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.



  • Werner Rieche wird Vice President DACH bei OpenText

    Werner Rieche wird Vice President DACH bei OpenText

    Von 2001 bis 2015 war Werner Rieche bereits für OpenText tätig. Nun kehrt er als Vice President DACH zum Softwareunternehmen zurück.

    mehr lesen: Werner Rieche wird Vice President DACH bei OpenText

  • 6 Steuertipps für Unternehmen

    6 Steuertipps für Unternehmen

    Aufgrund der Corona-Krise wurde eine Reihe von Steuergesetzen zugunsten von Unternehmen geändert. So können vor allem KMU unter anderem von Sonderabschreibungen, einer Verlängerung der Frist für den Investitionsabzugsbetrag sowie von…

    mehr lesen: 6 Steuertipps für Unternehmen

  • In fünf Phasen gegen Hacker

    In fünf Phasen gegen Hacker

    Angriffe mit Ransomware sind weit verbreitet und laut einer TÜV-Rheinland-Umfrage sehen sich rund 30 Prozent der darin Befragten Sicherheitsexperten, nicht ausreichend gegen eine solche Attacke gerüstet.

    mehr lesen: In fünf Phasen gegen Hacker

  • Ende 2021 wieder auf Vorkrisenniveau

    Ende 2021 wieder auf Vorkrisenniveau

    Die zweite Corona-Welle hat den Wirtschaftsaufschwung des Sommers ausgebremst, doch die Entwicklung mehrerer Impfstoffe macht Hoffnung: So geht die Konjunkturprognose des Instituts der Deutschen Wirtschaft (IW) davon aus, dass das…

    mehr lesen: Ende 2021 wieder auf Vorkrisenniveau

  • Umfrage unter Deutschlands Ingenieuren 

    Umfrage unter Deutschlands Ingenieuren 

    Die deutschen Ingenieure blicken skeptisch auf das Jahr 2021. In einer Befragung des VDI Wissensforums gibt mehr als die Hälfte der befragten Ingenieure an, dass sich die Auftragslage im eigenen…

    mehr lesen: Umfrage unter Deutschlands Ingenieuren 

  • Neuer Westeuropachef bei Universal Robots

    Neuer Westeuropachef bei Universal Robots

    Andrea Alboni leitet seit dem 1. Dezember die Region Westeuropa für Universal Robots (UR). Damit übernimmt Alboni die Führung in einem der nach Unternehmensangaben wichtigsten Absatzmärkte von UR.

    mehr lesen: Neuer Westeuropachef bei Universal Robots

  • Blick in die Zukunft ist zuversichtlicher

    Blick in die Zukunft ist zuversichtlicher

    Mit einem Plus von 16 Punkten sind die ZEW-Konjunkturerwartungen im Dezember auf 55 Index-Punkte gestiegen. Die aktuelle Lage wird jedoch schlechter eingeschätzt als im Vormonat.

    mehr lesen: Blick in die Zukunft ist zuversichtlicher

  • Warenstau im Reich der Mitte

    Warenstau im Reich der Mitte

    Warentransporte von China nach Europa sind derzeit mit deutlich höheren Kosten als verbunden, als noch vor einigen Wochen. Containerschiffe sind ausgebucht, in der Luftfracht fehlen Kapazitäten und Waggons für Bahntransporte…

    mehr lesen: Warenstau im Reich der Mitte

  • Dassault Systèmes übernimmt alle Anteile von NuoDB

    Dassault Systèmes übernimmt alle Anteile von NuoDB

    Um die Weiterentwicklung seiner 3DEexperience-Plattform im Bereich Cloud und Data Science voranzutreiben, hat Dassault Systèmes das US-Unternehmen NuoDB übernommen.

    mehr lesen: Dassault Systèmes übernimmt alle Anteile von NuoDB

  • Modulare Sicherheit für modulare Produktionsanlagen

    Modulare Sicherheit für modulare Produktionsanlagen

    Die Industrie 4.0-Inititative SmartFactory-KL hat ein Whitepaper zur Absicherung von modularen Produktionsanlagen veröffentlicht. Die Grundlage für das Papier bildet ein ebenfalls modular aufgelegtes Safety-Konzept, das seit 2018 entwickelt wird.

    mehr lesen: Modulare Sicherheit für modulare Produktionsanlagen

  • Mehr Budget für mehr Digitalisierung

    Mehr Budget für mehr Digitalisierung

    Die Digitalisierung von Prozessen ist die Nummer-1-Priorität, wenn es um den Einsatz des IT-Budgets geht. Knapp die Hälfte im Rahmen einer Capgemini-Studie befragten Unternehmen will die Budgets im kommenden Jahr…

    mehr lesen: Mehr Budget für mehr Digitalisierung

  • Maschinen- und Anlagenbau trotzt der Krise

    Maschinen- und Anlagenbau trotzt der Krise

    Die Unternehmen im Maschinen- und Anlagenbau werden das Krisenjahr 2020 mit deutlichen Minusraten abschließen, die aber nicht so heftig ausfallen, wie erwartet. „Für nicht wenige Betriebe dürfte dieses Jahr im…

    mehr lesen: Maschinen- und Anlagenbau trotzt der Krise