Condition Monitoring in der Produktion mit OPC UA

Condition Monitoring in der Produktion mit OPC UA

Zusammen mit dem Automobilzulieferer VOIT Automotive entwickelte ODION und das ibo-Institut der htw saar einen digitalen Zwilling für Werkzeugmaschinen. Ziel war es, die Prozessparameter zu erfassen (“Condition Monitoring”) und daraus das zukünftige Verhalten der Maschinen abzuleiten.

Industriestandard OPC UA

In der industriellen Praxis findet man heute üblicherweise einen Maschinenpark mit Anlagen unterschiedlichen Alters und verschiedener Herstellern vor. Aus ihnen Daten zu gewinnen, stellt eine besondere Herausforderung dar: Jeder Hersteller bietet zwar diese Daten für seine eigenen Maschinen an. Es gibt aber keinen einheitlichen Weg, um mit allen Maschinen und Anlagen zu kommunizieren. Die digitale Fabrik ist deshalb schwer möglich und sehr kostenintensiv. In dieser Situation kam der Kontakt mit dem ibo-Institut für Industrieinformatik an der htw saar zustande, das die Nutzung eines bis dahin noch wenig bekannten Industriestandards (OPC UA) vorschlug.

Gemeinsam mit der ibo-Institut und ODION führte VOIT in 2017 ein Entwicklungsprojekt zum Auslesen unterschiedlicher Maschinen und Anlagen über diesen Industriestandard durch. Mit OPC UA können nicht nur Maschinen und Aggregate, sondern auch Roboter, Scanner und sonstige Geräte miteinander kommunizieren. Die digitale Sicht auf die Produktion kommt so einen entscheidenden Schritt voran.

Instandhaltung 4.0 bei VOIT

v.l.n.r.: Prof. Dr. Ralf Oetinger (htw saar), Samuel Bieg (VOIT), Malte Jacobi (ODION);
Quelle: VOIT Automotive GmbH

Im Dezember 2017 wurde ein Prototyp vorgestellt, der mehrere Bearbeitungszentren und deren Betriebsparameter über OPC UA ansteuerte und ihre Produktionsdaten liest. Aktuell werden pro Sekunde 30 Einzelwerte aus der Steuerung gelesen, analysiert und interpretiert sowie in einer Datenbank gespeichert. Die Zeitreihen- und Prozessdaten können z.B. dafür verwendet werden, um ein Logbuch der Fertigung von sicherheitskritischen Teilen zu erstellen (“Tracking & Tracing”) oder um Vorhersagen zum zukünftigen Verschleiß der Maschinen-Komponenten zu treffen (“Predictive Maintenance”). Unvorhergesehene Betriebszustände können darüber hinaus sog. “Alerts” auf beliebigen Endgeräten auslösen.

Mit dieser Entwicklung ist VOIT Vorreiter bei der Nutzung dieses Industriestandards, der zwischenzeitlich von vielen Maschinenbauern und Geräteherstellern (z.B. Bühler, Kuka, DMG, Aarburg, Cognex) als Standard in ihren Systemen integriert ist. Für die Instandhaltung von VOIT waren die erzielten Ergebnisse hoch spannend und eröffnen den Weg zur Instandhaltung 4.0. Zum ersten Mal konnten Zeitreihen zu beliebigen Betriebsdaten automatisch über einen längeren Zeitraum erfasst, grafisch dargestellt und statistisch ausgewertet werden. Was vorher mühsam von Hand mit Excel erledigt werden musste, läuft nun automatisch in eine Datenbank und steht dort jederzeit zur Verfügung.

Success Story