Wegweisend! Das „RICE“-System verbessert die Produktion im Rahmen von Industrie 4.0

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Fraunhofer IOSB-INA

Klinkhammer Intralogistics GmbH

Schubert & Salzer Data GmbH

SCIO Automation GmbH

Wir leben in der Zeit der Digitalisierung und Vernetzung. Um damit auch etwas Vernünftiges anfangen zu können, braucht es gewisse Voraussetzungen. Eine davon heißt „RICE“, die schon in der Praxis punktet.

In der Ära der Industrie 4.0 sind Konnektivität und hochintegrierte Datenschnittstellen von zentraler Bedeutung für die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen. Anwendungen wie Predictive Maintenance, Retrofit und Produktionsoptimierung erfordern den kontinuierlichen Zugriff auf Echtzeitdaten in höchster Qualität – einschließlich wertvoller Metainformationen. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, benötigen Unternehmen eine flexible Möglichkeit, welche eine nahtlose Integration von Sensoren und Aktoren und gleichzeitig eine effektive Interaktion mit Softwaresystemen bietet. Ein zentrales Anliegen dabei ist die Integration älterer oder unzureichend vernetzter Anlagen in moderne Produktionssysteme. In den letzten Jahren wurden etwa viele Retrofitmethoden entwickelt, die eine sensorische Erfassung, Visualisierung, Speicherung und Datenanalyse erlauben. Dennoch stellen viele dieser Ansätze oft keine umfassende Ende-zu-Ende-Lösung dar, die alle Prozessschritte – von der Sensorik bis zur aktorischen Einflussnahme – abdecken können. Die neu entwickelte Rapid Instrumentation and Control Environment („RICE“) des Fraunhofer IOSB kombiniert nun aber die Komponenten aus Software und Hardware. Das ermöglicht nicht zuletzt auch einen proaktiven Eingriff in den Produktionsprozess. Somit steht eine physische Instrumentierungsumgebung mit vorab entwickelten Bausteinen und einem soliden Fundament aus nahtlos integrierten Softwaresystemen, Sensoren sowie Aktoren zur Verfügung. Damit können Potenzialstudien und Machbarkeitsanalysen beschleunigt und flexibler werden. Hier wird nun die „RICE“-Umgebung detailliert vorgestellt und deren Vorteile für die Produktion.

Die Überinstrumentierung von Produktionsprozessen

In der industriellen Praxis stellt die Inbetriebnahme von Anlagen sowie das damit verbundene Finden der optimalen Prozessparameter eine zentrale Herausforderung dar. Oft greifen die Anwender dazu auf funktionierende Konfigurationen zurück, die zwar zuverlässig arbeiten, jedoch auch erhebliches Optimierungspotenzial haben. Das IOSB verfolgt mit der „RICE“-Umgebung deshalb die Absicht, durch gezielte Vorentwicklungen und eine umfassende Instrumentierung Unternehmen dabei zu helfen, schneller zu einem reifen Prozess mit optimierten Einstellungen zu kommen. Dabei spielt die Integration von Aktoren eine zentrale Rolle. Denn das ermöglicht etwa vollautomatische Messzyklen, um sonst manuelle Tätigkeiten zu ersetzen. Durch die automatisierte, iterative Anwendung von Testparametern können Prozesse schließlich systematisch analysiert und damit verbessert werden. Oft wird dabei ein Großteil der Zeit mit dem Aufbau der Instrumentierung verbracht. Hierzu zählen zum Beispiel die Auswahl und Auslegung von Sensoren und Aktoren, Bestellvorgänge, die Befestigung an oder über den Maschinen und Anlagen sowie die physische und von Seiten der Software benötigte Integration. Dieser Aufwand für die Instrumentierung lässt in den Projekten aber weit weniger Raum für notwendige Iterationsschleifen und für die anschließenden Aufgabenstellungen, wie etwa eine auf Machine Learning basierende Modellbildung und den Aufbau einer modellbasierten Regelung. Mit „RICE“ besteht aber eine Umgebung mit vorentwickelten Bausteinen, in der die Überinstrumentierung von Maschinen und Anlagen deutlich schneller abläuft. Um die Funktionsweise und die Vorteile davon im Detail zu erläutern, werden nun die entscheidenden Komponenten und deren Integration in das Gesamtsystem vorgestellt.

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