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Industrielle Automation 4/2019

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Industrielle Automation 4/2019

SZENE Smarte Vermittler

SZENE Smarte Vermittler Sensoren sind die Schlüsselkomponente für Industrie-4.0-Anwendungen im Anlagen- und Maschinebau Sensoren dienen nicht nur als zentrales Verbindungselement zwischen der digitalen und der realen Welt, sondern erfassen auch wichtige produktionsrelevante Daten. Doch die Umsetzung technologischer Innovationen wird oftmals durch die Kosten geeigneter Sensorik erschwert. Ein wichtiger Indikator ist die bevorstehende Messe EMO Hannover 2019, die neben den aktuellen Trends im Werkzeugmaschinenbau auch die Sensorik als Schlüsselkomponente im Maschinenbau abbildet. Annedore Bose-Munde ist Fachjournalistin aus Erfurt Im Leitfaden Sensorik für Industrie 4.0 hat das VDMA-Forum Industrie 4.0 in Kooperation mit dem wbk Institut für Produktionstechnik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und einem projektbegleitenden VDMA-Industriearbeitskreis, Informationen für die Unternehmenspraxis zusammengestellt. Ziel des Leitfadens ist es, für Anwender und Hersteller von Sensorsystemen Stellhebel und Wege zu niedrigeren Sensorkosten aufzuzeigen. Einer der Hauptinitiatoren des Leitfadens ist Prof. Jürgen Fleischer vom wbk: „Sensoren sind die Anknüpfungspunkte zwischen der digitalen und der realen Welt und daher eines der wichtigsten Glieder bei der Umsetzung von Industrie 4.0. Ohne die richtigen Sensoren sind alle übergeordneten Systeme zur Dateninterpretation blind“. Das wbk wird zur EMO nach Hannover z. B. die Kombination eines Kamerasystems mit einem Machine-Learning-Algorithmus vorstellen, welche es ermöglicht, den Verschleißzustand eines Kugelgewindetriebes zu überwachen. Software erleichtert Datenanalyse Die Implementierung von Algorithmen für die Analyse von Sensordaten und die Ermittlung qualitätsrelevanter Merkmale, die für eine automatische Bewertung geeignet sind, erfordern jedoch oftmals einen immensen zeitlichen Aufwand. Mit der Software Xeidana, die am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz entwickelt wurde, wird dem Anwender ein Lösungspaket zur Verfügung gestellt, das Aufgaben von der Datenakquisition bis hin zur automatisierten Qualitätskontrolle abdecken kann. Die Wissenschaftler erfassen u. a. qualitätsbestimmende Merkmale von Bauteilen. Dabei ist die Software in der Lage, auf der Basis von optischen Sensoren, etwa Mehrkamera-Systemen, Oberflächendefekte zuverlässig und in Echtzeit zu detektieren. In einem weiteren Schritt ist geplant, diese Daten an das Produktionssystem rückzukoppeln, um so rechtzeitig gegenzusteuern, falls z. B. Prozessparameter aus dem Ruder laufen. Ob eine Erfassung der Sensordaten in Echtzeit nötig ist, entscheidet der konkrete Anwendungsfall. „Man muss die Frage stellen, bis an welche Stelle Echtzeit benötigt wird. Dazu kommt die Frage, wie die Daten synchronisiert werden. Und wichtig ist aber auch, welche Abtastraten für eine ausreichende Prozessbeschreibung nötig sind“, erklärt Dr. Jörg Stahlmann, Geschäftsführer der Consenses GmbH in Roßdorf. Das Unternehmen liefert Industriemesstechnik und Digitalisierungslösungen. „Wir nutzen 3D-Step-Modelle, um die Konstruktionen unserer Kunden zu verstehen. Das ist notwendig, um die sensorisch erfassten Daten korrekt einordnen zu können, so beispiels- 10 INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2019

SZENE weise die zu erwartenden Kraft- und Temperaturflüsse oder Kinematiken. Das Verständnis dieser Zusammenhänge ist wichtig, um Sensordaten überhaupt interpretieren zu können“, ergänzt Stahlmann. Echtzeiterfassung nicht immer erforderlich Zum Thema Echtzeit erläutert Stahlmann. „In jedem Fall ist es ein Irrglaube anzunehmen, dass dann, wenn das Label Echtzeit an Daten steht, auch die bestmögliche Qualität erreicht wird. Echtzeitdaten werden oft von Steuerungen geliefert, die sie ursprünglich erhoben haben, um bestimmte Aktionen von Maschinen zu kontrollieren.“ Diese Zielsetzung decke sich mitunter nicht mit Anforderungen an eigentliche Sensordaten. Daher sei es wichtig, im konkreten Fall zu verstehen, welches Signal wie entsteht, bevor weitreichende Analysen oder Entscheidungen von diesen Daten abgeleitet werden. Fleischer erläutert an einem Beispiel, wann Echtzeiterfassung überflüssig ist: „Für die zustandsorientierte Instandhaltung ist EMO 2019 im Überblick eine schnelle Reaktion auf erfasste Daten nicht erforderlich. Hier ist auch eine Bereitstellung der Ergebnisse der Datenauswertung mehrere Stunden nach der Datenerfassung zulässig. Allerdings kommen häufig Sensoren zum Einsatz, deren Signale sich sehr dynamisch verändern, zum Beispiel Körperschallsignale. Die Aufnahme solcher Signale erfordert eine hohe Abtastrate und eine besonders schnelle, echtzeitfähige Datenerfassung. Dann können die erfassten Daten aber in einem Puffer gespeichert werden, um diese zu einem späteren Zeitpunkt gebündelt auszuwerten. Die Auswertung kann in diesem Fall auch an einen leistungsfähigen Server ausgelagert werden. In ihrem Standpunktpapier Industriearbeitsplatz 2025 hat sich auch die Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktionstechnik (WGP) mit der Frage nach sinnvoller und angemessener Automation auseinandergesetzt. Dazu heißt es: „Die Gestaltung des wirtschaftlichen Wertschöpfungsprozesses soll unter Ausnutzung aller technischen Möglichkeiten erfolgen. Das bedeutet, dass nicht immer der höchste Grad an Automatisierung notwendig oder sinnvoll sein wird.“ Vom 16. bis 20. September 2019 treffen sich auf dem Messegelände in Hannover Fachbesucher aus allen Bereichen der Fertigungstechnik wie dem Maschinen- und Anlagenbau, der Elektrotechnik, Feinmechanik / Optik sowie der metallverarbeitende Industrie. Das diesjährige Motto der Messe lautet „Smart technologies driving tomorrow’s production!“, denn für alle künftigen Produktionsplanungen sind vernetzte Systeme und Smart Data unerlässlich. Mit ca. 65 % internationalen Ausstellern ist die EMO Hannover die internationalste Messe für Metallbearbeitung weltweit. Das Produktionssystem zeigt eine Demonstratorpresse, deren Zustand und Bauteilqualität über verschiedene Sensoren in Echtzeit erfasst wird Sensordaten stabilisieren Produktionsprozess Fest steht: Sensordaten in Echtzeit sind überall dort notwendig, wo es um den Schutz von Maschine, Werkzeug oder Werkstück geht bzw. um die Stabilität des Prozesses. Päßler erklärt dazu: „Unentbehrlich wird die Echtzeiterfassung, wenn nur mit ihrer Hilfe verhindert werden kann, dass Hardware oder Werkstück Schaden nehmen. Das betrifft beispielsweise Fälle wie Werkzeugbruch oder eine zu hohe Beanspruchung von Baugruppen wie Lager oder Gestellkomponenten. Um von vorneherein Ausschuss zu vermeiden, ist außerdem die Echtzeiterfassung der Eigenschaften des Ausgangswerkstoffs mit entsprechenden Sensoren sinnvoll.“ Bilder: Aufmacher Fotolia; Bild IWU, Logo VDW www.emo-hannover.de bepro * TECHNOLOGY MACHINES SYSTEMS *WENN IHRE BELADEROBOTER NOCH EINGEZÄUNT HINTER GITTERN IM WEGE STEHEN, SOLLTEN SIE SICH ERNSTHAFT GEDANKEN ÜBER IHREN PROFIT MACHEN. UND SICH DEN SMARTEN MEHRSPINDLIGEN SW-BEARBEITUNGSZENTREN MIT INTEGRIERTER AUTOMATION ODER PORTALBELADUNG ZUWENDEN. be profitable. be SW WWW.SW-MACHINES.DE

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