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SPS IPC Drives 2018

Gelebte Mechatronik 4.0

| Autor / Redakteur: Birgit Hagelschuer / Stefanie Michel

Wie Digitalisierung Disziplinen verbindet, zeigt ein Showcase. Eine „As-built-Dokumentation“ ist ein Ziel, das dabei ebenfalls berücksichtigt wurde.
Wie Digitalisierung Disziplinen verbindet, zeigt ein Showcase. Eine „As-built-Dokumentation“ ist ein Ziel, das dabei ebenfalls berücksichtigt wurde. (Bild: Tillmann Franzen)

Digitalisierung ist kein Selbstzweck, sondern verbindet Disziplinen im Engineering und lässt die Grenzen zwischen realer Maschine und virtuellem Modell verschwimmen. Wie man das beispielsweise für den Service und die Instandhaltung nutzen kann, zeigt ein Showcase mit Augmented Reality.

Dass Elektrotechnik und Mechanik in Unternehmen oft noch recht autark agieren, ist keine Seltenheit. In Zeiten von Industrie 4.0 und zunehmender Digitalisierung ist diese getrennte Arbeitsweise jedoch kein Erfolg versprechendes Modell. Wie kann man nun die Disziplinen besser zusammenführen und damit Service und Instandhaltung von Maschinen und Anlagen sinnvoller gestalten? Eplan hat gemeinsam mit PTC einen Showcase entwickelt, der per Augmented Reality ganz neue Anwendungsszenarien im Service eröffnet.

Die Idee, die Eplan und PTC erstmals auf der diesjährigen Hannover Messe im Rahmen eines Showcase präsentiert haben, ist einfach: „Wir machen per Tablet das Prinzip des mechatronischen Engineerings erlebbar“, beschreibt Tim Oerter, Leiter Softwareprojekte bei Eplan, die innovative Anwendung. Die Basis dafür ist eine Cloud-to-Cloud-Verbindung zwischen der IoT-Plattform Thingworx Studio von PTC und Store Share View, dem künftigen Cloud-Dienst von Eplan.

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Augmented Reality visualisiert Zusammenspiel der Disziplinen

Mithilfe eines Industrie-Tablets, auf dem die Augmented-Reality-(AR-)App Vuforia installiert wurde, lässt sich per Scan auf ein Originalbauteil einer Maschine oder Anlage die 3D-CAD-Zeichnung der Maschine öffnen. Die Augmented-Reality-Anwendung sorgt dafür, dass die realen Objekte direkt mit den digitalen Darstellungen vereint werden. Dabei sind die Engineering-Komponenten aus dem digitalen Aufbau der Maschine im 3D-M-CAD-Modell auf Basis von Autodesk Inventor mit den dazugehörigen Schaltplänen verbunden. Ein Blick durch die Kamera des Tablets lässt das mechatronische Zusammenspiel der unterschiedlichen Disziplinen umfassend visualisieren.

Im konkreten Fall baut sich durch AR-Technik eine komplette virtuelle Maschine um einen Motor von SEW-Eurodrive – beispielsweise einen realen Elektromotor – auf. Berührt ein Servicetechniker eine elektromechanische Komponente auf dem Tablet, die mit dem physischen Objekt verknüpft ist, öffnet sich automatisch die dazugehörige Seite der Elektrodokumentation in Eplan Electric P8. Dort wird der Motor mit allen seinen elektrischen Kennwerten und logischen Abhängigkeiten innerhalb des E-CAD-Schaltplans angezeigt. Die App zeigt auch auf, wie beispielsweise die Sicherungskomponente des Motors verkabelt wurde, wo exakt die Komponente in der Maschine verbaut wurde und wo sich der entsprechende Schaltschrank befindet. Hier reicht ein erneuter Blick durch das Tablet auf den Schaltschrank, um den digitalen Zwilling des realen Schranks, erstellt mit Eplan Pro Panel, zu öffnen. So können Techniker mühelos den funktionalen Definitionen folgen und zu verbundenen Komponenten, die zum Beispiel im Schaltschrank verbaut sind, gelangen. Durch Berührung der Schaltschrankkomponente auf dem Schaltplan erfolgt der einfache Wechsel zurück in die Kamerasicht des Tablets. Nun sind alle digitalen Daten zugeordnet zur Komponente im realen Schaltschrank abrufbar.

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Anderes Bauteil eingesetzt: Änderungen zurückspielen

Liegt beispielsweise der Wartungsfall bei einer Sicherungskomponente, so zeigt das System durch ein Blinken an, wo exakt sich die Komponente befindet. Nach Prüfung des Bauteils entscheidet der Techniker, ob ein Austausch notwendig ist. In diesem Fall bietet das System über das Engineering hinaus Unterstützung: Direkt in der Anwendung öffnet der Techniker das Eplan-Data-Portal und wählt die entsprechende Komponente, beispielsweise einen Sicherungsschalter, aus. Die elektrotechnischen wie auch kaufmännischen Daten sind im Portal hinterlegt, sodass ohne Umstände auch der Bestellprozess gestartet werden kann.

Doch nicht immer wird die exakt gleiche Komponente im Wartungsfall ausgewählt – nicht immer sind alle benötigten Komponenten verfügbar. Entscheidet der Wartungsmitarbeiter, ein anderes Bauteil zu verwenden oder gegebenenfalls im Schaltschrank die Verdrahtung zu verändern, so sollten idealerweise diese Änderungen auch in das elektrotechnische Projekt zurückfließen. Eine „As-built-Dokumentation“ ist das Ziel, die im Showcase von Eplan und PTC ebenfalls berücksichtigt wurde. Hierfür wurde eine Redlining-Funktion integriert, mit der entsprechende Änderungsvermerke vom Servicetechniker im System notiert werden. Diese lassen sich in der Folge in das Eplan-Projekt übergeben. Die Redlining-Kommentare kann der Elektrokonstrukteur in Eplan Electric P8 einsehen und er kann die Anmerkung des Technikers überprüfen, im Schaltplan ergänzen – oder Rücksprache mit dem Techniker halten, wenn es beispielsweise aufgrund von Vertragsbindungen doch die Komponente eines anderen Herstellers sein sollte.

Offenheit von Systemen und Herstellern ist Voraussetzung

Die Möglichkeiten neuer AR-Anwendungen sind mit dem Beispiel von Eplan und PTC längst nicht erschöpft. Beispielsweise könnten sich Sensordaten eines Schaltschrankes per OPC UA ausleiten lassen. Es sind also Szenarien denkbar, in denen sämtliche Sensordaten in die IoT-Plattform eingelesen werden. Der Nutzen läge auf der Hand: In diesem Fall „spricht“ der Schrank selbst aus, was das Problem ist. Kurz – die Sensordaten gäben Aufschluss darüber, in welchem Zustand sich welche Komponente befindet und im Sinne eines „Predictive Maintenance“ könnte der Servicetechniker frühzeitig agieren.

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Es ist also noch viel zu erwarten im spannenden Kontext von IoT und AR-Anwendungen. Die Spezialisten bei Eplan sind hier grundsätzlich offen – auch für andere Anbindungen, die sich prinzipiell mit unterschiedlichen IoT-Umgebungen umsetzen lassen. Voraussetzung ist Offenheit, die in Zeiten von Industrie 4.0 nicht nur zwischen Systemen, sondern auch mehr und mehr zwischen Softwareherstellern vorangetrieben wird. „Die Basis für innovative Entwicklungen dieser Art sind digitale Daten“, erklärt Tim Oerter. Dass der Aufbau dieser Daten umfassend ist, erklärt sich von selbst. „Wer also heute noch kein digitales mechatronisches Engineering betreibt, sollte schnellstmöglich damit anfangen“, fährt Oerter fort, „denn wenn in Zukunft solche Lösungen auf den Markt kommen, geraten Unternehmen ins Hintertreffen, die dann erst mit der Erstellung der Daten beginnen.“

Die einfache Navigation zwischen dem physischen Objekt und dem digitalen Zwilling in der Wartung ist, Stand heute, Realität. Für Service und Instandhaltung heißt das: eine immer aktuelle papierlose Dokumentation, die schnell zur benötigten Komponente führt und somit den Maschinenstillstand minimiert, da aufwendiges Suchen und Finden der Vergangenheit angehört.

Eplan auf der SPS IPC Drives 2018: Halle 6, Stand 6120

* Birgit Hagelschuer ist Pressesprecherin bei der Eplan Software & Service GmbH & Co. KG in 40789 Monheim

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