Industrial Edge: Aktualisierungen für neue Funktionen auf Knopfdruck

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Industrial Edge: Aktualisierungen für neue Funktionen auf Knopfdruck

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Die Technologie des Edge Computing ist in aller Munde. Zu Recht, denn sie schließt die Lücke zwischen der Automatisierungswelt und der Cloud. Sie bietet produzierenden Unternehmen die Möglichkeit, sich den stetig steigenden Anforderungen an Flexibilität und Individualisierung in der Produktion zu stellen. Konkrete Anwendungsfälle zeigen auf, wo das Zusammenspiel zwischen Automatisierung, Industrial Edge und Cloud seine Stärken ausspielen kann und wo die größten Potenziale liegen.
Industrial Edge

Quelle: Schmalz

Wer von der immer stärker voranschreitenden Digitalisierung profitieren möchte, muss sich einer Sache bewusst sein: So groß ihre Vorteile in der industriellen Produktion auch sind, so groß sind mindestens ebenso die Herausforderungen im Umgang mit den entstehenden Datenmengen. Immer mehr Unternehmen erkennen inzwischen die Wichtigkeit und die Notwendigkeit, ihre Produktionsdaten im größeren Stil zu verarbeiten und zu analysieren, um so Optimierungspotenziale in ihrer Fertigung auszuschöpfen. Edge-basierte Lösungsansätze sind dabei von entscheidender Bedeutung, denn sie erlauben es produktionsnah Daten zu erheben und zu verarbeiten – direkt an der Maschine.

Gerätemanagement einfacher als je zuvor

Bei allen Herausforderungen, die sich mit Edge-Lösungen bewältigen lassen, steckt besonders im Gerätemanagement großes Potenzial. Die Anzahl der Automatisierungsgeräte, die sich in einer Produktionsstätte befinden und miteinander kommunizieren, wird immer weiter zunehmen. Bisher gab es keine gebrauchsfertige und benutzerfreundliche Lösung für die Verwaltung einer solchen Vielzahl von Automatisierungssystemen, Bedien- und Meldeeinheiten, Antriebssteuerungen, Netzwerkgeräten und vielen mehr. Mithilfe von Siemens Industrial Edge, können Maschinen- und Anlagenbetreiber nun von zentraler Stelle aus mit dem Industrial Edge Management System, all ihre Anlagen auf Knopfdruck mit Aktualisierungen für neue Funktionen und Firmware Updates abfüllen.

Einen weiteren großen Vorteil bringen sogenannte edge-enabled Geräte mit sich. Darunter versteht man ein herkömmliches Automatisierungsgerät, das zusätzlich die bereits erwähnten Edge-Funktionalitäten besitzt. Auf diese Art und Weise muss nur ein einziges physikalisches Gerät in einer Anlage verbaut, angeschlossen und in Betrieb genommen werden, das man ohnehin benötigt hätte. Das ist besonders dann von Vorteil, wenn in einer Anlage ohnehin nur wenig Platz für zusätzliche Geräte herrscht, oder der Administrations- und Verkabelungsaufwand geringgehalten werden soll. Aber auch für bereits bestehende Maschinen und Anlagen gibt es schon heute die Möglichkeit über die Nachrüstung eines Industrie PCs die Edge-Funktionalität zu erhalten.

In der Vergangenheit wurden Produktionslinien und ihre Infrastruktur auf eine Laufzeit von mehreren Jahren bis Jahrzehnte ausgelegt. An den herzustellenden Produkten gab es während dieser Zeit nur minimale Änderungen. Mit der zunehmenden Forderung nach Flexibilität und kundenindividuellen Lösungen hat sich der Fokus inzwischen verschoben: Heute zählt vor allem, eine Anlage möglichst schnell mit neuen Funktionen zu erweitern, um dem stetig wechselnden Produktspektrum gerecht zu werden. Edge-enabled Geräte besitzen ein zusätzliches Betriebssystem, die sogenannte Industrial Edge Runtime, die es ermöglicht die Modernisierung von Anlagen zu realisieren, indem neue Funktionen in Form von sogenannten Industrial Edge Apps hinzugefügt werden.

Industrial Edge im Einsatz – Ein Anwendungsbeispiel

Ein Anwendungsbeispiel für Industrial Edge wurde in einer vollautomatisierten Montagelinie im Siemens Elektronikwerk in Amberg realisiert. Diese Linie eine von vielen in der knapp 10.000m? großen Fertigungshalle. Die letzte Arbeitsstation dieser Linie ist eine Verpackungsmaschine, die gefertigte Produkte vollautomatisch in einen Pappkarton legt, diesen faltet und verschließt und mit einem Etikett versieht. Wie jede andere Station der Linie hat auch diese zahlreiche Automatisierungskomponenten unterschiedlicher Hersteller verbaut, unter anderem einen Vakuumgreifer der Firma Schmalz.

Feiner Papierstaub, der sich an den Kartonrohlingen befindet, stellt eine große Herausforderung für den Handlingsprozess dar, denn er führt zu einer unkontrollierten Verstopfung des Vakuuminjektors, der für die Erzeugung des Vakuums zum Ansaugen der Papprohlinge zuständig ist. Infolgedessen fallen die Pappkartons während des Verfahrwegs zur Faltvorrichtung vom Vakuumsauger und der gesamte Verpackungsprozess gerät ins Stocken. Um dies zu verhindern, programmierte Schmalz eine eigene App für Siemens Industrial Edge, die hochfrequent Prozessdaten von den Vakuumgreifern erfasst und wichtige Verschleißkennzahlen berechnet. Diese wiederum erlauben Rückschlüsse auf anstehende Service- und Wartungsarbeiten, indem sie anzeigen, wann ein Vakuumfilter gereinigt oder ein Saugnapf getauscht werden muss.

Industrial Edge
Effiziente Datenerfassung, Analyse und Datenweitergabe am Beispiel einer Verpackungsmaschine im Elektronikwerk Amberg. Grafik: Siemens

Auf die Industrial Edge Platform in der Maschine kann künftig nicht nur von Schmalz, sondern auch allen anderen Komponentenlieferanten der Verpackungsmaschine zugreifen und ihre eigenen Apps darauf installieren. Der Clou dabei ist: Alle Anwendungen laufen auf ein und demselben Edge-Gerät.

Doch das war erst der Anfang: Die gewonnenen Erkenntnisse helfen schließlich wenig, wenn Sie nicht die richtigen Personen erreichen, nämlich das Servicepersonal, das bei sich anbahnenden Ausfällen die Anlage wiederinstandsetzen kann. Durch die Anbindung von Siemens Industrial Edge an MindSphere können Wartungseinsätze und die Bestellung von Ersatzteilen on-demand weltweit veranlasst werden. Maschinenbauer und Maschinenbetreiber können so noch effizienter zusammenarbeiten. Es eröffnen sich durch das effiziente Zusammenspiel zwischen Edge und Cloud Möglichkeiten, neue Lösungsansätze und Geschäftsmodelle, die schon lange in den Köpfen existieren, endlich in die Realität umzusetzen.

Edge oder Cloud?

Wie das vorhergehende Beispiel zeigt, stehen Edge und Cloud keinesfalls in Konkurrenz zueinander – sie ergänzen sich vielmehr. Hochfrequente Daten können mit Edge-Geräten maschinennah erfasst, verwaltet und vorverarbeitet werden, um anschließen durch die Cloud global zur Verfügung gestellt werden. Durch die enorme Rechenpower die on-demand in der Cloud zur Verfügung steht, können so in Zukunft leistungsintensive maschinelle Lernaufgaben umgesetzt werden. Durch die reibungslose Kombination der Automatisierungswelt mit der IT-Welt können Hochsprachenapplikationen künftig noch enger am eigentlichen Produktionsprozess laufen. Im Anwendungsbeispiel mit den Vakuumgreifern haben die Entwickler von Schmalz ihre Energie in die Programmierung der App gesteckt. Der Maschinenbauer der Verpackungsanlage musste diese dann nur noch auf dem Edge-Gerät installieren und schon konnte das System in Betrieb genommen werden.

Der Einsatz von Industrial Edge in der Zukunft

Der Einsatz von Industrial Edge und MindSphere ermöglicht es die großen Herausforderungen zu bewältigen, die der immer stärker werdende Trend hin zu kundenindividuellen Lösungen und Produktionsflexibilität mit sich bringt. Die Anzahl von Geräten, Sensoren, Kameras oder Steuerelementen wird weiter zunehmen, was eine übergreifende Datenverwaltung notwendig macht. Doch auch die Datenverarbeitung darf hier nicht außer Acht gelassen werden: Was tun, wenn für den eigenen Anwendungsfall noch keine fertige App existiert? Um auch hier den Gegebenheiten und Anforderungen gerecht zu werden, integriert Siemens die Low-Code Plattform Mendix. Diese erlaubt es sogar Nutzern ohne Programmierkenntnisse eigene Applikationen zu erstellen und diese auf Siemens Industrial Edge und MindSphere zu integrieren. Hersteller werden künftig die enge Verzahnung zwischen Automatisierung und IT brauchen, um die Marktbedürfnisse zu erfüllen, konkurrenzfähig zu bleiben und einen Überblick über ihre Fabrikanlagen und Automatisierungsprozesse zu behalten.

Industrial Edge
Das Zusammenspiel von Siemens Industrial Edge, MindSphere und Mendix ebnet den Weg für die ganzheitliche digitale IIoT Transformation. Grafik: Siemens

Für das Anwendungsbeispiel der vorausschauenden Instandhaltung im Elektronikwerk Amberg könnte künftig ein übersichtliches Wartungsdashboard für alle Anlagen die Lösung dafür sein, den sofortigen Handlungsbedarf für Maschinen anzuzeigen – von der einfachen Fräsmaschine bis zu komplexen Montagelinien. Zudem könnten in Zukunft neue Geschäftsmodelle mit „Pay per Use“-Bezahlmodell für die gesamte Industrie entwickelt werden, was jedoch eine flächendeckende Implementierung integrierter und verbundener Edge-Cloud-Lösungen voraussetzt. Konkret bedeutet das: Zunächst müssen Grundlagen für eine lückenlose Konnektivität in der Fabrik geschaffen werden, bevor mit Daten Gewinne erzielt werden können.

Hauptvorteile von Cloud und Edge Lösungen

Ein gutes Beispiel für eine Branche, die stark von Edge und Cloud Technologien profitieren kann, ist die Automobilindustrie. Ihre langen Montageprozesse und Zulieferketten können durch die Verknüpfung von Maschinenzuständen, dem Auftragsbestand und dem Lieferstatus von Bauteilen noch besser miteinander verzahnt und effizienter ausgesteuert werden.

  • Schnellere Anpassung von Anlagenfunktionen mittels Apps 
  • Höhere Flexibilität und Offenheit für die Automatisierung
  • Maschinennahe Vorverarbeitung hochfrequenter Daten
  • Aufbau von Anwendung zum maschinellen Lernen und KI
  • schnellere Innovationszyklen für Maschinen und Anlagen
  • zentrales Gerätemanagement
  • globaler Zugriff auf Anlagendaten und Maschinenzustände

Quelle: www.siemens.de/iiotapps

Lesen Sie auch: Edge Computing – Warum die neue Technologie Cloud ablösen wird.

Industrial Edge, Dominik Bittner
Bild: Siemens

Über den Autor: Dominik Bittner ist Marketing Manager for Industrial IoT apps bei Siemens.

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