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Industrial IOT für Bestandsanlagen

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Moderne Technologien und durchgängige Maschinennetzwerke machen das Erfassen und Auswerten von Maschinen- und Betriebsdaten einfach und ermöglichen, Konzepte für Industrie 4.0 und das Industrial Internet of Things (IIOT) umzusetzen. Das alles lässt sich bei sogenannten Greenfield-Projekten – also neuen Maschinen und Anlagen auf der grünen Wiese – leicht realisieren. Für den Großteil der Maschinen- und Anlagenbetreiber ist die Umsetzung jedoch schwieriger. „Ein Unternehmen kann nicht einfach alle seine Fabriken von Grund auf neu aufbauen", kommentiert René Blaschke, Expert Industrial IOT for Brownfields bei B & R. Daher sind für Betreiber solche Lösungen interessant, mit denen sie ihre Bestandsmaschinen für Industrie-4.0-Konzepte fit machen können.

Daten automatisiert erfassen

In vielen Werken erfassen Maschinenbediener Betriebsdaten nach wie vor mit Stift und Papier – das klingt nicht nach einer Echtzeitauswertung, wie sie im Industrial-IOT-Zeitalter gefordert wird. Es kann auch nicht erwartet werden, dass die Daten standardisiert und einheitlich von jeder Schicht erfasst werden. „Das ist bisher ein großes Problem bei der Betriebsdatenerfassung", hebt Blaschke hervor. Außerdem lassen sich unterschiedliche Maschinen dadurch nur schwer vergleichen.

Mit der Orange Box können auch Brownfield-Betreiber das IOT-Zeitalter einläuten. (Bild: B & R  + Nordroden – Adobe Stock)
Mit der Orange Box können auch Brownfield-Betreiber das IOT-Zeitalter einläuten. (Bild: B & R + Nordroden – Adobe Stock)

Maschinen in der Industrie weisen eine lange Lebenszeit auf. In der Regel laufen sie 25 bis 30 Jahre – eine vor 15 Jahren installierte Maschine läuft also mindestens noch weitere zehn Jahre. Für Maschinen- und Anlagenbetreiber bedeutet das, eine Möglichkeit zu finden, mit der sie Daten bisher unvernetzter Maschinen und Anlagen zuverlässig sammeln und auswerten können. Mit dem Konzept der Orange Box von B & R ist das einfach möglich, wie Blaschke erläutert: „Mit der Orange Box lassen sich zum Beispiel ungeplante Anlagenstopps reduzieren und damit die Verfügbarkeit der Maschinen oder Linien erhöhen. Damit steigt die Wirtschaftlichkeit der Produktionsanlage."

Nachricht auf das Smartphone

Über die Orange Box bekommt der Maschinenführer beispielsweise bei einer offenen Schutztür unmittelbar eine Nachricht auf sein Smartphone. Er kann dann sofort reagieren, die Tür schließen und den ungeplanten Stopp beenden. Auch die Häufigkeit der ungeplanten Stopps wird klar dokumentiert, sodass für ihn offensichtlich ist, wo Verbesserungsmaßnahmen nötig sind.

Vergleiche der Produktivität zwischen Maschinen, Linien oder Schichten sind ebenfalls möglich und lassen auf einen Blick erkennen, wo Verbesserungspotenzial ist. „Häufig sind es dann einfache Maßnahmen, mit denen die Produktivität signifikant gesteigert werden kann", erklärt Blaschke. Dabei kann es sich beispielsweise um ein besseres Synchronisieren von Wartungs- und Pausenzeiten handeln.

Einfaches technisches Konzept

Das technische Konzept der Orange Box ist einfach: Eine B-&-R-Steuerung greift die Maschinendaten entweder über verdrahtete I/Os oder direkt über Kommunikationsprotokolle von der Maschinensteuerung ab. Bei B & R-, Siemens- oder Rockwell-Steuerungen werden die Daten zum Beispiel über die jeweiligen Protokolle INA, ISO on TCP und Ethernet/IP direkt abgegriffen und von der Orange Box in OPC-UA-Nachrichten aufbereitet und verarbeitet. Das System kann die ausgewerteten Daten, also beispielsweise die OEE-Kennzahl, dann direkt an der Maschine anzeigen und/oder an übergeordnete Systeme weiterleiten. Die Orange Box verfügt über einen OPC-UA-Server, somit können alle Manufacturing-Execution-Systeme (MES) und Enterprise-Ressource-Planning-Systeme (ERP) auf die Daten zugreifen. Zudem kann die Orange Box als Edge-Gerät fungieren und Daten in die Cloud übertragen.

Individuelle Lösung mit Mapps

Damit die Orange Box maximalen Nutzen bringt, muss sie einfach einzurichten und einfach zu bedienen sein. Daher basiert die Lösung auf den modularen Software-Bausteinen von Mapp Technology. Die einzelnen Mapp-Komponenten sind vorprogrammiert und tauschen automatisch Informationen aus. Eine Mapp-Komponente zu konfigurieren, ist darum so einfach wie das Einrichten eines E-Mail-Accounts. Die Komponente Mapp OEE liefert beispielsweise mit wenigen Einstellungen zuverlässig die OEE-Daten für eine Maschine. „Ohne dass dafür eine einzige Zeile Code programmiert werden muss", betont Blaschke. Im Hintergrund verfügt Mapp OEE auch über eine Visualisierungskomponente. Diese kann mithilfe der HTML5-basierten Visualisierungslösung Mapp View auf beliebigen webfähigen Geräten in Echtzeit angezeigt werden. Ein Dashboard zeigt alle wichtigen Daten auf einen Blick.

Pay-per-Use

Die Orange Box ist kein klassisches Produkt, sondern eine Lösung, die sich individuell anpassen lässt: Mit weiteren Mapps lässt sich der Funktionsumfang erweitern und anpassen. So lässt sich mit Mapp Alarm ein Alarm-System einrichten, welches mit Mapp Tweet bei bestimmten Alarmen den Maschinenbediener per E-Mail oder SMS informiert. Auch Industriestandards wie Pack ML sind in Mapps verpackt und lassen sich ganz einfach in die Orange Box integrieren.

„Der Kunde sucht sich die Funktionen aus, die er braucht und muss auch nur für diese Funktionen zahlen – genau wie bei einer App auf dem Smartphone", erklärt Blaschke. Das Software-Management der Mapp-Technology-Plattform ermöglicht dem Anwender der Orange Box, per LAN, WLAN oder über einen USB-Stick Updates zu machen, um neue Mapp-Bausteine in seine Anwendung einzubinden oder die bestehenden zu aktualisieren.

An Kundenbedürfnisse anpassen

Neben der Software ist auch die Hardware modular und lässt sich nahezu beliebig anpassen. Im Minimalausbau kommt eine 25 mm breite Kompaktsteuerung zum Einsatz. In Kombination mit Mapp OEE reicht das aus, um Daten zu erfassen und die OEE-Kennzahl einer Maschine zu berechnen. Für weitere Funktionen wie ein Alarmmanagement ist es möglich, die Lösung mit weiteren Software-Komponenten und ggf. performanteren Steuerungen auszubauen. So können Betreiber ohne Mehraufwand an unterschiedlichen Maschinen unterschiedliche Kombinationen aus Hard- und Software verwenden. Und jede Brownfield-Anlage ins Zeitalter des Industrial-IOT transferieren.

Über den Autor
Autorenbild
Carmen Klingler-Deiseroth, für B & R

Über die Firma
B&R Industrie-Elektronik GmbH
Bad Homburg
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