Industrie 4.0 ist ein heißes Thema in der Branche. Es wird neben dem “Internet der Dinge” (IOT) als Zukunft für Prozessgeräte diskutiert und ermöglicht die Integration einer Reihe von Prozessen, die den Datenaustausch erleichtern und verbessern.
Industrie 4.0 ist kein neues Konzept. Es entstand im Jahr 2011, um die Online-Welt mit der Welt der Industrieproduktion zu verschmelzen.
Bei korrekter Implementierung von Industrie 4.0 wird das zukünftige Produktivitätswachstum für jedes Unternehmen, das in die Technologie investiert, vorangetrieben.
Die vier Prinzipien von Industrie 4.0 sind:
- Zusammenschaltung
Kommunikation zwischen Maschinen, Geräten, Sensoren und Personen – beispielsweise über das Internet der Dinge (IOT) oder das gleichwertige Produkt der Herstellung; „Industrielles Internet der Dinge“ (IIOT). Diese Technologie ermöglicht es Geräten, Informationen zu sammeln und auszutauschen. - Informationstransparenz
Sichtbarkeit der Daten aus einer Reihe von Prozessen zur Bereitstellung präziser Informationen für das Management sowie zur Unterstützung intelligenter Produktivitäts- und Innovationsstrategien. Beispielsweise stehen Informationen zu Gesamteffektivität der Ausrüstung (Overall Equipment Effectiveness OEE) den Entscheidungsträgern sofort zur Verfügung. - Technische Unterstützung
Zum einen, die Fähigkeit von Assistenzsystemen, den Menschen durch umfassende Sammlung und Visualisierung von Informationen zu unterstützen, um fundierte Entscheidungen treffen zu können und dringende Probleme kurzfristig zu lösen. Zum Zweitens die Möglichkeit, Menschen physisch zu unterstützen, indem sie eine Reihe von Aufgaben ausführen, die für ihre Mitarbeiter unangenehm, anstrengend oder nicht sicher sind. - Dezentrale Entscheidungen
Die Fähigkeit industrieller Systeme, eigenständig Entscheidungen zu treffen und ihre Aufgaben so autonom wie möglich zu erfüllen. Nur im Falle von Ausnahmen, Eingriffen oder widersprüchlichen Zielen werden Aufgaben auf eine höhere Ebene für menschliche Eingriffe delegiert.
Die Prinzipien von Industrie 4.0 laufen parallel zu den bereits von Universal verwendeten Konzepten für die strategische Ausrichtung der Entwicklung von Verarbeitungsmaschinen.
Das Konzept eines intelligenten Designs, das symbiotisch mit menschlichen Bedienern zusammenarbeitet, der transparente Informationsfluss, die Optimierung der Produktivität und die Steigerung der Rentabilität, ist seit über fünf Jahren der Schlüssel zur Entwicklung von Maschinen bei Universal.
Warum sollte man Menschen einsetzen, um Aufgaben zu erledigen, die von Maschinen besser erledigt werden können?
In Verbindung mit spezifischen Automatisierungssystemen werden erhebliche Produktivitätssteigerungen erzielt. Einige Beispiele für die Entwicklung von Industrie 4.0 in der Praxis sind folgende:
MQTT-Kommunikationsprotokoll
Das IIOT erfordert, dass Geräte miteinander kommunizieren und Daten austauschen. Um effektiv mit einer Vielzahl verschiedener Geräte kommunizieren zu können, wird MQTT (Message Queue Telemetry Transport) zu einem Standard-Kommunikationsprotokoll in IIOT.
Die Universalschneidemaschinen X6 und X6 VT unterstützen MQTT. Dieses Kommunikationsprotokoll ist ein leichtes Publish / Subscribe -Nachrichtenprotokoll (Veröffentlichen/ Abonnieren) für die M2M-Kommunikation (Machine-to-Machine-Kommunikation) und wird bereits in verschiedenen Anwendungsdiensten wie Facebook Messenger und Amazon Web Service implementiert.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Request-Response-Polling-Protokollen wie HTTP oder Modbus, basiert MQTT auf dem Prinzip der Veröffentlichung von Nachrichten und dem Abonnieren von Themen, bei denen jede HMI Nachricht an einen MQTT-Server veröffentlicht, der als Broker fungiert. Jede MATT-Nachricht wird auch nach einem Thema klassifiziert. Auf diese Weise kann der MQTT-Broker die Nachricht zuverlässig und präzise an die Kunden versenden, die dieses Thema bereits abonniert haben. Mit der Fähigkeit, mit über 250 Grossherstellern von SPS und Controllern zu kommunizieren, integriert der Universal X6 effizient verschiedene Daten zwischen verschiedenen Geräten und veröffentlicht die benötigten Daten effektiv an den MQTT-Broker.
OPC UA Kommunikationsprotokoll
OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) ist eine Kommunikationstechnologie, die häufig in der industriellen Automatisierung eingesetzt wird.
Es vereinfacht die Kommunikation zwischen übergeordneten Geräten wie einer Universal-X6-Schneidemaschine und dem Management Information System (MIS) des Kunden.
OPC UA bietet plattformübergreifende Interoperabilität, einheitlichen Zugriff, standardisierte Kommunikation und Sicherheit.
In dieser Architektur spielt der Universal X6 mit integriertem OPC-UA-Server eine wichtige Rolle als Kommunikations-Tor (Gateway). OPC-UA-Kunden können auf HMI- oder SPS-Daten zugreifen, indem sie “tags” abonnieren, um Echtzeitaktualisierungen zu erhalten. OPC UA kann verwendet werden, um Rezept- oder Produktdaten aus einer Kundendatenbank an das Universal X6 zu übertragen, wobei Qualitäts- und Produktivitätsdaten in die andere Richtung gesendet werden.
SQL-Datenbankintegration
Structured Query Language (SQL) ist ein Standardsystem zum Verwalten von Daten in relationalen Datenbanken. Dank der benutzerfreundlichen Datenbankintegration kann der Universal X6 Maschinenmetriken, Produktionsdaten oder Rezepte direkt ohne Middleware-System an ein Datenbanksystem senden. Diese Daten können dann mit Batch-Datenbankoperationen in größerem Umfang verwaltet werden. Darüber hinaus ermöglichen die integrierten datenbankbezogenen Viewer einen reibungslosen Betrieb mit Daten in den Datenbanken. Diese Funktionen können Ihre Bearbeitungsarbeiten vereinfachen und wertvolle Zeit sparen.
Das Sammeln von Maschinenmetriken ist immer eine Herausforderung für die Integration. In der Vergangenheit verwendeten Benutzer USB-Laufwerke oder FTP-Dienste, um Dateien (z. B. CSV-Dateien) von einem Computer abzurufen, die Dateiformate zu konvertieren und sie dann in separaten Tabellen oder Tabellenkalkulationen zu speichern. Diese mühsame Arbeit kann kompliziert werden, wenn dem System weitere Dateien oder Maschinenmetriken hinzugefügt werden. Eine bessere Option ist das Speichern von Maschinenmetriken direkt in einer Datenbank. Dies hat mehrere Vorteile, darunter einfachere Stapeloperationen, keine weitere Dateikonvertierung, mehr Speicheroptionen und Leerzeichen. Schließlich können Sie mit intuitiven SQL-Befehlen Ihre Lese-, Schreib-, Änderungs- und Löschvorgänge für die Datenbank anpassen.
Die integrierte Universal X6-Datenbankintegration kann Echtzeit-Maschinendaten, Alarme und Ereignisse an Datenbanken senden. Diese Daten können auch auf HMIs oder aus der Ferne (PC / Mobile Remote Control App) angezeigt werden. Dies ist möglich, ohne Programmcodes zu schreiben, eine einfache Datenbanklösung. Nach dem Speichern der Daten in Datenbanken können IT / MIS-Experten anhand dieser Daten weitere Analysen durchführen und Entscheidungen treffen, z. B. Berichterstellung, Energieverbrauch, Produktion Protokollierung.
Die SQL-Abfragefunktion bietet eine allgemeinere Möglichkeit zum Zugriff auf Datenbanken. Es kann Rezepte in einer Datenbank wie einer gemeinsam genutzten Rezeptdatenbank senden und ändern, wenn mehrere Maschinen dasselbe Rezept verwenden. Die Stapelrezeptänderung kann auf alle Maschinen gleichzeitig mit Datenbanken angewendet werden. SQL Query akzeptiert auch angepasste SQL-Befehle für die Filterung und Statistik, wie z. B. OEE-Berechnung (Overall Equipment Effectiveness), Einheitenproduktionsrate, Durchschnittswerte von Zahlen, Standardabweichungen usw.
Maschinendiagnosesysteme
Der Universal X6 verfügt über umfangreiche Diagnosesysteme, die Daten von allen Geräten der Maschine in eine einfach zu verwendende Fehlerdiagnose umwandeln. Die Live-Elektrozeichnungen zeigen den Status aller Ein- und Ausgänge an das System zur detaillierten Diagnose. Daten zur Maschinennutzung ermöglichen die Messung der Lebensdauer des Messers, und bei Bedarf kann die Maschine anzeigen, wann die Messer gewechselt werden sollten.
Sichere Fernkommunikation
Der Universal X6 verwendet einen sicheren 128-Bit-SSL-Verschlüsselungsmechanismus, wie er üblicherweise für das Online-Banking verwendet wird, um die Zuverlässigkeit seiner Datenfernübertragung zu gewährleisten. Bei einer Remote-Verbindung kann ein Universal-Techniker eine Verbindung zu allen Antrieben und HMIs der Maschine herstellen, um eine Echtzeitdiagnose zu erhalten. Dieselbe Verbindung kann verwendet werden, um den Gerätebetrieb auf Tablets, Mobiltelefonen und PCs aus der Ferne anzuzeigen.
Ersetzen von Operator-Aufgaben
Da Unternehmen bestrebt sind, die OEE ihrer Prozesse zu verbessern, besteht eine Option darin, den Automatisierungsgrad zu erhöhen. Der Universal X6VT verfügt über eine Reihe verknüpfter Automatisierungssysteme, mit denen die Maschine die meisten Parameter einstellen kann, die für einen Jobwechsel erforderlich sind. Automatische Positionierung des Führungssensors, automatische Messerpositionierung (Rasierer und Rotationsschere), automatisches Entladen der Rollen sowie automatische Kernbeladung und -positionierung sind Standard. Diese minimieren die Zeit, die zum Wechseln zwischen einer Bestellung und der nächsten benötigt wird, und minimieren die Stoppzeit zwischen den Walzensätzen. Neben dramatischen Produktivitätszuwächsen gibt es auch andere Vorteile. Der Arbeits- und Gesundheitsschutz wird verbessert, da die Messerhandhabung reduziert wird und sich wiederholende Aufgaben wie das Aufschieben der Kerne auf die Differentialwellen und das Einrasten entfallen. Die Qualität verbessert sich auch, da Messer und Hülsen immer in der richtigen Position platziert werden.
Maschinen für die Zukunft
Universal Converting Equipment baut seit langem Rollenschneide- und Aufwickelmaschinen. Das Denken hinter Industrie 4.0 folgt dem bereits von Universal gewählten Entwicklungsweg. Die vier Prinzipien, die zu Beginn dieses Artikels beschrieben wurden, belegen sich in den vielen Details der Universal-X6-Schneidemaschine. Insbesondere verfügt der Universal X6VT standardmäßig über ein umfassendes Automatisierungs- und Kommunikationspaket.
Universal Converting Equipment wird auf der DRUPA 2016 in Düsseldorf als Aussteller.
