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IT-Tools kommunizieren mit Maschinensteuerungen

| Redakteur: Jürgen Schreier

Im Zuge der Digitalisierung erzeugen Maschinen immer mehr Daten. Mit InsideOut hat das Fraunhofer IPA ein Tool entwickelt, das reale Maschinendaten kontextbezogen visualisiert. FlexNote, eine Mobilanwendung mit Cloud-Anbindung dient zum Erfassen von Schwachstellen in der Produktion. Bei der aktuellen Version können jetzt auch Steuerungsdaten erfasst werden.

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"InsideOut" verknüpft Maschinensteuerungsdaten mit dem CAD-Modell der Maschine. Der Nutzer erhält ein Live-Bild, mit dem er interagieren kann.
"InsideOut" verknüpft Maschinensteuerungsdaten mit dem CAD-Modell der Maschine. Der Nutzer erhält ein Live-Bild, mit dem er interagieren kann.
(Bild: Fraunhofer IPA/Rainer Bez)

Immer mehr Maschinen verfügen über eine IT-Schnittstelle, weshalb große Datenmengen anfallen. Diese können zum Beispiel genutzt werden, um Fehler frühzeitig zu erkennen oder die Gesamtanlageneffektivität zu steigern. Dennoch arbeiten Unternehmen nur wenig mit den Daten aus der Produktion. "Die meisten Firmen lesen sie gar nicht erst aus. Falls doch, landen sie meistens in Excel-Listen oder auf einem Server im Keller", weiß Jonas Gutjahr, Wissenschaftler am Fraunhofer IPA. Der Grund dafür sei, dass man Expertenwissen benötigt, um das komplexe Protokoll aus der Maschinensteuerung zu verstehen. "Ein Nicht-Steuerungstechniker erkennt zum Beispiel gar nicht, auf welche Maschinenkomponente sich die Daten beziehen", so der Forscher.

InsideOut verknüpft Maschinendaten mit CAD-Modell

Damit auch Nicht-Steuerungstechniker mit den an sich wertvollen Daten etwas anfangen können, haben die Fraunhofer-Experten mit "InsideOut" haben ein Tool entwickelt, das Maschinendaten kontextbezogen visualisiert. Hierfür greift ein am IPA entwickelter hochperformanter Konnektor die Daten aus der Maschinensteuerung ab und stellt sie der Anwendung direkt oder über eine Cloud zur Verfügung. Im nächsten Schritt verknüpft InsideOut die Steuerungsdaten mit dem CAD-Modell. Der Betrachter sieht ein animiertes Maschinenmodell, das sich echtzeitnah bewegt.

Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Live-Stream ist es dem Nutzer aber möglich, mit der Applikation zu interagieren und Zusatzinformationen abzurufen. "Bei einem 3D-Drucker kann man zum Beispiel auf das Heizbett klicken und sich die Temperatur anzeigen lassen. Das gleiche gilt für den Füllstand oder die Koordinaten des Druckkopfs", erläutert Gutjahr. Auf diese Weise können Mitarbeiter die komplexen Maschinendaten interpretieren, ohne dass sie CNC-Cracks sein müssen.

Zu jeder Maschinenkomponente können relevante Informationen wie Anleitungen, Texte oder Bilder eingefügt werden. Visualisiert wird das virtuelle Maschinenmodell auf einem beliebigen Endgerät (Touchmonitor, Tablet, Smartphone). Derzeit arbeiten die Wissenschaftler daran, die Anwendung an die Augmented-Reality-Brille HoloLens von Microsoft anzubinden. "Dann kann der Träger auf die reale Maschine klicken und sich die Daten im Sichtfeld anzeigen lassen", erklärt IPA-Forscher Gutjahr.

Informationen lassen sich bedarfsgerecht anzeigen

Das Tool InsideOut eröffnet Anwendern zahlreiche Potenziale. So muss der Mitarbeiter zum Beispiel nicht neben der Maschine stehen, um den Prozessfortschritt zu prüfen. "Man kann sich von überall aus anzeigen lassen, ob der Drucker jetzt aufgeheizt hat oder ob der Prozess wie gewünscht läuft", betont Gutjahr. Außerdem kann man Informationen filtern und sich bedarfsgerecht anzeigen lassen. "Einem Instandhalter werden Fehlermeldungen angezeigt, einem Geschäftsführer Produktivitätskennzahlen und einem Maschinenbauer die Bedienungsanleitungen", so Gutjahr. Dadurch seien weniger Rückfragen notwendig.

Denkbar sei es außerdem, künftig eine Alarmfunktion zu integrieren einzubauen, die den Nutzer warnt, wenn bestimmte Grenzwerte über- oder unterschritten werden. Die IPA-Wissenschaftler haben InsideOut als Demonstrator realisiert. Dieser wird aktuell auf verschiedene Maschinen ausgeweitet. Dazu gehört neben dem IPA-eigenen 3D-Drucker eine Stanzmaschine von IEF-Werner und die Krananlage "Dynamic Rope Hoist" von Schmalz, die mit einem Vakuumgreifer Pakete aufs Band befördert.

Anwendungspartner gesucht

Derzeit suchen die Stuttgarter Experten noch nach weiteren Partnern, die die Anwendung im eigenen Unternehmen testen und weiterentwickeln wollen. Interessenten können das Tool im Applikationszentrum Industrie 4.0 oder dem in der ARENA2036 ansässigen Future Work Lab live erleben.

Bei FlexNote handelt es sich um eine Kombination aus einer mobilen Anwendung und einer Cloud-Anbindung. Sobald ein Mitarbeiter in der Produktion eine Schwachstelle, zum Beispiel eine Leckage oder ein fehlerhaftes Bauteil entdeckt, kann er mit seinem Smartphone oder Tablet ein Bild des betroffenen Bereichs aufnehmen, den Fehler in der Aufnahme markieren, schriftlich oder mündlich eine Nachricht dazu verfassen und die Priorität festlegen. Da er sich zuvor mit dem Endgerät an der Maschine anmelden muss, wird auch deren Position exakt ermittelt. Die gesamte Meldung – der Anwender, das markierte Bild, die Nachricht, der Standpunkt – werden gebündelt gespeichert. Die Beobachtungen werden automatisch synchronisiert.

Benachrichtigungen erhalten sowohl der Mitarbeiter selbst als auch der Maschinenverantwortliche, was eine verteilte oder parallele Bearbeitung möglich macht. Weiterhin ist bei jeder Maschine hinterlegt, welche Befunde bereits erfasst wurden. Diese Meldungen werden in einem zentralen IT-System - on premise oder in einer externen Cloud - gespeichert. Dadurch können Mitarbeiter Beobachtungen echtzeitnah im Team kommunizieren.

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