Ericsson Deutschland GmbH Interoperable...

Ericsson Deutschland GmbH

Interoperable Sensorkommunikation für

digital unterstützte Fertigungsprozesse

Hannover, den 28. April 2017

Center Connected Industry | RWTH Aachen Campus / SICK AG Seite 2

Was ist eigentlich Industrie 4.0?

Andreas Höll / Christian Maasem: Interoperable Sensorkommunikation für digital unterstützte Fertigungsprozesse

Physisch

Virtuell

Industrie 4.0 – Operational Excellence durch digital veredelte Wertschöpfungsprozesse

Smart Service Welt – Neue Geschäftsmodelle und Services auf Basis digitaler Plattformen

Sm

art

Data

S

ecurity

Smart Products

Das Produkt denkt mit und steht auch

nach dem Verkauf mit dem Hersteller in

Verbindung

Stichworte: digitaler Produktlebenslauf

(RFID), Kommunikation und

Schnittstellenstandards

Smart Service

Durch die Vernetzung von Produkt und

Hersteller eröffnen sich neue Märkte für

Dienstleistungen

Stichworte: Product-Service-Systems,

Hybride Produkte, Service Engineering,

Service-Plattformen

Smart Operations

Die vernetzte Produktion ermöglicht eine

flexible Produktionsplanung und

-regelung

Stichworte: CPPS, Concurrent Engineering,

M2M, Kybernetische Produktion

Smart Factory

Sensoren schaffen erhöhte Transparenz

und eine erweiterte Planungsfähigkeit

Stichworte: Augmented Reality, Big Data,

RFID & AutoID, CPS

Industrie 4.0

Industrie 4.0 =

Echtzeitfähige, intelligente,

horizontale und vertikale Vernetzung

von Menschen, Maschinen, Objekten und IKT-Systemen

zum dynamischen Management von komplexen Systemen.

Prof. Dr.-Ing. Günther Schuh


Die Vision der smarten Fabrik und transparenter Informationsflüsse stellt

heutige Entscheider vor einer Reihe von Herausforderungen


Individualisierung /

Losgröße 1

Konsequente

transparente

Produktion

dynamische &

flexible Produktion

Hohe Anlagen-

verfügbarkeit

Minimaler

Ressourcenverbrauch

(Qualitätssicherung) Mensch Roboter

Kollaboration

Pred. Maintainance

Intelligent Sensors

Entscheider


Beispiel: Produktionssteuerung

Die Verwendung von Standards erhöht Zuverlässigkeit als auch Transparenz

Inadäquate Abbildung der Produktionsprozesse durch

ungeeignete Software-Lösungen

Standardisierung bei Vielzahl der Schnittstellen notwendig

Hochauflösende Abbildung der Produktionsprozesse durch

Software

Effizienzsteigerung und Optimierung der Durchlaufzeiten von

Aufträgen durch Einführung Standardschnittstellen

Ge

zie

lter

Info

rma

tio

nsa

usta

usc

h?

Bereitstellung einer hochauflösenden, adaptiven

Produktionssteuerung basierend auf kybernetischen

Unterstützungssystemen und intelligenter Sensorik

Übergeordnetes Gesamtziel

Inadäquate Abbildung der Produktionsprozesse durch

ungeeignete Software-Lösungen

Standardisierung bei Vielzahl der Schnittstellen notwendig

Hochauflösende Abbildung der Produktionsprozesse durch

Software

Effizienzsteigerung und Optimierung der Durchlaufzeiten von

Aufträgen durch Einführung Standardschnittstellen

Ausgangssituation

EPCIS

Hochauflösende/adaptive Produktionssteuerung

basierend auf interoperablen Systemen

Ge

zie

lter

Info

rma

tio

nsa

usta

usc

h?

Immer individueller werdenden Prozessketten trotz steigender Marktdynamik

Einheitliche Steuerung der Produktionsprozesse durch heterogene Systemlandschaften schwierig.

Herausforderungen



„Make the elephant eatable“ –

Die Hebung der Nutzenpotenziale informationsvernetzter Industrien

(Beispiel: Industrie 4.0 Maturity Index)

Transparency Predictability Adaptability

Was

passiert?

Warum

passiert es?

Was wird

passieren?

Wie kann es

automatisiert lernen?

“Seeing”

“Understanding”

“Being Prepared”

“Self-optimizing”

Visibility

Entwicklungspfad

Computerization Connectivity

Re

ife

gra

d

In Richtung vernetzter Industrien

Industrie 4.0



Kreislauf der unterschiedlichen Daten im Produktlebenszyklus


Zulieferer

Produktion

Distribution

After Sales

Recycling

Bestell-, Produktions- &

Versandt Daten

Versandt & Verbau Daten

Produktionskontrolle

Qualitätsdaten Logistik &

Transport Daten

Garantie, Service Daten,

Info über Ursprung,

counterfeit

Recycling / Verschrottung

Material & Produktionsdaten


Beispiel Car-Body ID

Typische Lese-

reichweite 1m-5m

Lesen in Bewegung

und Stillstand

RFID UHF Schreibe-,

Lesegerät 1

Hochtemperatur fest:

bis zu 230°C

Schweißfest (EMV)

Robust

Transponder Label

(passiv UHF) 2

Integration in Feldbusse

Netzwerk-

Integration 3



Kreislauf der unterschiedlichen Daten im Produktlebenszyklus


Zulieferer

Produktion

Distribution

After Sales

Recycling

Bestell-, Produktions- &

Versandt Daten

Versandt & Verbau Daten

Produktionskontrolle

Qualitätsdaten Logistik &

Transport Daten

Garantie, Service Daten,

Info über Ursprung,

counterfeit

Recycling / Verschrottung

Material & Produktionsdaten

Cloud


Vom Standard-Sensor zum Smart Sensor für Industrie 4.0


Smart Sensor

Sensorchip

Aktive

Messschaltung

“AppSpace”

Individuelle Kundenfunktionen

Kundenapplikation A

Kundenapplikation B

Kundenapplikation C

Integrierte Funktionen

“Easy to use” Funktion (“Standard Funktion”)

Selbstkalibrierung

Diagnose

… Da

ten

fusio

n

Automatisierungs-

funktionen

Applikation A

Applikation B

Applikation C

Standardisierte,

Echtzeit

Kommunikations-

schnittstelle

Veredelte Messdaten

Zustands-information

Analoges Messsignal / Binäres Schaltsignal

Elektrisches Messsignal

Messwert

Ext. Eingang für

binären Sensor

Semantisch beschrieben Messdaten, Informationen und/ oder Schaltsignale

Optional

Cloud


Smart Sensors für die vertikale Integration


SPS

Smart Sensor

MES ATLAS IT Managment &

Backup System SOPAS +

Integration

Central

configuration

local client

Maintenance

SOPAS +

Integration

EP

CIS

XM

L

SN

MP

TCP/IP

Multi

Protokoll

Plattform

http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www.ti.bfh.ch/fileadmin/data/weiterbildung/Technik/PI/profinet.jpg&imgrefurl=http://www.ti.bfh.ch/en/weiterbildung/technik/weiterbildungskurse/wbk_pneting.html&usg=__KIc6-X52zRHPLh7HfRjHFA9h-aU=&h=76&w=200&sz=35&hl=


Sensor-, Aktor-

ebene

Maschinen-

ebene

Produktions-

ebene

Firmen-

ebene

Vertikale Integration


Industrial Ethernet

ERP

MES

SPS + HMI

1. Maschinensteuerung 2. Prozess Datensammlung und

Kommunikation zu HMI / MES

OPC UA: Embedded Server

Welche Kommunikationsbeziehungen sind angedacht?

Welche Daten sind aus einem Sensor für welche Ebene relevant?

Wofür werden die Daten verwendet?

http://www.mysick.com/eCat.aspx?go=DataSheetSO&Cat=Row&At=Fa&Cult=English&ProductID=67656&Category=Extranet

http://www.mysick.com/eCat.aspx?go=DataSheetSO&Cat=Row&At=Fa&Cult=English&ProductID=67656&Category=Extranet


Industrielles Konsortialprojekt „Wireless Kart Trace“ im

Center Connected Industry


Zielsetzung

Aufbau einer Tracing-Lösung für die Prozessabläufe und

Prozessmaterialien der Kart-Montage in der Demonstrationsfabrik

Aachen

Schaffung eines digitalen Schattens von jedem Kart in der Produktion

Status Quo

Keine Transparenz über den Status des jeweiligen Karts im

Montageprozess (Tracking)

Manuelle Nachhaltung der Stücklisten der verwendeten Baugruppen

(Traceability)

Hoher Aufwand bei der Erstellung der Montagereihenfolgeplanung

Keine Aufnahme der Durchlaufzeiten der einzelnen Montageschritte


Event

Generation

Von der Sammlung großer Datenmengen (Big Data)

zur Verteilung relevanter Events (Smart Data)

14

BETREUT VOM

Sensor Daten Basis Daten

Event Handling Industrial IT systems

(ERP, MES, …)

Incidents High-value Daten

Event

Processing

Event

Streams

Komplexes Event

Processing (CEP) Events Aggregierte Daten



EPCIS erhöht die Transparenz der Geschäftsprozesse durch zeitpunktbezogene

Protokollierung von Ereignissen und systemübergreifende Verfügbarkeit.

Erfassung der EPCIS-Events:

• Was (welches Objekt)

• Wann (zu welchem Zeitpunkt)

• Wo (an welchem Ort)

• Warum (in welchem Geschäftskontext)

Validierung/Aggregation der Sensordaten

Datenbank der erfassten

EPCIS-Events nach DIN SPEC 91327 Schnittstelle zwischen ERP-Systemen

und EPCIS-Repository

EPCIS

Repository

Capture App.

Connectivity

Sensoren

Accessing App.

ERP ERP ERP

Barcode- und RFID-Sensorik überträgt EPCIS-

Daten über OPC-UA-Schnittstelle

Drahtlose Anbindung über

5G-Mobilfunknetz

Monitoring der Konnektivität und Dar-

stellung über zentrales IoT-Dashboard

SLA

Monitoring


Implementierung und Validierung der interoperablen Industrie 4.0-Anwendungen findet

anhand der realen Fabrikations- und Logistikprozessen der Demofabrik Aachen statt.


real & anfassbar

© Demofabrik Aachen GmbH


Anwendungsfall: Teileverbauprüfung


Zielsetzung

Kenntnisse über das

verbaute Bauteil

Überprüfung des

Montageplatzes am Kart


Anwendungsfall: Teileverbauprüfung


Sensor (RFID)

Visualisierung

Connectivity mit

5G-Technologie

EPCIS Capture App

Am realen Kart können Sie die Radmontage mittels RFID (RFU650) überprüfen

die Bauteil ID, ob vorhanden in Stückliste

Montage des Bauteils entsprechend Montagereihenfolge

der richtige Montageort durch Richtungserkennung mittels RFU650


5G Technologie

Ausblick: Beispiel: Smart Factory - Kommunikation

Interoperabler Ereignisaustausch über die klassische Supply Chain hinaus.


Maschinen-

ebene

Produktions-

ebene

Firmen-

ebene ERP

Maschinensteuerung

(Real time control)

MES

SPS (Edge Cloud)

Sensor-, Aktor-

ebene Sensoren


Zukünftiger

vernetzter

Datenaustausch geht

über die Verknüpfung

eigener Dateninseln

und Einbezug der

nächsten Supply

Chain-Glieder

deutlich hinaus.

Ausblick:

Interoperabler Ereignisaustausch über die klassische Supply Chain hinaus.

Next Level

SCM classic

internal

Kunde Zulieferer Produzent

Umplanung

Maschinen-

belegung

Störung

Reihenfolge-

änderung

Lieferverzug

Ersatz-

bestellung

Lieferausfall

Code

Speicherung /

Aggregation

IoT-Plattform

Zustand

Sensorhersteller

Firmware-

Update

Service

Maschinen-

Hersteller

Produkt-

verbesserung

Historie

Instandhaltungs-

dienstleister Sicherstellung

Verfügbarkeit

Empfehlung

Analyse-Anbieter

Muster-

erkennung

IT-Bypassing



…und Mehrwert nutzen!

Industrie 4.0 ist eine neue Art des industriellen Wertschöpfungsprozesses

zur Losgröße 1 (Mass Customization)

Der Prozess bedarf einer hoch entwickelten, flexiblen Infrastruktur, zur

Optimierung der Wertschöpfung, basierend auf Echtzeit-Informationen

(Events), die durch vernetzte Sensoren bereitgestellt werden

Sensoren nutzen interoperable Schnittstellen, um Informationen direkt an

relevante Systeme oder Nutzer bereitzustellen

Nutzung neuer mobiler Industrie-Schnittstellen erlaubt Datenerfassung

und -bereitstellung in neuer Dimension

Praxisbeispiel zeigt die einfache Anwendbarkeit, die neue Anwendungen

und deren schnelle Umsetzung ermöglicht

Zusammenfassung:

Industrie 4.0 lebt von übergreifend verfügbaren Informationen und deren Nutzung

Industrie 4.0-Standards schaffen…



Besuchen Sie uns und erleben Sie den vorgestellten Case live in Aachen.

Christian Maasem Center Director

Center Connected Industry

at RWTH Aachen Campus

Phone: +49 241 47705-516

E-Mail: [email protected]

Andreas Höll Technical Industry Manager

Corporate Solution Center Factory Automation

SICK AG - Waldkirch

Phone: +49 7681 202-5002

E-Mail: [email protected]


Date post:	17-Mar-2020
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