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Emerson: Digitale Transformation steigert Produktivität und Verfügbarkeit

IoT, IIoT, Industrie 4.0 und Pneumatik
Emerson: Digitale Transformation steigert Produktivität und Verfügbarkeit

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Die Kombination der traditionellen Stärken eines Pneumatiksystems mit der IIoT-basierten Technologie kann die Prozesssteuerung und -überwachung maximieren, insbesondere bei stromaufwärts/stromabwärts gerichtetem Durchfluss
Bild: Aventics
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Die digitale Transformation von Automatisierungstechnologien und speziell der Pneumatik bietet Maschinenherstellern und Anwendern völlig neue Möglichkeiten. Manchmal ist es aber hilfreich, die Vogelperspektive einzunehmen, um Details, Gemeinsamkeiten und Unterschiede klarer zu erkennen. Begriffe und Schlagworte wie IoT, IIoT oder Industrie 4.0 beschreiben ähnliche, aber im Kern doch unterschiedliche Konzepte.

Historisch, und dabei ist die Rede von einem Zeitraum kürzer als zehn Jahre, ist das Internet der Dinge (IoT) im Consumer-Sektor der Ausgangspunkt für die zunehmende Vernetzung aller Lebensbereiche. Im Haushalt kommunizieren immer mehr technische Geräte, Lautsprecher, Lichtschaltungen, Heizungsthermostate, Kühlschränke bis hin zu medizinischen Geräten miteinander und mit Smartphones oder Tablets. Sie tauschen Informationen ohne menschliche Eingriffe aus. Ihr Ziel ist, das tägliche Leben einfacher und angenehmer zu gestalten und die Technik immer besser an die individuellen Wünsche und Bedürfnisse anzupassen.

IoT ist ein wichtiger erster Schritt, denn hier ist die Vernetzung für viele weitere Anwendungen gereift. Wenn etwas nicht funktionierte, hatte das in der Regel keine gravierenden Auswirkungen, sondern war in erste Linie ärgerlich. Mit jeder neuen Hard- und Softwaregeneration arbeitete das Internet der Dinge zuverlässiger. Es hat jetzt eine Stabilität erreicht, die die nächsten Schritte ermöglicht und auch sicherheitskritische Funktionen abdeckt. So haben Autos immer mehr Sicherheitssysteme für teilautonomes Fahren, bei denen sie nicht nur mit der Cloud kommunizieren, sondern auch direkt Informationen mit anderen Fahrzeugen in Echtzeit austauschen.

IIoT: Robustheit und Sicherheit im Fokus

Das Industrielle Internet der Dinge (IIoT) überträgt den Vernetzungsgedanken in die Fertigungswelt. Hier herrschen aber ganz andere Anforderungen und der Fokus liegt auf Robustheit, Verfügbarkeit und Sicherheit. Wenn ein Gerät nicht ansprechbar ist oder falsche Informationen liefert, dann kann es in einer Produktionslinie erhebliche Konsequenzen bis hin zu Fehlfunktionen und Bandstillstand nach sich ziehen.

Im IIoT steuern Systeme erfolgskritische Abläufe für eine hocheffiziente Produktion und sammeln große Datenmengen. Ein wichtiger Unterschied zum IoT: Die Zahl miteinander verbundener Geräte in einer Fabrik erreicht schnell mehrere Tausend.

Ziel von IIoT: umsetzbare Erkenntnisse

Das praktische Ziel von IIoT ist es, „Actionable Insights“ zu gewinnen, also umsetzbare Erkenntnisse. Damit können Anwender ihre Produktionsabläufe sichern und optimieren, über Condition Monitoring Verschleiß erkennen und vorausschauende Aussagen für die Wartung treffen. Die dezentral erzeugten Daten werden in übergeordneten IT-Systemen ausgewertet und in Aktionen im Feld umgesetzt. Damit verschmelzen die bislang getrennte Operational Technology (OT) in der Information Technology (IT).

Der Trend geht derzeit in die Richtung, Daten für die Prozesssteuerung von den Zustandsdaten für die Diagnose, das Condition Monitoring und die vorausschauende Wartung zu trennen. Damit können Anwender die Daten ohne Rückwirkungen auf die Prozesse analysieren und beispielsweise über Zustandsdaten pneumatischer Aktoren sich anbahnenden Verschleiß detektieren.

Industrie 4.0: Aus Daten Informationen gewinnen

IIoT ist die Basis für Industrie 4.0. Dieses Konzept zielt auf die vollständige digitale Transformation der Produktionswelt und ist Teil der Hightech-Strategie der deutschen Bundesregierung. Das Konzept von Industrie 4.0 strahlt weltweit aus – mittlerweile findet man den englischen Begriff Industry 4.0 auch im nicht-deutschsprachigen Raum – und in den vergangenen sieben Jahren ist die praktische Umsetzbarkeit weit fortgeschritten.

Industrieverbände, Hersteller von Automatisierungstechnologien und Maschinen haben eine grundlegende Standardisierung vorangetrieben. Sie umfasst eine Referenzarchitektur und eine einheitliche Verwaltungsschale für Komponenten. Dadurch können Geräte aller Technologien einfacher identifiziert, in Betrieb genommen, vernetzt und diagnostiziert werden. Gleichzeitig etabliert sich mit OPC UA ein gemeinsamer, herstellerübergreifender Kommunikationsstandard für Maschine-zu-Maschine-Kommunikation.

Pneumatik erschließt Potenziale digitaler Transformation

Die Entwicklung kostengünstiger Sensoren befähigt die Pneumatik, ihre Stärken wie beispielsweise Wirtschaftlichkeit und Robustheit beizubehalten und gleichzeitig die Potenziale der digitalen Transformation zu erschließen. Hersteller wie Emerson nutzen diese Fortschritte, um die Pneumatik zu vernetzen und damit einen Mehrwert zu bieten.

Ein Beispiel ist das Aventics Smart Pneumatics Monitor (IoT) Gateway von Emerson. Als Erweiterungsmodul der Aventics AES-Ventilelektronik wertet es dezentral Zustandsdaten von pneumatischen Systemen aus. Offene Standards wie das Linux Betriebssystem und Node-RED erleichtern die Inbetriebnahme, zumal die Anwender keinerlei SPS-Programmierungen vornehmen müssen. Sie definieren lediglich über eine Webserver-Schnittstelle auf der grafischen Oberfläche per Drag & Drop, welche Komponenten des Pneumatiksystems sie bewerten wollen.

Werden definierte Grenzwerte überschritten, sendet die Elektronik automatisch komprimierte Ergebnisse über die OPC UA-Schnittstelle und MQTT an übergeordnete IT-Systeme. Damit erzeugt es wichtige, umsetzbare Erkenntnisse. Für die sichere Datenübertragung baut das System einen VPN-Tunnel auf. Zusätzlich können die Informationen gezielt an definierte Personen weitergeleitet werden.

Gemäß der Strategie der vielen kleinen Schritte übernimmt der SPM auch bei bereits installierten Pneumatiksystemen das Condition Monitoring und nutzt die Daten vorhandener Sensoren. So errechnet das intelligente Modul beispielsweise den Verschleiß von Stoßdämpfern aus dem zeitlichen Verlauf der Dämpfung anhand der Endschalterdaten eines Zylinders. Die Instandhaltung kann auf Basis dieser Informationen einen Austausch in einer Produktionspause einplanen und einen Ausfall verhindern.

Nächste Schritte

Die Kombination verschiedener IoT-, IIoT- und Industrie 4.0-Ansätze für den Einsatz in der Produktionswelt ist ein Prozess. Er gewinnt immer schneller an Dynamik und er erzeugt Wettbewerbsvorteile. Deshalb ist es wichtig, sich intensiv mit den neuen Möglichkeiten zu beschäftigen. Dazu ist es hilfreich, das Wissen der Automatisierungshersteller wie Emerson zu nutzen, um sich einen Überblick über die aktuellen Möglichkeiten zu verschaffen. (jke)

www.emerson.com

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Kontakt:

AVENTICS GmbH
Ulmer Straße 4
30880 Laatzen
Tel.: +49 511 2136 522
E-Mail: aventics@emerson.com
Website: www.aventics.com/de/

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