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Digitalisierung im Maschinenbau Industrial Edge und Cloud im Duett

20.02.2019

„Never change a running system“ – diese Praktiker-Maxime steht in vielen Unternehmen einer dynamisch voranschreitenden Digitalisierung entgegen. Die Unternehmen wollen die Effizienzpotenziale der Digitalisierung heben, aber mit diesen Veränderungen nicht die heute bereits erreichte Produktivität ihrer Maschinen und Anlagen gefährden. Mit einer Industrial Edge Lösung lassen sich aber beide Zielsetzungen vereinen.

Naive Enthusiasten übersehen gern, dass Digitalisierung nur kein Spiel mit neuen Technologien ist. Hersteller und Anwender von Werkzeugmaschinen haben das Ziel, dass Digitalisierung die Basis für die weitere Verbesserung bei der Produktivität sein wird. Doch dies stellt die Unternehmen vor ein Dilemma: Sie wollen zum einen die bereits hohe Produktivität und Verfügbarkeit von der Maschine sicherstellen und diese möglichst wenig verändern, da diese im Kunden-Lieferanten-Verhältnis akzeptiert ist und die Basis für das bestehende Vertrauen, ihren wirtschaftlichen Erfolg und ihre Wettbewerbsfähigkeit darstellt. Zum anderen müssen sie stärker die Produktivität steigern, was die Digitalisierung eben als Potenzial bietet – die Digitalisierung erfordert jedoch Veränderungen.

Industrial Edge Plattform

Edge Computing – konkret die Hard- und Software der Siemens Industrial Edge Plattform – bietet für dieses Dilemma nun eine überzeugende Lösung. Siemens Industrial Edge ermöglicht das Einbringen neuer Funktionalitäten ohne an der bewährten Maschine grundsätzlich etwas zu verändern. Maschinenhersteller garantieren Kunden und Anwendern das gewohnte Maß an Produktivität und bieten zugleich die Basis für stärkere Produktivitätssteigerungen durch Digitalisierungsfunktionalitäten. Für diese Funktionalitäten und Produkte stellt Siemens Industrial Edge zusätzliche, maschinennahe Rechenleistung und verschiedene Edge Applikationen zur Verfügung. Zudem entwickeln auf dieser Basis Maschinenhersteller, Maschinennutzer, etc. individuelle Edge Applikationen und stellen diese als zusätzliche Produkte zur Verfügung. Die besonderen Vorteile der Siemens Industrial Edge und des daraus resultierenden Eco-Systems sind die folgenden:

Rückwirkungsfreies Data Handling

Siemens Industrial Edge bietet einen rückwirkungsfreien und minimalinvasiven Zugriff auf Steuerungsdaten. So werden im Falle von Sinumerik Edge, der maschinennahen Plattform speziell für die Werkzeugmaschinenindustrie, ohne Performance-Einschränkungen der Maschinen neben niederfrequenten auch hochfrequente Daten der Sinumerik genutzt. Dabei bleiben Sinumerik Edge Applikationen dank standardisierter Schnittstellen unabhängig von den Softwareständen der jeweiligen Steuerung.

Lokale Ausführungsumgebung

Für die Werkzeugmaschine stellt Sinumerik Edge eine maschinennahe Plattform für Softwareapplikationen mit industriellen Anforderungen bereit. Diese Ausführungsumgebung erlaubt es Sinumerik Edge, Applikationen hoch- und niederfrequente Daten während des Betriebs zu erfassen, zu verarbeiten, zu analysieren und Ergebnisse zurückzumelden. Empfänger sind Bediener der Maschine oder Anwender anderer (IT-)Systeme.

Einfache Applikationserstellung

Über die eigens abgestimmte Entwicklungsumgebung für Siemens Industrial Edge Applikationen erstellen Werkzeugmaschinen-Hersteller, -Anwender oder -Dienstleister eigene Applikationen, zum Beispiel für Sinumerik Edge. Von Siemens bereitgestellte Beispielapplikationen erleichtern den Einstieg und können zügig auf individuelle Bedürfnisse angepasst werden.

Modernes Gerätemanagement

Siemens Industrial Edge bringt eine Gerätemanagement-Funktionalität mit, die bereits in die MindSphere-Umgebung integriert ist. So lassen sich beispielsweise in einer Werkzeugmaschinenumgebung Sinumerik Edge Devices maschinen- und standortübergreifend verwalten und zen­tral neue Applikationen einspielen - ohne eine vor Ort Bedienung an der Maschine.

Plattform für andere Plattformen

Auf Basis der verfügbaren Bandbreiten und geforderter Latenz ist es nicht immer möglich, die anfallenden Datenmengen adäquat und zuverlässig an andere Plattformen zu kommunizieren – auch ist eine direkte Übertragung nicht immer gewünscht. Neben der Funktionalität als Ausführungsumgebung und „Plattform für Applikationen“ kommt damit Siemens Industrial Edge auch die Funktionalität „Plattform für andere Plattformen“ zu. Durch die Integration mit der MindSphere ist es möglich, die Daten vorverdichtet, vorverarbeitet und analysiert in die MindSphere weiterzugeben, um sie dort (langzeitlich) zu speichern oder weiterzuverarbeiten. Auch die Weitergabe von Daten an andere Plattformen ist gewährleistet: künftig via MQTT oder über den inte­grierten OPC-UA Server. Bei letzterem bietet Siemens Industrial Edge und im Werkzeugmaschinenumfeld somit Sinumerik Edge besondere Zukunftssicherheit, da der vom VDW, Siemens und zahlreichen Partnern angestrebte UMATI-Standard nachträglich geladen und aktualisiert werden kann. Siemens hat UMATI in Kombination mit Sinumerik Edge schon auf der AMB 2018 präsentiert.

Kurzum: Siemens Industrial Edge ermöglicht eine schrittweise Digitalisierung – ohne „schädliche“ Nebenwirkungen. Wesentlicher Aspekt des „Security by Design“ Ansatzes ist es, dass der jeweilige Maschinenbetreiber die volle Kontrolle über Daten und Anwendungen behält.

Fertige Applikationen

Siemens stellt bereits Sinumerik Edge Applikationen bereit. Das erste Beispiel ist eine Sinumerik Edge Applikation für die Zustandsüberwachung. Diese Edge App ermittelt auf Basis intelligenter Algorithmen und gesammelter Maschinendaten zu optimierende Einstellungen. Auf diese wird der Maschinenbediener beim Einstellen und Einrichten hingewiesen und dieser vermeidet so proaktiv Probleme - wie erhöhte Reibung. Im Bereich der Bearbeitungsstrategien unterstützt die Edge Applikation Optimize MyMachine/Trochoidal. Die durch Sinumerik Edge bereitgestellten Computing Ressourcen und die perfekte Integration mit der Sinumerik erlauben es, über optimierte Strategien beim Fräsen Bearbeitungszeiten zu reduzieren und die Bearbeitungsqualität zu steigern.

Mit einer weiteren Edge Applikation werden bereits korrelierte, hochfrequente Daten im Kontext der Bearbeitung einzelner Werkstücke bereitgestellt - zahlreiche Anwendungen mit erheblichem Nutzen sind damit denkbar. So werden diese bereits “veredelten” Daten in einer eigenen Sinumerik Edge Applikation, die beispielsweise durch einen Maschinenanwender erstellt wird, (weiter-)verarbeitet und die Ergebnisse in der MindSphere oder anderen (Cloud-)Plattformen gespeichert und weiterverarbeitet werden. Ziel ist es, die Qualitätskontrolle effizienter zu gestalten und die Produktivität zu steigern. Für die Auswertung der Daten stellt Siemens mit Analyze MyWorkpiece/Toolpath ein weiteres Out-of-the-Box Tool für den PC bereit, das die bereitgestellten Daten analysiert und dafür jedes Detail der Analyse visualisiert.

Praxisgerechte Digitalisierung

Die Digitalisierung wird die Produktivität steigern – neue Technologien sind dafür Hebel und „Mittel zum Zweck“. Im Bereich der Werkzeugmaschine stellt Siemens mit Sinumerik Edge eine neue wegweisende Lösung im Portfolio „CNC Shopfloor Management Software“ bereit. Sinumerik Edge stellt eine wesentliche Basis für gesteigerte Produktivität und erhöhten Kundennutzen und bietet dafür entsprechende technische Vorteile. Dazu gehören weitere Computing-Ressourcen auf Basis einer Ausführungsumgebung, die rückwirkungsfrei zur Maschine ist, und ein maschinen- sowie standortübergreifendes Gerätemanagement. Sinumerik Edge ermöglicht so neue Funktionalitäten an und in der Werkzeugmaschine, ohne die bewährte Maschine zu beeinflussen.

Bildergalerie

  • Beispielapplikation der Siemens Industrial Edge: Erhöhte Anlagenproduktivität durch flexibles Aktualisieren von Updates

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  • Maschinenbediener werden intuitiv von unzulässigen Abweichungen von der Referenzmessung informiert.

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  • Messschriebe erlauben dem Maschinenbauer die Analyse der durchgeführten Messung im Detail.

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  • Definition von Referenzmessung und zulässiger Abweichung vom Gutzustand der Maschine.

    Bild: Siemens

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