IoT-System im Baukasten

Via NetConnect werden Steuerungen der Roboterschweißzellen vernetzt und deren Daten in die KnowledgeHub-Komponente der Lösung übertragen. Die Interpretation erfolgt durch eine App.
Via NetConnect werden Steuerungen der Roboterschweißzellen vernetzt und deren Daten in die KnowledgeHub-Komponente der Lösung übertragen. Die Interpretation erfolgt durch eine App. – Bild: 247FactoryNet GmbH

Die Qualitätssicherung von Schweißnähten spielt in der Automobilproduktion eine bedeutende Rolle, weshalb hier nicht selten eine manuelle 100-Prozent-Kontrolle erfolgt. Diesen Prozess durch künstliche Intelligenz zu ersetzen verspricht Einsparpotenziale. Gleichzeitig bringt dies technische Herausforderungen mit sich, da im Vorfeld schwer abzuschätzen ist, wie zuverlässig die KI Schweißnähte zwischen ‚in Ordnung‘ und ’nicht in Ordnung‘ unterscheiden kann. Ziel eines Projekts des IoT-Spezialisten 247FactoryNet war es daher, möglichst schnell die notwendigen Daten zu erheben, um mit der Entwicklung der KI-Lösung starten zu können. Gleichzeitig sollte die Lösung nach der Proof of Concept-Phase einen weltweiten Rollout bei rund 700 Schweißzellen ermöglichen.

Gesamtkostensimulation Baukasten vs. Plattform
Gesamtkostensimulation Baukasten vs. Plattform – Bild: 247FactoryNet GmbH

IoT aus dem Baukasten

Um die spezifischen Anforderungen im Anlagenbau mit Standardsoftware abzudecken, muss oft hoher Aufwand betrieben werden. Mit Hilfe des IoT-Baukastens 247Netkit gelang es jedoch, eine solche Lösung in kurzer Zeit zu entwickeln.

Steuerungen vernetzen

Der Baukasten enthält verschiedene vorgefertigte Komponenten. Die verschiedenen Steuerungen der Roboterschweißzelle werden etwa mit der Komponente NetConnect vernetzt. Diese übersetzt gerätespezifische Datenformate in IoT-übliches MQTT. Werden standardisierte Schnittstellen über OPC UA oder sonstige Standardprotokolle angesprochen, vereinfacht dies den Prozess. Zur Übertragung der komplexen Schweißparameter aus der Schweißsteuerung musste jedoch eine gerätespezifische Schnittstelle entwickelt werden, wofür die Baukastenkomponente ebenfalls Möglichkeiten bietet. Die von NetConnect übertragenen Daten der unterschiedlichen Geräte werden in der KnowledgeHub-Komponente der Lösung in ein gemeinsames Datenmodell überführt. Diese bildet beliebige Daten in einem Knowledge-Graphen ab.

Daten beschreiben

KnowledgeHub setzt auf eine durchgehende Informationsmodellierung durch die Beschreibung aller Daten anhand von Metadaten. Dadurch geht für jedes Datenobjekt hervor, um welche Art von Daten es sich handelt und wie diese zu verarbeiten sind. Eine beliebige Applikation – mit oder ohne KI – kann die Daten interpretieren und erkennen, dass es sich beispielsweise um die datentechnische Beschreibung einer Schweißnaht handelt. Dieser Prozess kann auch vertieft werden, da aus der Beschreibung etwa hervorgeht, bei welchem Wert es sich um den Strom handelt, der beim Schweißen geflossen ist.

Zusätzlich zu der Ausstattung mit Metadaten erfolgt im Informationsmodell eine semantische Verknüpfung der einzelnen Datenobjekte. Dabei werden die Daten aus isolierten Silos der drei Steuerungen (Schweißsteuerung, Robotersteuerung und Zellen SPS) so miteinander verknüpft, dass diese einen robotergeführten Schweißprozess repräsentieren. Erst dadurch ist es möglich, den tatsächlichen Arbeitsvorgang in den Daten zu erkennen, um beispielsweise den Drahtvorschub (Schweißsteuerung) mit der Länge der Schweißnaht (Verfahrweg des Roboters) in Verbindung zu setzten.

Digitales Abbild der Schweißnaht

Die nun vorhandenen Informationen zu den Schweißnähten wurden sodann in Verbindung mit den eingestellten Parametern der Schweißquelle gesetzt, wodurch ein digitales Abbild jeder einzelnen Schweißnaht in allen Zellen weltweit entstand.

Da in den verschiedenen Werken unterschiedliche Optimierungen der Schweißparameter durchgeführt werden, entstehen schnell viele verschiedene Parametersätze. Die Sammlung der Daten in KnowledgeHub, in Verbindung mit deren Beschreibung und Verknüpfung schafft nun Transparenz. Mit Hilfe von Mustererkennung und weiteren Technologien kann eine KI nun etwa damit beauftragt werden, herauszufinden, welcher Parametersatz unter bestimmten Umständen zur besten Schweißnaht führt. Oder wie etwa der Parameter Stromstärke optimal eingestellt werden sollte, um ein gewünschtes Schweißresultat zu erzeugen.

Datenbasis erweitern

Die Informationsmodellierung im Graphen ist zudem beliebig erweiterbar. Spätere Entwicklungen können jederzeit in das Informationsmodell integriert werden. Eine Möglichkeit wäre etwa, das Informationsmodell um Auftrags- oder Chargen-Daten zu erweitern. Dadurch könnte die Qualität bzw. Standfestigkeit der Schweißnaht mittels einer Tracebility-Anwendung auch über den gesamten Produktlebenszyklus verfolgt werden.

Grundlage für Algorithmen

Mittels des IoT-Baukastens gelang es, in kurzer Zeit eine IoT-Plattform aufzubauen. Dadurch wurde eine bis dahin nicht vorhandene Daten-technische Sicht auf den Schweißprozess ermöglicht, der neue Erkenntnisse hervorgebracht hat. Gleichzeitig bilden die Daten die Grundlage für die Entwicklung, die Optimierung und das Training der KI-Algorithmen, die in Zukunft die Qualitätsüberwachung automatisieren können.



  • Altair übernimmt Cambridge Semantics

    Altair übernimmt Cambridge Semantics

    Mit Cambridge Semantics übernimmt Altair einen Spezialisten für Datenmanagement. Die Software des 2007 gegründeten Unternehmens soll RapidMiner-Plattform von Altair integriert werden.

    mehr lesen: Altair übernimmt Cambridge Semantics

  • Geschäftsklimaindex steigt auch im April

    Geschäftsklimaindex steigt auch im April

    Mit 89,4 Punkten liegt der Geschäftsklimaindex des Ifo-Instituts im April 2024 1,5 Punkte über dem Wert des Vormonats. Die Wirtschaftsforscher führen den Anstieg vor allem auf Entwicklungen im Dienstleistungssektor zurück.

    mehr lesen: Geschäftsklimaindex steigt auch im April

  • Fachforum beleuchtet KI-Potenzial und gibt rechtliche Tipps

    Fachforum beleuchtet KI-Potenzial und gibt rechtliche Tipps

    Welche Rolle künstliche Intelligenz (KI) und Automatisierung für die additive Fertigung spielen, erörtert das Forum Software, KI & Design, das am 15. Mai auf der Rapid.Tech 3D (14. bis 16.…

    mehr lesen: Fachforum beleuchtet KI-Potenzial und gibt rechtliche Tipps

  • OPC Foundation startet KI-Arbeitsgruppe und Cloud-Initiative

    OPC Foundation startet KI-Arbeitsgruppe und Cloud-Initiative

    Die OPC Foundation hat die Arbeitsgruppe ‚OPC UA for AI’ gegründet. Zudem wurde eine Cloud-Initiative gestartet, um die Interoperabilität zwischen IT- und Cloud-Plattformen auf Basis von OPC UA zu fördern.

    mehr lesen: OPC Foundation startet KI-Arbeitsgruppe und Cloud-Initiative

  • Insys Icom beruft zweiten Geschäftsführer

    Insys Icom beruft zweiten Geschäftsführer

    Die Insys Icom hat einen zweiten Geschäftsführer. Gemeinsam mit Unternehmensgründer Eduard B. Wagner steht seit 1. April Florian Froschermeier an der Spitze des Regensburger Unternehmens.

    mehr lesen: Insys Icom beruft zweiten Geschäftsführer

  • USA bleiben Technologieführer

    USA bleiben Technologieführer

    Bei den Schlüsseltechnologien liegen die USA nach wie vor vor China. Zwar meldet China inzwischen mehr Patente an als die USA, laut einer Analyse — an der unter anderem das…

    mehr lesen: USA bleiben Technologieführer

  • IFM und Microsoft vereinbaren Partnerschaft

    IFM und Microsoft vereinbaren Partnerschaft

    Im Rahmen der Hannover Messe haben Microsoft und IFM Electronic eine Partnerschaft bekannt gegeben. Ein erstes Ergebnis dieser Zusammenarbeit ist das Azure-basierte Modul RemoteConnect für Fernwartung und Überwachung.

    mehr lesen: IFM und Microsoft vereinbaren Partnerschaft

  • Igus übernimmt Atronia

    Igus übernimmt Atronia

    Igus hat im März die mehrheitlichen Anteile am portugiesischen Unternehmen Atronia Tailored Sensing erworben. Mit diesem strategischen Schritt will Igus auf dem Markt der vernetzten Kunststoffbauteile weiter expandieren. Ziel ist…

    mehr lesen: Igus übernimmt Atronia

  • Open Community Experience feiert Premiere in Mainz

    Open Community Experience feiert Premiere in Mainz

    Vom 22. bis 24. Oktober 2024 feiert die OCX in Mainz Premiere und bringt Open Source Communities zusammen. Der Fokus der Veranstaltung liegt auf den Bereichen Automotive und Mobility, Development…

    mehr lesen: Open Community Experience feiert Premiere in Mainz

  • Stehen humanoide Roboter bald am Fließband?

    Stehen humanoide Roboter bald am Fließband?

    Humanoide Roboter könnten ab 2025 serienreif sein. Das prognostiziert die Managementberatung Horváth und geht weiter davon aus, dass sich mit diesen Robotern mehr als 50 Prozent der manuellen Tätigkeiten automatisieren…

    mehr lesen: Stehen humanoide Roboter bald am Fließband?

  • Mehr Cyberangriffe, weniger Plagiatsfälle

    Mehr Cyberangriffe, weniger Plagiatsfälle

    Rund ein Viertel der Maschinen- und Anlagenbauer berichtet von signifikanten Cybersicherheitsvorfällen in den vergangenen zwei Jahren. Plagiatsfälle gingen in diesem Zeitraum hingegen zurück.

    mehr lesen: Mehr Cyberangriffe, weniger Plagiatsfälle

  • Stand der OT-Sicherheit

    Stand der OT-Sicherheit

    Ein neuer Bericht von ABI Research und Palo Alto Networks über den Stand der OT-Sicherheit hat ergeben, dass im vergangenen Jahr eines von vier Industrieunternehmen angab, seinen Betrieb aufgrund eines…

    mehr lesen: Stand der OT-Sicherheit