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.



  • Omikron lässt Homeoffice-Anteil nicht ansteigen

    Omikron lässt Homeoffice-Anteil nicht ansteigen

    Zum Höhepunkt der Omikron-Welle im Februar ist der Homeoffice-Anteil im Vergleich zum Januar annähernd gleich geblieben und blieb nach Angaben des Ifo Instituts rund drei Prozentpunkte unter dem Höchstwert aus…

    mehr lesen: Omikron lässt Homeoffice-Anteil nicht ansteigen

  • Maschinenbauer starten mit Auftragsplus ins neue Jahr

    Maschinenbauer starten mit Auftragsplus ins neue Jahr

    Mit einem Auftragsplus von real 19 Prozent im Januar sind die Maschinen- und Anlagenbauer in das neue Jahr gestartet. Positive Signale kamen dabei sowohl aus dem Aus- als auch aus…

    mehr lesen: Maschinenbauer starten mit Auftragsplus ins neue Jahr

  • Heller beteiligt sich an IGH Infotec

    Heller beteiligt sich an IGH Infotec

    Der Werkzeugmaschinenbauer Heller beteiligt sich an IGH Infotec. Dadurch soll die langjährige Zusammenarbeit beider Unternehmen intensiviert werden.

    mehr lesen: Heller beteiligt sich an IGH Infotec

  • Gedruckte Funktionalität für 3D-Objekte

    Gedruckte Funktionalität für 3D-Objekte

    Das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS befasst sich mit Drucktechnologien zur Funktionalisierung von 3D-Objekten. Die Anwendungen reichen von der Kontaktierung einzelner Mikrochips in Elektroniksystemen bis zu großflächigen Heizstrukturen für Sitze.

    mehr lesen: Gedruckte Funktionalität für 3D-Objekte

  • Marina Bill wird IFR-Vizepräsidentin

    Marina Bill wird IFR-Vizepräsidentin

    Marina Bill ist mit sofortiger Wirkung neue Vizepräsidentin der International Federation of Robotics. Sie soll die IFR gemeinsam mit Präsident Milton Guerry vertreten.

    mehr lesen: Marina Bill wird IFR-Vizepräsidentin

  • Nachhaltiger Wirtschaften mit nachhaltiger KI

    Nachhaltiger Wirtschaften mit nachhaltiger KI

    Künstliche Intelligenz (KI) kann zu einer nachhaltigeren Ausrichtung von Wirtschaft und Gesellschaft beitragen. Allerdings ist der Energieverbrauch der KI-Systeme selbst oft hoch. Ein Whitepaper der Plattform Lernende Systeme soll daher…

    mehr lesen: Nachhaltiger Wirtschaften mit nachhaltiger KI

  • Materna übernimmt Virtual Solution

    Materna übernimmt Virtual Solution

    Mit der Übernahme des Münchner Software-Unternehmens Virtual Solution will die Materna-Gruppe die eigene Position als Lösungsanbieter für die öffentliche Verwaltung stärken.

    mehr lesen: Materna übernimmt Virtual Solution

  • Von neuen Einsatzfeldern bis zu KI

    Von neuen Einsatzfeldern bis zu KI

    Mit rund drei Millionen Einheiten hat der weltweite Bestand an Industrie-Robotern einen neuen Rekord erreicht. Die International Federation of Robotics nimmt 5 Trends in den Blick, die die Robotik im…

    mehr lesen: Von neuen Einsatzfeldern bis zu KI

  • Altsysteme Industrie 4.0-tauglich machen

    Altsysteme Industrie 4.0-tauglich machen

    In der Regel beginnen Unternehmen bei der Digitalisierung ihrer Produktion nicht auf der grünen Wiese. Viel eher geht es um die Umrüstung und Einbindung verschiedenster Legacy-Systeme in digitalisierte Workflows. Der…

    mehr lesen: Altsysteme Industrie 4.0-tauglich machen

  • Frans Scheper verantwortet EMEA-Geschäft bei Intel

    Frans Scheper verantwortet EMEA-Geschäft bei Intel

    Frans Scheper ist neuer General Manager und President EMEA beim Chip-Hersteller Intel. Er leitet somit das Gesamtgeschäft des Unternehmens in der Region.

    mehr lesen: Frans Scheper verantwortet EMEA-Geschäft bei Intel

  • Materialmangel verschärft sich wieder

    Materialmangel verschärft sich wieder

    Nach einer Entspannung im Januar, klagten im Februar wieder mehr Unternehmen über Probleme bei der Materialbeschaffung. Über alle Industriezweige hinweg berichten rund 75 Prozent von Engpässen.

    mehr lesen: Materialmangel verschärft sich wieder

  • Sven Mulder wird SAP Deutschland-Chef

    Sven Mulder wird SAP Deutschland-Chef

    SAP hat einen neuen Deutschland-Chef ernannt: Sven Mulder folgt mit Wirkung zum 1. März auf Alex Kläger.

    mehr lesen: Sven Mulder wird SAP Deutschland-Chef