Cluster Mechatronik & Automation

News

20.05.2019

Es muss nicht immer klassisches Big Data sein!

Wie die Nachvernetzung von bestehenden Anlagen mit dezentralen Sensorknoten BigData-Technologien an die Produktionsmaschinen bringt.

Erfassung von Prozessdaten direkt in der Maschine, © Schaeffler AG

In den Wertschöpfungsketten vieler produzierender Unternehmen steckt das Potential, Prozesse besser aufeinander abzustimmen und dadurch Arbeitsabläufe zu beschleunigen. Mehrstufige Fertigungsprozesse können besonders davon profitieren, da durch die Wechselwirkung der verschiedenen Fertigungsschritte eine prozessübergreifende Optimierung erzielt werden kann. Des Weiteren steht neben der frühzeitigen Erkennung von Anlagenausfällen zunehmend auch die bessere Nutzung von Ressourcen im Fokus. Messdaten aus den einzelnen Fertigungsschritten können genutzt werden, um Verschleißteile entsprechend ihrer Bedeutung für den Wertschöpfungsprozess zu bewerten und zielgenau zu ersetzen. Somit kann der Ausschuss minimiert und der Ausnutzungsgrad entsprechend der Qualitätsanforderung optimiert werden. Klassische BigData-Technologien kommen hier zum Einsatz, um die anfallenden Daten auszuwerten und hieraus Fertigungs-, Auslastungs- und Qualitätsmetriken abzuleiten. In der Praxis gestaltet sich dies jedoch oftmals sehr schwierig, da im Speziellen kleine und mittelständische Produktionsunternehmen einen heterogenen Anlagenbestand mit eingeschränkter Vernetzungsfähigkeit aufweisen. Eine weitere Herausforderung besteht in der Übertragung der anfallenden Daten, da diese großen Mengen an Rohdaten nur unzureichend über verfügbare Funktechnologien übertragen werden können.

In dem Forschungsprojekt Link4Pro soll diese Problematik durch die dezentrale Verarbeitung der Rohdaten gelöst werden, sodass die anfallenden Daten direkt an der Produktionsmaschine ausgewertet werden. Somit wandern, entsprechend des Edge-Computing Prinzips, zentrale Aufgaben der Datenauswertung an die dezentral an den Maschinen installierten Sensorknoten und es müssen lediglich Metriken für die maschinenübergreifende Optimierung übertragen werden.

Das zum Forschungsprojekt gehörende Konsortium besteht aus Forschungseinrichtungen (Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS und seine Fraunhofer-Arbeitsgruppe für Supply Chain Services SCS, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA), Entwicklungspartnern (Software Factory GmbH, Maxsyma GmbH & Co. KG, AST-X GmbH) und Anwendungspartnern (Schaeffler AG, Scherdel GmbH, FECOM Maschinenbau GmbH, Maincor Rohrsysteme GmbH & Co. KG). Bei den Anwendungspartnern handelt es sich um überwiegend kleine und mittelständische Unternehmen, deren Wertschöpfungsketten auf Lücken in der Datenerfassung untersucht wurden. Diese Lücken sollen durch nachrüstbare Sensorknoten geschlossen und über eine Middleware in die bestehende IT-Infrastruktur integriert werden.

Durch das tiefe Prozessverständnis der Anwendungspartner soll ein prozessnahes und gleichzeitig flexibel anwendbares Konzept zur Nachvernetzung von bestehenden Anlagen realisiert werden. Hierfür soll auf modulare Hard- und Softwarebausteine zurückgegriffen werden, die eine individuelle Ausgestaltung des Nachvernetzungskonzeptes ermöglichen. Somit leistet das durch die Bayrische Forschungsstiftung geförderte Projekt einen Beitrag für die Digitalisierung der kleinen und mittelständischen Unternehmen.

Bei dem 2017 gestarteten Forschungsprojekt wurden zunächst umfangreiche Analysen der Fertigungsprozesse durchgeführt und mit einer Fallstudie abgeschlossen. Deren Ergebnisse flossen in die Anforderungsdefinition für die Hard- und Softwarekomponenten ein, die in der derzeit laufenden Umsetzungsphase von den Projektpartnern entwickelt werden. In der kommenden Projektphase werden dann bei den Anwendungspartnern Pilotsysteme aufgesetzt und im realen Fertigungsumfeld getestet. Im Folgenden beschreibt die Schaeffler AG aus der Perspektive eines Anwendungspartners, welcher Beitrag zur Digitalisierung der Produktionsunternehmen durch das Forschungsprojekt zu erwarten ist. To be continued!

Prozesstransparenz durch Vernetzung von mehrstufigen Produktionsprozessen – Konzepte zur intelligenten Datennutzung in Wertschöpfungsketten

Als global tätiger Automobil- und Industriekomponentenzulieferer verfügt die Schaeffler AG über ein weltweites Produktionssystem mit aktuell 72 Werken in 21 Ländern.

 

Status Quo. Im Rahmen der Digitalisierung beschäftigen sich seit vielen Jahren Projekte mit der Sensorisierung und Prozessüberwachung des Maschinen- und Anlagenparks, jedoch dienen die Daten bisher nur zur Steuerung oder der Überwachung des jeweiligen Einzelprozesses. Eine Weitergabe bzw. ein Austausch von Daten über einzelne Prozesse hinaus ist derzeit noch nicht realisiert.

 

Neue Lösungswege. Im Rahmen des Forschungsprojektes „Link4Pro“ soll durch Verknüpfung von mehrstufigen Prozessketten eine globale Optimierung der gesamten Wertschöpfungskette erreicht werden. Neben der Reduktion von Taktzeiten, Nebenzeiten und Ausschuss steht die Erhöhung der Gesamtanlageneffektivität (OEE) im Vordergrund.

Konzeptentwicklung.
Durch flexible Vernetzungskonzepte und durch intelligente Minimalsensorisierung wird künftig eine schnelle Anbindung von Neu- und Bestandsanlagen realisiert. Durch eine dezentrale Informationsverarbeitung direkt in den Bearbeitungsmaschinen und der Ableitung von mehrdimensionalen Prozesskennfeldern soll eine ganzheitliche Optimierung von Prozessketten über lokale Optima hinaus erreicht werden.

„Zur Reduktion des Datenvolumens in der Cloud müssen Algorithmen die Daten in der Maschine nicht nur vorverdichten, sondern auch geeignete Merkmale (Features) für später nachgeschaltete Verfahren des maschinellen Lernens extrahieren.“

 

Arnim Reger, Entwicklungsingenieur Digitalisierung, Schaeffler AG

 

Nutzen. Mit mathematischen Analysen wird aus Sensorinformationen eine höhere Prozess-transparenz geschaffen, die neben den bereits beschriebenen Produktivitätssteigerungen auch Einsparungen in der Prozesskontrolle und Qualitätsprüfung mit sich bringt. Neben der Entwicklung von Voraussagemodellen für Prozessschwankungen, Werkzeugverschleiß und Produktqualität in der Prozesskette können die Daten auch in den zentralen Entwicklungs- und Simulationsabteilungen genutzt werden, um die Entwicklungszeit, Kosten und Qualität im Produktentwicklungsprozess nachhaltig zu verbessern.


„Der Aufbau von interdisziplinären Technologiekompetenzen innerhalb der Schaeffler AG wird durch die Kompetenzen und den Wissensübertrag von Fraunhofer vorangetrieben. Dies führt nicht nur zur Projektbeschleunigung und der Reduktion der internen Aufwände, sondern verschafft uns auch Vorsprünge in Innovation und Entwicklung.“

Dr. Martin Buschka, Leitung Produktionsentwicklung, Schaeffler AG


Autoren
Stephan Oswald, Fraunhofer SCS
Andreas Hölczli, Fraunhofer SCS
Arnim Reger, Schaeffler AG
Dr. Martin Buschka, Schaeffler AG


Schriftgöße: 
Schriftgrösse grossSchriftgrösse mittelSchriftgrösse normal
••• Suche •••
••• News •••

01.08.2019

SOFTWARE QUALITY DAYS 2020

Europas führende Konferenz für Software Qualität 1...




••• Newsletter •••

Immer auf dem neuesten Stand sein! Jetzt unseren Newsletter abbonnieren.

Internationales Forum Mechatronik
it-sa - Die IT-Security Messe und Kongress
Internationales Forum Mechatronik
mechatronikakademie
Cluster Offensive Bayern
ESF in Bayern
Cluster Mechatronik & Automation e.V. mit dem Clusterlabel Silber ausgezeichnet
Kompetenzatlas Elektromobilität Bayern
Mechatronik
 
Newseinzelmeldung Newseinzelmeldung  Impressum / Datenschutz    |    Sitemap    |    AGB    |    Drucken