IoT-Gateways als Bindeglied

Dabei wurde auch die heutzutage weitverbreitete Geräte­kategorie der IoT-Gateways erforscht, welche bei der Antragsstellung weitestgehend unbekannt waren. Diese Geräte ­fungieren als zusätzliche Steuereinheit, deren Aufgabe es ist, Informationen von Interesse aus der bestehenden Maschinensteuerung auszulesen und diese an eine Mehrwertdienst-Plattform für die Auswertung weiter zu leiten. Möglich wird dies zum einen durch zusätzliche IO-Module zum Anschluss von digitalen oder analogen Sensoren sowie zum anderen durch bestehende Automatisierungsprotokolle, die vorhandene Prozessinformationen aus der Maschinensteuerung extrahieren. Zusätzlich können softwarebasierte Dienste auf dem I4.0-Gateway ausgeführt werden, die auf den erfassten Daten lokale Anwendungen betreiben. Dies ermöglicht zum Beispiel die Nachrüstung von Produktionsanlagen mit einem OPC-UA-Server oder einer Statusanzeige auf ­einem zusätzlichen Display. Neben diesen recht simplen Funktionser­weiterungen sind auch Smart Services möglich, mit denen bei Bedarf auch mit der verbundenen Anlage interagiert werden kann. So lässt sich der erhaltene Mehrwert aus Analysen ­direkt zur Optimierung in die Anlage rückführen, wobei aufgrund von ­Sicherheitsbedenken diese Funktionalitäten in der Praxis meist deaktiviert bleiben. Das von Bosch Rexroth als IoT-Gateway entwickelte I4.0-Gateway (Bild 2) hat den Vorteil, dass es auf der Steuerungsplattform Indraworks-XM21 basiert und damit über eine Steuerungsarchitektur verfügt, die die Implementierung von Anwen­dungen mit Echtzeitanforderungen ermöglicht. So ist es möglich, Messwerte zu exakten Zeitpunkten mit einer garantierten Qualität zu erfassen.

Zugang zu den wertvollen Informationen erhalten

Die entsprechende technische Ausstattung ist jedoch nur die halbe Miete, um eine bestehende Produktionslinie „I4.0 Ready“ nachzurüsten. Denn eines der größten Problemstellungen ist es, herauszufinden, welche Prozessinformationen es wert sind, aufgezeichnet zu werden. Die neun Konsor­tialpartner des „RetroNet“-Projekts (PI Informatik GmbH, Bosch Rexroth AG, Finow Automotive GmbH, F&M Werkzeug- und Maschinenbau GmbH, Aucoteam GmbH, Klero GmbH Roboterautomation, Technische Universität Berlin IWF, Fraunhofer IPK, Universität Stuttgart ISW) haben prägnant verdeutlicht, dass es sich hierbei nicht um eine simple Fragestellung handelt. Natürlich würde jeder Unternehmer gerne alle Prozessinformationen aus einer Altanlage erfassen, analysieren und eine Produk­tionssteigerung als Mehrwert erhalten. Jedoch sind nicht alle relevanten Informationen direkt aus einer Maschinensteuerung auslesbar. Die Datenerfassung mit einem I4.0-Gateway kann eine 5-minütige Konfiguration für einen Siemens-S7-Wert einer Sinumerik 480D umfassen oder zu einer Sensorinstallation mit einem Aufwand von mehr als 5 000 € über mehrere Tage pro zu messendem Wert anwachsen. Eine Fertigungsmaschine kann abhängig von der Komplexität des Aufbaus und des Anwendungsbereichs hunderte Prozessparameter besitzen. Als vielversprechende Methodik für KMU bei der Eruierung der wichtigsten Daten hat sich der Hackathon herauskristallisiert. Nach diesem Konzept setzen sich alle Beteiligten einer geplanten Prozessverbesserung in einem Arbeitsraum zusammen. Dies kann vom einfachen Maschinenbediener über den Werksleiter bis hin zum Datenanalysten reichen. Der Hackathon soll dabei gezielt eine lockere „Bastelathmosphäre“ im Kontext einer gemeinsamen Pro­blemstellung erzeugen. Nur so wird der notwendige Informationsfluss zwischen den involvierten Stakeholdern gewährleistet, welcher anschließend zur Identifikation von relevanten Prozessparametern führt, die über Automati­sierungsprotokolle oder zusätzliche Sensorik erfasst werden können. Darüber hinaus ergibt sich eine prototypische ­Umsetzung, um das gewünschte Ziel zu erreichen.