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.



  • 25 Prozent der Firmen planen höhere Investitionen

    25 Prozent der Firmen planen höhere Investitionen

    Erwartungen an die Post-Covid-Zeit 25 Prozent der Firmen planen höhere Investitionen 70 Prozent der Fertigungsunternehmen rechnen mit einem Wachstum ihrer Branche, gaben die Teilnehmer in einer Umfrage von CBAF an.…

    mehr lesen: 25 Prozent der Firmen planen höhere Investitionen

  • Cyberangriffsrisiko reduzieren

    Cyberangriffsrisiko reduzieren

    Bei sechs von zehn (63%) Cyberangriffen, die vom Kaspersky Global Emergency Response Team untersucht wurden, setzen die Angreifer Brute-Force-Methoden ein und nutzen Schwachstellen aus, um die IT-Systeme eines Unternehmens zu…

    mehr lesen: Cyberangriffsrisiko reduzieren

  • Phishing-Mails verursachen die höchsten Schäden

    Phishing-Mails verursachen die höchsten Schäden

    Schreiende Kinder, ungewohntes Arbeitsumfeld und schlechte Büroausstattung: Das Arbeiten im Homeoffice ist nicht für alle Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmer nur angenehm.

    mehr lesen: Phishing-Mails verursachen die höchsten Schäden

  • Endpoint-Schutz bei Offline-Systemen

    Endpoint-Schutz bei Offline-Systemen

    In Teilen der IT-Welt dominiert die Meinung, dass einige Systeme keinen Endpoint-Schutz benötigen. Diese Einschätzung ist häufig für solche Geräte anzutreffen, die isoliert und nicht mit dem Internet verbunden sind…

    mehr lesen: Endpoint-Schutz bei Offline-Systemen

  • Top Malware im August 2021

    Top Malware im August 2021

    Check Point Research hat den Global Threat Index für August 2021 veröffentlicht. Formbook ist nun die am weitesten verbreitete Malware in Deutschland.

    mehr lesen: Top Malware im August 2021

  • Oberflächentechnik und IT in der Zulieferindustrie

    Oberflächentechnik und IT in der Zulieferindustrie

    Die 16. FMB – Zuliefermesse Maschinenbau findet vom 10. bis 12. November 2021 im Messezentrum Bad Salzuflen statt. Zu den Topthemen kürte Veranstalter Easyfairs die Oberflächentechnik und Digitalisierung.

    mehr lesen: Oberflächentechnik und IT in der Zulieferindustrie

  • Koexistenzmanagement von Funksystemen

    Koexistenzmanagement von Funksystemen

    Im September 2021 erscheint die Richtlinie VDI/VDE 2185 Blatt 2 ‚Funkgestützte Kommunikation in der Automatisierungstechnik – Koexistenzmanagement von Funksystemen‘. Wenn unterschiedliche Funksysteme bei Automatisierungsaufgaben unterstützen, ist mit einer gegenseitigen Beeinflussung…

    mehr lesen: Koexistenzmanagement von Funksystemen

  • Unternehmen zweifeln an Ransomware-Resilienz

    Unternehmen zweifeln an Ransomware-Resilienz

    Unternehmen verwalten heute mehr als zehn Mal so große Datenmengen wie noch vor fünf Jahren. Dabei befürchteten 62 % der Befragten in einer aktuellen Untersuchung von Dell Technologies, ihre Maßnahmen…

    mehr lesen: Unternehmen zweifeln an Ransomware-Resilienz

  • 71 Prozent der Firmen nutzen quelloffene Software

    71 Prozent der Firmen nutzen quelloffene Software

    Bitkom-Umfrage zu Open Source 71 Prozent der Firmen nutzen quelloffene Software In einer aktuellen Befragung des Bitkom gaben 71 Prozent der Teilnehmer an, frei verfügbare Programme im Unternehmen zu nutzen.…

    mehr lesen: 71 Prozent der Firmen nutzen quelloffene Software

  • MES zwischen On-Premise und Cloud-Betrieb

    MES zwischen On-Premise und Cloud-Betrieb

    Der MES-Anbieter Proxia Software kapselt Funktionen seiner Software, um Anwendern mehr Flexibilität beim Cloud-Betrieb ihres Produktionssteuerungssystems zu ermöglichen. Eine Datenvorverarbeitung im sogenannten Fog Layer soll durch eine geringere Anzahl an…

    mehr lesen: MES zwischen On-Premise und Cloud-Betrieb

  • Zwei Neuzugänge bei Igel

    Zwei Neuzugänge bei Igel

    Christiane Ohlgart und Kris Hamner verstärken das Management-Team von Igel. Ohlgart wird als neue Finanzchefin und Hamner als neuer Personalchef zum Executive Team in San Francisco stoßen.

    mehr lesen: Zwei Neuzugänge bei Igel

  • Einheitliche Standards für die Industrie 4.0

    Einheitliche Standards für die Industrie 4.0

    In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Forschungsprojekt InterOpera wollen Forscherinnen und Forscher zusammen mit der Industrie einheitliche Methoden zur Umsetzung der Verwaltungsschale in der Praxis erarbeiten.

    mehr lesen: Einheitliche Standards für die Industrie 4.0