Gastbeitrag | Autoren: Marc Münnich & Anton Mauersberger | Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU | Alexandra Köhler | Innovationsverbund Maschinenbau Sachsen VEMASinnovativ

In Industrie und Produktion ist seit langem der Trend zu beobachten, dass dem Thema Konnektivität in vielen Unternehmensbereichen ein zunehmend höherer Stellenwert beigemessen wird. Längst sind in vielen Bereichen der Wertschöpfung die Vorteile automatisierter Identifikation und Datenerfassung erkannt worden und werden besonders von großen Unternehmen eingesetzt, um Prozesse kosten- und zeiteffizient zu gestalten und zu standardisieren. Erhobene Daten werden in Echtzeit für verschiedenste Systeme bereitgestellt und miteinander verknüpft, um Wissen daraus abzuleiten.  

Anwendungsszenarien, um die Konnektivität von Ressourcen zu etablieren, ergeben sich in allen Bereichen der Fabrik und Produktion wie der Bauteilnachverfolgung, Warenwirtschaft in der Logistik sowie der Teilerückverfolgung im Bereich des Qualitätswesens. Ein klassisches Beispiel für den Einsatz von Funktechnologie bietet die Lagerhaltung. Hierbei erfassen moderne Lesegerät an Staplern beispielsweise mittels kontaktloser Identifikationsverfahren wie RFID („Radio frequeny identification“), eindeutig Bauteile und zugehörige Lagerplätze. Zudem können auch Fahrerlose Transportsysteme (FTS), welche mit dieser Sensorik bestückt sind, Ladungsträger zielgerichtet erkennen und weitertransportieren. Die Ladungsträger in der Fertigung werden zu Datenquellen weiterqualifiziert und bieten damit den Ausgangspunkt, um weitere intelligente Systeme zu implementieren sowie einen Mehrwert aus den gewonnen Daten zu generieren.

Die Auswahl der richtigen Lösung ist entscheidend

Sie muss auf den jeweiligen Anwendungsfall zugeschnitten sein. Randbedingungen zur Entscheidungsfindung sind bspw.

• Struktur der Datenträger und Einsatzgebiete
• technologische Anforderungen und Schnittstellen über die Unternehmensgrenzen hinaus.

Gerade kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) können durch die oben genannten Technologien mit wenig Aufwand hohe Einsparungen bei Prozesszeit und -kosten realisieren. Unternehmen, die erste Erfahrungen auf diesem Gebiet sammeln möchten, finden hier schnell eine große Auswahl von Systemen und Lösungsanbietern am Markt. Die interne Bewertung dieser Lösungen stellt besonders für Unternehmen mit wenig Erfahrung auf diesem Gebiet oftmals eine initiale Herausforderung dar.

RFID-Technologien für sächsische Mittelständler – so geht`s!

Das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Chemnitz unterstützt mittelständische Unternehmen in Sachsen und Umgebung. Ziel des Zentrums ist es, Unternehmen bei der Erschließung der technologischen und wirtschaftlichen Potenziale der Digitalisierung und Vernetzung von Systemen Hilfe in Form von verschiedensten Formaten kostenfrei zur Verfügung zu stellen. Durch die Expertise und Erfahrung der Projektpartner wird das Thema Digitalisierung durch Information, Qualifizierung der Mitarbeiter sowie die konkrete Unterstützung durch Umsetzungs- und Transferprojekte nähergebracht. Im Rahmen dieser Aktivitäten wird besonders KMU eine Hilfestellung geboten, um

• eigene Unternehmensstrukturen zu analysieren
• Mehrwerte dieser Technologien zu prüfen
• Lösungskonzepte zu entwickeln
• marktunabhängige Informationen über Anbieter zu erhalten
• Fallstricke bei der Implementierung der Technologien zu erkennen

Konkret werden bspw. Workshops angeboten, um eigenständig Erfahrungen im Umgang mit den Technologien zu sammeln. Besonders der zweiteilige Workshop „Industrial IoT“ beinhaltet im ersten Teil die Projektierung und nachfolgend die praktische Implementierung von RFID-Technologien.

Umsetzungsprojekte verlaufen in Zusammenarbeit mit Unternehmen über einen längeren Zeitraum hinweg und bieten die Möglichkeit, konkrete Prototypen für den jeweiligen Anwendungsfall gemeinsam zu entwickeln. Ein Beispiel ist das Projekt „Intelligentes Produktdisplay“ worin Ortungstechnologien eingesetzt werden, um Bestände innerhalb eines bestimmten Raumes kontaktlos zu erfassen. Als Partner fungierte hierbei das Fraunhofer IWU.

Workshopangebote

Alle weiteren Infos zu Projekten und Veranstaltungen sowie Ansprechpartner finden sich auf der Website: www.betrieb-machen.de.

Konnektivität im Maschinenbau – Einblicke in die Forschungsprojekte des Fraunhofer IWU

Digitale Handlungsfelder für KMU ergeben sich nicht nur in Themen der Fabrik- oder Logistikplanung, sondern ebenso im Bereich der Fräs- und Drehmaschinen. Kabelgebundene Lösungen werden immer dort, wo es sinnhaft ist, durch Funktechnologien ersetzt. Ein Handlungsfeld ist dabei die Industrieautomation, welche sich auch mit den komplexen Abläufen und Steuerungen von Maschinen und Anlagen befasst. Oft ist ein Teil der Sensoren und Aktuatoren auf beweglichen Subsystemen angebracht. Werkzeuge an Roboterarmen, Schlittenbahnen sowie Dreh- und Koordinatentische sind Beispiele solcher Subsysteme, für deren Regelung eine Anbindung mit sehr kurzen Zykluszeiten im einstelligen Millisekunden-Bereich an die übergeordnete Steuerung notwendig ist. Die derzeit dafür verwendeten Kabelschleppketten, Drehdurchführungen und Schleifkontakte bringen zahlreiche Nachteile mit sich, wie etwa Verschleißanfälligkeit, hohes Gewicht, beschränkte Erweiterungsfähigkeit oder Restriktionen der Bewegungsfähigkeit.

Eine Lösung für diese Herausforderung bietet das Drahtlosfunksystem UWIN (Ultra Reliable Wireless Industrial Network). Dieses wird am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltkreise IIS und in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU für die Produktionsbedingungen qualifiziert und weiterentwickelt. Der Vorteil des Systems ist, dass es als drahtlose Erweiterung oder als Ersatz von drahtgebundenen Feldbussen eingesetzt werden kann. Im Vergleich zu marktüblichen Funktechnologien wird eine echtzeitfähige Signalübertragung mit extrem kurzen Latenzzeiten bei höchster Zuverlässigkeit ermöglicht. Ein Bespiel im Anwendungsfeld der Zerspanung ist hierbei das SmartTool.connect, eine Werkzeugaufnahme für rotierende Werkzeuge, welche den Bearbeitungsprozess überwachen und nachregeln kann. Aber auch die Erweiterung zu drahtlosen, generischen Bedienpanels, Arbeitsraumüberwachungen oder als Safety-Lösung für die Maschinensicherheit ist als Industrieanwendung denkbar.

Zusätzlich kann die Technologie für Umrüstungen an Anlagen (Retrofit), aber auch als Kaufoption für Hersteller von Maschinen für ihre Anwender angeboten werden. Anstelle aufwändiger Verkabelungen werden neue Sensoren an den Maschinen angebracht und zentral von einer Basisstation aus konfiguriert und in Betrieb genommen. Die Signalübertragung kann hierbei kostengünstig in lizenzfreien oder lizenzbehafteten Funkbändern für Campusnetzwerke erfolgen.

Weiterführende Informationen

VEMASinnovativ: Kompetenzatlas 2020

Der Kompetenzatlas enthält über 290 Einträge aus Produktion, Dienstleistung und Forschung und bietet umfangreiche Register zu Produkten, Technologien, Dienstleistungen und Forschungsfeldern. Erhältlich in Deutsch-Englisch und Deutsch-Russisch.