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.



  • Kommissionierroboter intelligenter machen

    Kommissionierroboter intelligenter machen

    Wo Güter hergestellt, gelagert, sortiert oder verpackt werden, wird auch kommissioniert: einzelne Waren werden Kisten oder Kartons entnommen und neu zusammengestellt. Im Rahmen des Forschungsprojekts Flairop wird daran gearbeitet, Kommissionierroboter…

    mehr lesen: Kommissionierroboter intelligenter machen

  • Produktionserwartungen steigen leicht

    Produktionserwartungen steigen leicht

    In der aktuellen Konjunkturumfrage des Ifo Instituts legen die Juni-Produktionserwartungen im Verarbeitenden Gewerbe zu – allerdings nur um einen Punkt im Vergleich zum Mai.

    mehr lesen: Produktionserwartungen steigen leicht

  • Neuer CEO bei EfficientIP

    Neuer CEO bei EfficientIP

    Norman Girard ist neuer CEO von EfficientIP und tritt die Nachfolge von David Williamson an, der sich in den Ruhestand verabschiedet.

    mehr lesen: Neuer CEO bei EfficientIP

  • Mehr als 5.000 Infektionsversuche durch Revil

    Mehr als 5.000 Infektionsversuche durch Revil

    Durch einen Angriff der Ransomware-Gruppe Revil musste u.a. eine schwedische Supermarktkette vorübergehend mehr als 800 Filialen schließen. Laut einer Analyse des Softwareanbieters Kaspersky gab es weltweit mehr als 5.000 Infektionsversuche…

    mehr lesen: Mehr als 5.000 Infektionsversuche durch Revil

  • CO2 als Rohstoff in industriellen Kreisläufen

    CO2 als Rohstoff in industriellen Kreisläufen

    Treibhausgas-Emissionen zu reduzieren ist eine große Herausforderung. Bei den anthropogenen Treibhausgasemissionen gehört CO2 aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen sowie aus industriellen Prozessen zu den Hauptverursachern des Treibhauseffekts. Auf der…

    mehr lesen: CO2 als Rohstoff in industriellen Kreisläufen

  • SSI Schäfer und Swan bündeln SAP-Kompetenzen

    SSI Schäfer und Swan bündeln SAP-Kompetenzen

    SSI Schäfer wird Mehrheitseigner des Logistik-Spezialisten Swan. Im Zuge der Vereinbarung übernimmt Swan alle Mitarbeiter des SSI-SAP-Geschäftsbereichs.

    mehr lesen: SSI Schäfer und Swan bündeln SAP-Kompetenzen

  • Neues Verfahren trennt Aluminium-Verbundwerkstoffe

    Neues Verfahren trennt Aluminium-Verbundwerkstoffe

    In Deutschland landen jährlich rund 18,7Mio.t Verpackungen im Abfall. Durch neue Technologien ist es nun möglich, Aluminium-Verbundwerkstoffe in ihre Einzelteile zu zerlegen. Hochleistungsfähige Klebstoffe unterstützen diesen Prozess.

    mehr lesen: Neues Verfahren trennt Aluminium-Verbundwerkstoffe

  • Avanade ernennt Annika Grosse zum Data & AI Lead

    Avanade ernennt Annika Grosse zum Data & AI Lead

    Annika Grosse soll bei Avanade als Data & AI Lead für Europa die Angebotsentwicklung für Azure-KI leiten.

    mehr lesen: Avanade ernennt Annika Grosse zum Data & AI Lead

  • Autobauer blicken bescheidener in die Zukunft

    Autobauer blicken bescheidener in die Zukunft

    Nach aktuellen Zahlen des Ifo Instituts beurteilen die deutschen Autobauer ihre Geschäftslage derzeit so gut wie seit August 2018 nicht mehr. Bei den Erwartungen zeigen sich die Unternehmen jedoch verhaltener.

    mehr lesen: Autobauer blicken bescheidener in die Zukunft

  • Auftragseingang im Maschinen- und Anlagenbau wächst erneut

    Auftragseingang im Maschinen- und Anlagenbau wächst erneut

    Die Maschinen- und Anlagenbauer konnten im Mai ihre Auftragsbücher erneut füllen. Insgesamt verbuchte die Branche einen Zuwachs der Bestellungen von real 47 Prozent zum – vergleichsweise schwachen – Vorjahr.

    mehr lesen: Auftragseingang im Maschinen- und Anlagenbau wächst erneut

  • Security-Check für Unternehmen

    Security-Check für Unternehmen

    Produzierende Unternehmen, die ihre Maschinen und Anlagen vernetzen, sind durch Sicherheitslücken und Angriffe auf ihre IT-Infrastruktur oftmals gefährdet. Wissenschaftler möchten nun in einem AiF-geförderten Forschungsprojekt gemeinsam mit kleinen und mittleren…

    mehr lesen: Security-Check für Unternehmen

  • 6G-Forschung für die Zukunft

    6G-Forschung für die Zukunft

    Unter Koordinierung des DFKI forschen im Projekt Open6GHub 17 Projektpartner bereits an der nächsten Mobilfunkgeneration 6G.

    mehr lesen: 6G-Forschung für die Zukunft