Maschinen-Retrofit 4.0

Mit dem Edge Controller zur Smart Factory

Wie digitale Transformation bei bereits im Feld befindlichen Maschinen gelingt, zeigt Keba. Als Brückenschlager zwischen Maschinenautomatisierung und IT-Ebene dient eine Steuerung, die Kernkomponente des Automatisierungssystems Kecontrol Flexcore.

Retrofit 4.0: Mit einem Edge Controller zur Smart Factory. © Keba

Industrie 4.0 hat sich zum omnipräsenten Leitthema der produzierenden Industrie aufgeschwungen. Maschinenbauer der Zukunft beschäftigt dabei, wie sie den Weg zur digitalisierten Fabrik einschlagen können. Dabei stehen sie vor drei Herausforderungen:

Grüne-Wiese-Konzepte
Industrie-4.0-Konzepte gehen oft von der Planung einer komplett neuen Fabrik aus. Um den digitalen Wandel in der Produktion zu bewältigen, muss aber auch die Herausforderung Brownfield gemeistert werden. Es gilt, Bestandsmaschinen sowohl untereinander (horizontale Vernetzung), als auch mit der übergeordneten IT-Ebene bis in die Cloud (vertikale Vernetzung) zu verbinden. Und das mit möglichst geringem Aufwand, Kosten und Risiko.

Riesige Datenmengen
Ausgangspunkt der Smart Factory ist die Sensorik. Sie dient der Erfassung von für den Fertigungsprozess relevanten Daten direkt an der Maschine. Diese sind jedoch zumeist so umfangreich, dass sie weder lange lokal gespeichert, noch vollständig an die übergeordnete Ebene transferiert werden können. Wertvolle Informationen, die Basis für Analysen wie Predictive Maintenance darstellen, sind somit nicht verfügbar.

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Protokollabkündigungen
Auch wenn sich Unternehmen (noch) nicht mit Industrie 4.0-Lösungen beschäftigen wollen, ist ein gewisser Integrationsgrad von Maschinen in die Unternehmens-IT heutzutage Standard. Die technologische Weiterentwicklung führt dazu, dass alte Protokolle – oft aus Sicherheitsgründen – abgekündigt werden. Werden Unternehmensserver nicht auf neue Protokolle umgestellt, ist die Firma potentiell unsicher. Wird umgestellt, können Maschinen nicht mehr mit dem Server kommunizieren. Eine Nachimplementierung in die Steuerungssoftware ist mit hohem Aufwand und Risiko verbunden. Was kann also getan werden?

Edge Computing
Edge Computing bezeichnet die dezentrale Datenverarbeitung am Rande eines Netzwerks. Ein physisches Edge Device – das Daten sammelt, filtert und analysiert – bildet dabei die Schnittstelle von der Operational Technology (OT) auf Maschinenebene zur Information Technology (IT) auf Unternehmensebene und weiter in die Cloud.

Mit Edge Devices lassen sich also alle drei skizzierten Herausforderungen meistern. Einerseits muss nicht in oft über Jahrzehnte gewachsene Steuerungsarchitekturen eingegriffen werden, was einen hohen Aufwand und auch das Risiko des Produktionsausfalls birgt. Andererseits können die umfangreichen Betriebs- und Prozessdaten vorverarbeitet werden. Und darüber hinaus fungiert das Gerät als Kommunikationsschnittstelle zwischen Maschinen und Unternehmensservern, das mehrere Protokolle spricht.

Wenn eine industrietaugliche Steuerung als Edge Device eingesetzt wird, steht Maschinenbauern die Welt von Industrie 4.0 offen. Durch I/O-Baugruppen sind zusätzliche Signale über analoge und digitale Eingänge abtastbar, wodurch beispielsweise Predictive Maintenance ermöglicht wird.

Ein Edge Controller unterstützt verschiedene Kommunikationsprotokolle (SMB, OPC UA, TSN, MQTT), über die alle notwendigen Einheiten horizontal als auch vertikal zu einer Smart Factory verbunden werden können. Auch Cloud-Anbindungen sind so realisierbar. Die Integration etwaiger zukünftiger Protokolle stellt ebenso keinerlei Hindernis dar.  as

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