Automation durchgängig vernetzt

In der automatisierten Fertigung von CFK-Bauteilen beim Automobilzulieferer Voith Composites ermöglicht die Fernwartungs-Software Kuka Remote einen großen Schritt in Richtung Industrie 4.0.

Im Werk Garching hat Voith Composites die Voraussetzungen für die Großserienproduktion carbonfaserverstärkter Bauteile (CFK) für Automobilkunden geschaffen. Ein wesentlicher Baustein sind die integrierten Produktionslinien. Gemeinsam mit Kuka arbeitete das Unternehmen ab Mitte 2015 daran, die Anlage fit für Industrie 4.0 zu machen. Die vollautomatisierte Carbonfertigung, bei der alle Maschinen miteinander kommunizieren, ist inzwischen Realität bei Voith – unter anderem dank horizontaler Vernetzung der Anlagen via OPC Unified Architecture (OPC UA) sowie einer dezidierten Maschinenwartung.

Industrie 4.0 funktioniert nur dann, wenn verschiedene Maschinen, Objekte und Services nahtlos miteinander kommunizieren können – und zwar in Echtzeit. Bisher war dies aufgrund der unterschiedlichen Protokolle und fehlender Standards in der industriellen Automatisierung nur mit hohem Aufwand möglich. Das soll sich laut Kuka künftig ändern, eine gute Basis für ein offenes Kommunikationsprotokoll ist der Standard OPC UA. Kuka unterstützte Voith, die nötige Architektur zu schaffen, mit der die Anlagen IT-fähig werden.

Das so entstandene Modell wird nun auf einem Kuka-OPC-Server umgesetzt: Dieser ist bereits Teil der Kuka-Robotersteuerung und liest die Daten aus dem Kuka-System aus, jeder beliebige OPC-Client kann sie empfangen. Die Informationen zur Aktuatorik und Sensorik, die die Anlage sendet – etwa Druckinfos, Verlaufswege, Temperatur, Feuchtigkeit und Presskraft – werden über OPC UA an das Fertigungs-Managementsystem (MES, Manufacturing Execution System) weitergegeben.

Das MES synchronisiert und koordiniert die Aufträge über die gesamten Prozessketten. Durch die direkte Anbindung an die verteilten Systeme der Prozessautomatisierung kann die Produktion in Echtzeit kontrolliert und gesteuert werden. Dazu gehören auch die Systeme zur computergestützten Planung und Durchführung der Qualitätssicherung (CAQ-Systeme): Diese analysieren, dokumentieren und archivieren qualitätsrelevante Daten zu Fertigungsprozessen. Insgesamt kann Voith die Produktionsanlagen so noch engmaschiger überwachen. Ein weiterer Vorteil: Der Werker muss keine Prozesswerte oder Ergebnisse mehr eintragen, da die Maschinen dank des offenen Standards die relevanten Informationen untereinander austauschen können. Damit setzt Voith die Messlatte für Industrie-4.0-Anwendungen hoch: Eine derartig vernetzte Carbonproduktion ist noch ungewöhnlich.

Durch die vollständige Vernetzung ist für Voith neben der Prozessüberwachung auch eine ganz andere Art der Wartung möglich. Alle Anlagen sind ständig mit Kuka in Verbindung: Die Fernwartungs- und Fernsteuerungs-Software Kuka Remote erlaubt Voith, überall und jederzeit auf die Kuka-Roboter und -Anlagen zuzugreifen. Anwendungs- und Systemdaten können damit überwacht und diagnostiziert, Software auch aus der Ferne installiert werden – und das in Echtzeit. Zudem lassen sich frühere Wartungsszenarien über Einzelprozesse hinaus auswerten und so kontinuierlich verbessern.

Über eine mit SSL-Verschlüsselung gesicherte VPN-Verbindung ist die Kuka-Remote-Box mit dem Kuka-Server in Augsburg verbunden. Alle Gewerke werden dabei von einer dezidierten Firewall geschützt, deren Regeln auf dem Kuka-VPN-Router aktiv sind. Pingt die Remote-Box den Kuka-Server an, gibt dieser nur die Freigabe, wenn das hinterlegte Zertifikat gültig ist. Gespeichert werden die Daten in einem hochverfügbaren Datencluster in Echtzeit über einen Manufacturing Service Bus – eine solide Basis, auf der sich Big Data Ansätze verwirklichen lassen und ein weiterer Baustein auf dem Weg zur Fabrik der Zukunft.

gr