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26.01.2021

Qualitätsoffensive Cloud: Eine Lernfabrik für Industrie 4.0 und IoT-Cloudlösungen

Eine Fabrik mit laufenden Produktionsprozessen lässt sich wohl kaum mal eben als Spielwiese für neue Industrie-4.0- oder Cloudlösungen verschiedener Anbieter wie AWS IoT oder Azure IoT nutzen. Wie also gelingt bspw. in der Anlagensteuerung ein echter Innovationsschub, ohne den laufenden Betrieb lahmzulegen? Hier kann eine Lernfabrik helfen, um Prototypen und neue Technologien zu testen, bevor man sie produktiv einsetzt: minimales Risiko bei maximalem Erkenntnisgewinn. Und Spaß macht es obendrein. Jens Deters, codecentric-Standortleiter in Nürnberg, baut mit Kollegen an einer Lernfabrik des Herstellers Fischertechnik. Im folgenden Interview spricht er über Potentiale, Pläne in Sachen (Cloud-)Technologien und den Mehrwert für Kunden.

Was ist die Fischertechnik-Lernfabrik 4.0 und welche Möglichkeiten bietet sie euch?

Jens Deters: Die Lernfabrik ist ein modulares Trainings- und Simulationsmodell für Industrie-4.0-Anwendungen und -Prozessabläufe. Dabei ist die 24-V-Variante, die wir aufbauen, SPS-gesteuert [Speicherprogrammierbare Steuerung, Anm. d. Red.]. Das erlaubt es uns, sehr industrienah zu sein und Komponenten zu verwenden, die auch in echten Anlagen verbaut werden. So setzen wir als Zentrale eine SIMATIC S7 1500 mit einer Reihe von SIMATIC-I/O-Modulen ein, die über die neuen 24-V-Adapterplatinen verbunden sind. 

Woraus besteht die Fabrik?

Die Lernfabrik besteht aus folgenden Fabrikmodulen: Ein- und Auslagerungsstation mit NFC Reader, zwei Vakuum-Sauggreifer, Hochregallager, Multi-Bearbeitungsstation mit Brennofen, Sortierstrecke mit Farberkennung, Umweltsensoren: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Luftqualität und Helligkeitssensor, schwenkbare USB-Kamera.

Welchen Prozess bildet ihr damit ab?

Nach „Anlieferung“ von Rohware erfolgt die Einlagerung im Hochregallager und nach Bestellung im Dashboard durchlaufen die Werkstücke die jeweiligen Fabrikmodule. Der aktuelle Status ist sofort im dazugehörigen Cloud-Dashboard sichtbar. 

Dabei werden die einzelnen Werkstücke durch NFC getrackt. Das ermöglicht die Rückverfolgung und Sichtbarkeit des aktuellen Status der Werkstücke im Bearbeitungsprozess. Die Kamera sieht durch den vertikalen wie horizontalen Schwenkbereich die gesamte Anlage ein und ist so für eine webbasierte Fernüberwachung nutzbar.

Zusammenfassend bildet die Simulation der Lernfabrik den Bestellprozess, den Produktionsprozess und den Lieferprozess in digitalisierten und vernetzten Prozessschritten ab. Damit haben wir zum einen eine komplette Industrie-4.0-Lernumgebung, zum anderen aber auch die Möglichkeit, die Anlage um zusätzliche Elemente zu erweitern.

Jens Deters ist Leiter des codecentric-Standorts Nürnberg.

Was ist das Ziel des Showcase?

Genauer kann man sagen: der Showcases, denn wir haben zahlreiche Erweiterungsideen.

Als zentrales Kommunikationsprotokoll wird MQTT eingesetzt. Damit sind wir dann sehr flexibel, über das IoT Gateway den Eventstrom anzuzapfen. Das Gateway übersetzt wiederum die MQTT-Nachrichten in OPC-UA an die SPS-Steuerung. Zusammen mit unserer SIMATIC S7 haben wir damit ein sehr praxisnahes OT/IT-Szenario [OT = Operational Technology, Anm. d, Red.], das wir so auch auf dem Shopfloor antreffen. Und können in der Folge zahlreiche Themen verproben und Showcases dazu bauen.

Welche Cloud-Technologien möchtet ihr damit demonstrieren?

Wir werden in der nächsten Zeit verschiedene IoT-Lösungen unserer Partner anbinden, d. h. AWS IoT, Azure IoT, Google Cloud IoT und auch die HiveMQ Cloud verproben. Auch Showcases zu Lösungen wie Azure Sphere und Siemens Industrial Edge sind geplant. AWS und Siemens haben uns ja bisher schon sehr großzügig bei der Lernfabrik unterstützt.

Wir haben auch vor, einen „begehbaren“ Digitalen Zwilling für AV/VR zu bauen. Fischertechnik hat uns die dafür notwendigen CAD-Daten bereits zur Verfügung gestellt und unsere Kollegen haben schon begonnen, VR-Modelle daraus zu erstellen, die wir z. B. mit der Oculus verwenden können.

Welche Erkenntnisse können unsere Kunden aus dem Showcase ziehen, die ohne die Lernfabrik nicht möglich wären?

Neben den geplanten Showcases können wir auch Hands-on-Workshops für unsere Kunden anbieten, um Konzepte und Ideen zu erarbeiten und auszuprobieren. Und zwar nicht als IoT-Bastelei, sondern gezielt mit der Hard- und Software, die in der Industrie auch eingesetzt werden.

Die Anlage ist auch transportabel und kann somit auch für Veranstaltungen (Meetups, Konferenzen, Messen) und bei Kunden verwendet werden.

Das klingt spannend – viel Spaß bei der weiteren Entwicklung der Fischertechnik Showcases!

Fischertechnik Lernfabrik

Die Fischertechnik Lernfabrik ist transportabel. Foto: Jens Deters

Tipp: Lesen Sie auch die anderen Beiträge zur Qualitätsoffensive Cloud:

Teil 1: Qualitätsoffensive: codecentric investiert in das Thema Cloud

Teil 2: codecentric erweitert ihr Portfolio um Microsoft Azure

Jens Deters, DK

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