-online.de Suchwort: dei0617boschrexroth

Dr. Bernd Rademacher

Redakteur, dei – die ernährungsindustrie
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