Kalibrierung der Sensoren auf einer Kalibrieanlage bei HBM (Bild: Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH)
In Darmstadt gibt es bei HBM etwa 25 Produktionsmaschinen, Kalibrieranlagen und Bearbeitungszentren, unter anderem für die spanende Fertigung. Auf diesen werden mechanische Teile produziert, die später zum Beispiel mit den Dehnungsmesstreifen von HBM beklebt werden. Die Teile werden danach geprüft und kalibriert.
Ziel von HBM ist es nun, eine vorbeugende Wartung sowie eine Inline-Überwachung für diese Produktionsanlagen zu ermöglichen. Dazu müssen zunächst Sensoren und Messtechnik nachgerüstet werden, um die Maschinen und Anlagen überwachen und optimieren zu können. Bei den Prozessgrößen denken die HBM-Experten an Druck, Temperatur, Feuchte, aber auch an mechanische Größen, wie Vibration. Kraftsensoren können die Darmstädter in diesem Bereich selbst beisteuern, ebenso Messverstärker. Aber auch eine optische Inspektion wird in Erwägung gezogen. Ein Problemfall als Beispiel: Wenn einmal kurz der Temperaturprozess unterbrochen wird, ist die gesamte Kalibrierung unbrauchbar.
Bestandteil der Aufgabenstellung ist neben der Instrumentierung der Maschinen bzw. der Installation der Sensoren in den Anlagen und der Einrichtung der Messauswertungssysteme im Steuerschrank eine Analysesoftware in der Cloud inklusive der Auswahl der Cloudlösung. Gesucht wird also eine komplette IoT-Lösung, die von der Datenerfassung durch Sensoren bis zur Auswertung in der Cloud reicht. So sollen sämtliche Ausfalldaten in der Cloudlösung gesammelt und analysiert werden. Auf Dashboards kann dann nachvollzogen werden, wie welche Produktionslinie weltweit arbeitet.
Drei sinnvolle Lösungen
Über den openautomation-Benchmark wurden für diese Anforderungen entsprechende Lösungen auf dem Markt gesucht. Drei Anbieter haben ihre Lösungen dazu eingereicht. Die Experten bei HBM sind sich sicher, dass alle drei Lösungen ihre Vorteile haben und ihre Stärken mitbringen. Dazu gehört das Unternehmen Hilscher. Mit Hilscher verbindet HBM bereits eine jahrelange gute Zusammenarbeit als Lieferant von Feldbustechnologie, die in den Produkten des Hauses erfolgreich zum Einsatz kommt. Hilscher hat in Zusammenarbeit mit dem Partner SVA Systemvertrieb Alexander eine Lösung präsentiert, welche die individuelle Umsetzung des IoT-Projekts aus einer Hand ermöglicht, welche moderne IoT-Plattformen, innovative Kommunikationsnetzwerke und industrietaugliche IoT-Gateways kombiniert.
Bei der Lösung von Pickert & Partner gefiel vor allem die Software: „ZERO defects“ ermöglicht eine 360°-Betrachtung der Fertigung und berücksichtigt alle Parameter aus Qualität, Produktion, Prozess und Organisation. Die Parameter und Datenquellen, wie IoT, Maschinen, Qualität, ERP, u. a., werden zentral definiert und bei der Ausführung der Prozesse zur Absicherung und Inline-Überwachung verwendet.
Bei der Integration des Industrie-4.0-Gedanken in bestehende Anlagen ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Integrität, der schon seit Jahren laufenden Anlage, nicht gestört wird. Die Lösung der Partnergemeinschaft Perfect Solution, bei der die Unternehmen Blu Beyond, Iska Automation und FP Inovolabs mitarbeiten, ist so ausgelegt, dass keine Änderungen an bestehenden SPS-Programmen durchgeführt werden müssen. Stattdessen wird ein paralleles System aufgebaut, welches Informationen aus den bestehenden Anlagen „herausholt“ und diese mit neuen benötigten Informationen verknüpft. Hierbei ist der Steuerungshersteller von untergeordneter Bedeutung, da die „bekannten“ Hersteller unterstützt werden. Das implementierte System kann auch als Zugangsschicht für weitere Anwendungen parallel verwendet werden.
Die favorisierte Lösung
Obwohl alle drei Lösungen ihre Vorteile haben, gibt es bei HBM einen Favoriten – und zwar die Lösung der Partnergemeinschaft Perfect Solution. Hierbei handelt es sich laut HBM um das „kompletteste Lösungsangebot“, welches vom Sensor bis zur Auswertesoftware durchgängig ist. Verwendet werden laut Bernhard Buschinger von HBM „aktuelle Technologien wie OPC UA und MQTT“, mit denen man im Hause HBM gut vertraut ist. Ein wichtiges Kriterium ist ferner die intelligente Datenvorverarbeitung vor Ort. Erkennbar ist darüber hinaus, dass Know-how für die Sensorik vorhanden ist und die gezeigten Dashboards gut verwendbar sind. Der OEE-Kennwert lässt sich sofort anzeigen. Zu diskutieren wäre noch der vorgeschlagene Einsatz von Open-Source-Technologien, mit denen HBM noch keine Erfahrung sammeln konnte. Trotzdem ist der gezeigte Ansatz in seiner ausgearbeiteten Tiefe vielversprechend und kann als Basis für eine Umsetzung des Projekts dienen. Auch die Leser- und Userbefragung ergab, dass das Angebot von Perfect Solution für diese Aufgabenstellung am besten passt.
Ziel bleibt es immer noch, die Lösung auf mehrere Fertigungsbetriebe auszudehnen. Nachdem die Lösung in Darmstadt erfolgreich läuft, soll auch der HBM-Produktionsstandort in China damit ausgerüstet werden.