Smart Factory

Arbeitsgruppe AUT

Industry Software Application Center (ISAC)

Fakultätsübergreifend wurde dieses Projekt an der OTH Amberg ins Leben gerufen, um Schlüsseltechnologien der Automatisierungstechnik für mittelständische Unternehmen nutzbar zu machen, um diese für die neuen Herausforderungen der voranschreitenden Digitalisierung zu wappnen.

https://www.isac-oth.de/

Seminar Industrie 4.0 Effiziente Vernetzung dezentraler Intelligenz

1)

Einführung

2)

Industrie 4.0-Kommunikation in der Zertifizierung

3)

Störungsfreie Übertragung und robuste Kommunikation

4)

Realisierung von Low Cost Modulen

5)

Ausblick

Der Smart Factory Demonstrator

Im Rahmen des ISAC Teilprojektes 3 wird ein Industrie 4.0 Demonstrator aufgebaut. Ziel dieses Demonstrators ist es, Werkstücke nach den aktuellen I4.0 Standards zu befördern und zu „bearbeiten“. Die Werkstücke befinden sich dabei in einem Werkstückträger, der mit einem beschreibbaren RFID Chip ausgestattet ist. Sensoren des Demonstrators lesen im Laufe der „Produktion“ einzelne Daten aus (z.B. die Form oder die Farbe) und speichern diese auf dem RFID Chip des Werkstücks. Anschließend kann mit dem Werkstück je nach den dynamisch festlegbaren Schritten anders verfahren werden. Die Werkstücke können z.B. nach Farbe oder Form sortiert oder dann individuell „bearbeitet“ werden. Die Steuerung kann entweder über die einzelnen gleichberechtigten SPS’n der verschiedenen Module erfolgen oder wahlweise von einer zentralen, übergeordneten SPS. Eine Visualisierung der einzelnen Daten auf Bildschirmen, oder die Anbindung an andere Systeme ist optional.

Die Besonderheit dieses Industrie 4.0 Demonstrators ist die modulare Bauweise. Acht voneinander unabhängige Fördermodule bilden die Basis des Demonstrators. Die Module untereinander erkennen sich über Barcodes. Durch die modulare Bauweise und die gegenseitige „Nachbarschafterkennung“ der einzelnen Module kann diese Anlage während des laufenden Betriebes neu angeordnet werden, ohne dass die einzelnen „Produktionsschritte“ der Werkstücke durcheinandergeraten. Die acht Module gliedern sich in zwei Gruppen. Modul 1 – 4 sind Querförderer. Sie haben keine Sensoren, aber einen Drehtisch der die Ausförderung in insgesamt drei Richtungen ermöglicht. Modul 5 – 8 besitzen Sensoren/Aktoren. Hier können die physikalischen Daten der Werkstücke ausgelesen werden, und eine „Bearbeitung“ stattfinden.

Weiterhin ist in Modul 6 und 8 ein Motorenprüfstand, bestehend aus einer ASM und einem Servomotor eingebaut. Mit ihnen können nicht nur realistische Störungen auf der Datenleitung erzeugt werden, sondern auch die aktuellen Messwerte (Drehzahl, Drehrichtung, Drehmoment) dynamisch an die SPS übermittelt und auf der HMI visualisiert werden. Dieser Motoren befinden sich zurzeit im Aufbau. 

Wie jede industrielle Produktionsanlage soll auch die Industrie 4.0 Demonstrationsanlage Lösungen zur Wartung, Diagnose und Bedienung über eine grafische Oberfläche (HMI) bieten. Um von Anfang an einen hohen Funktionsumfang zu ermöglichen, und gleichzeitig ein intuitiv bedienbares System zu erhalten, wurde eine virtuelle Abbildung der Anlage in Form eines 3D-Modells erstellt. Mithilfe der virtuellen Abbildung kann der Bediener die Anlage im Live-Betrieb beobachten, aktuelle Positionen von Bauteilen einsehen und deren Daten, wie z. B. den aktuellen Bearbeitungsstand abfragen. Bei Störungen kann die genaue Position der betroffenen Komponenten im 3D Modell angezeigt werden. Auch bietet die virtuelle Abbildung der Anlage begrenzte Steuermöglichkeiten. Aus Sicherheitsgründen können keine Einzel-Bewegungen in der Anlage ausgeführt werden, allerdings lässt sich z. B. der Automatikbetrieb „Starten, Stoppen und Pausieren“.

Als Engine für das 3D Modell der Anlage wurde die Low-Cost Community Lösung Unity gewählt. Unity ist im Bereich Independent Game Development weit verbreitet. Dies hat zum Vorteil, dass für zahlreiche Aufgabenstellungen Lösungsansätze oder Beispiele existieren. Außerdem fallen für den nicht-kommerziellen Einsatz der Engine keinerlei Lizenzgebühren an. Da Unity die Entwicklung für zahlreiche Zielplattformen unterstützt, kann das entwickelte HMI nicht nur auf vielen PC-Systemen, sondern auch im Webbrowser oder auf mobilen Endgeräten genutzt werden. Hier wurde neben einer PC basierten Implementierung, auch eine Implementierung auf Android erstellt, so dass die Anlage auch mittels Smartphone und Tablet zugänglich ist.  

 

Poster Smart Factory

Poster Taktstraße

Unser Industrie 4.0 Demonstrator im Einsatz.