Als Partner der Industrial Connectivity entwickelt Weidmüller einerseits, in einem Projekt mit Hochschulpartnern ein selbst korri­gierendes Stanz-Biege-Werkzeug für die Produktion, andererseits offeriert Weidmüller innovative Ethernet-Produkte für die Fabrik der Zukunft.

Gefördert vom Bundesministerium für Forschung und Entwicklung, entstehen im Rahmen des ostwestfälisch-lippischen Spitzenclusters „it’s OWL“ Innovationen für intelligente, vernetzte Produktionssysteme. In einer Kooperation zwischen Weidmüller und den Universitäten Paderborn und Bielefeld ist das Projekt „Self X Pro“ entstanden. Als Ansatz in Richtung des „Internets der Dinge“ entwickelt Weidmüller mit den Forschungspartnern eine Lösung für die Selbstoptimierung von Stanz-Biege-Maschinen, mit der Unregelmäßigkeiten im Produktionsprozess eigenständig korrigiert werden sollen. Das Ziel: ressourcensparende Produktion durch minimale Materialverluste und Steigerung der Qualität durch optimale Prozessparameter. Die Selbstoptimierung ermöglicht darüber hinaus eine weitere Miniaturisierung der Weidmüller Produkte und eröffnet die Realisation von völlig neuen Produktinnovationen, bei bestmöglicher Qualität.

SCOPE: Wie unterstützt Weidmüller seine Kunden bei der Umsetzung von Industrie 4.0?

Köster: Der Begriff Industrie 4.0 steht für die Nutzung von Informations- und Kommuni­kati­onstechnologien für die Produktion und Automation. Digitalisierung und Vernetzung der Prozesse von der Unternehmens­leitebene bis zum Sensor, Aktor sowie dem Werkstück, selbst über Grenzen einer Fabrik und eines Unternehmens hinaus, ver­sprechen signifikante Wertschöpfungs­potenziale. Der Kern liegt in der Flexibilitäts- und Effizienzsteigerung und zwar im Produktionsprozess gleichwie im Engineering der Produkte und Produktions­anlagen. Essenzielle Anforderungen produzierender Unternehmen sind dabei eine hohe Verfügbarkeit der Fertigungs­prozesse, um Pro­duktionsanlagen bestmöglich auszulasten, und das Sicherstellen der Wettbewerbs­fähigkeit. Störungen oder gar Ausfälle solcher Anlagen ziehen zumeist hohe Folge­kosten nach sich. Industrie 4.0 schafft hierbei die Basis für Technologien und Lö­sungen, die produzierende Unter­nehmen in die Lage versetzen, Ineffizienzen sowie drohende Störungen in ihrer Fertigung frühzeitig zu erkennen. Und zwar so recht­zeitig, dass sie handeln können, bevor ein Ausfall eintritt. Die Begriffe Condition Monitoring und Diagnose vereinen verschiedene Technologien, die den Zustand von Prozessen und Produktionsanlagen kontinuierlich überwachen, Änderungen erken­nen und Hinweise zu ihrer Optimierung geben. Weidmüller offeriert dafür aufeinander abgestimmte Systemlösungen. Die Systemlösungen bestehen aus Netzwerkkompo­nenten, dem Remote I/O-Sys­tem u-remote inklusive integriertem Webserver, zusätzlichen kommuni­kati­onsfähigen Automatisierungskomponenten und nicht zu­letzt der webbasierten Fernwartungs-Lösung u-link. u-link dient der individuellen Gestaltung von Fern­wartungslösungen und steht als Synonym für höhere Maschinenverfügbarkeit, verein­fachten Service und gesteigerte Anlagenproduktivität. Denn je umfassender Fernwartungslösungen von Maschinen und Anlagen konzipiert sind, desto komplexer und zeitaufwändiger gestaltet sich zumeist ihr Management. Heraufordernd ist ei­nerseits die zielgerichtete und abgesicherte Funktionsanbindung an die vorhande­nen IT-Systeme, andererseits existieren zuneh­mend global vernetzte Anlagen. Für viele Anwender ist beides eine große Hürde. u-link, ausgelegt als webbasierte Fernwartungslösung, überzeugt durch den einfachen, schnellen und sicheren Zu­griff auf Maschinen und Anlagen. Die intuitiv bedienbare Oberfläche von u-link lässt sich anlagenbezogen einfach konfigurieren und gemäß den eigenen Struktu­ren zügig zuschneiden. Neben einem innovativen Cloud-Service auf gesicherten und hoch­verfügbaren Servern in Deutschland, steht mit u-link außerdem eine On­line-Platt­form mit gesi­cherten „Container“ bereit, das heißt die Daten sind vor dem Zugriff von Dritten geschützt.

SCOPE: Können Sie kurz ein oder einige konkrete, bereits realisierte Kundenbeispiele anreißen, bei denen Weidmüller erste Schritte in Richtung Industrie 4.0 begleitet hat?

Köster: Ich kann gleich mehrere Beispiele anführen, möchte mich aber auf zwei beschränken und diese etwas weiter ausführen:

Beispiel 1: Energieeffiziente Prozessoptimierung

Beim Demonstrator „Energieeffiziente Prozessoptimie­rung durch Condition Monitoring und Diagnose“ handelt es sich um eine handelsübliche Spritzguss­maschine, die mittels kommunikationsfähiger Komponenten in ein Industrial Ethernet Produktions- und Fertigungsnetzwerk eingebunden ist. Der integrierte Power Monitor misst und erfasst alle relevanten elektrischen Kenngrößen über die Ma­schine und macht sie dem Energiemanagementsystem verfügbar. Kommuni­kationsfähige Signalkonverter vom Typ ACT20C wandeln analoge Maschinendaten in digitale Daten, die anschließend in einer Cloud bereitgestellt und analy­siert werden. ACT20C Module lassen sich dank ihrer Kommunikations-Schnitt­stelle in Industrial Ethernet-Strukturen einbinden. Das Besondere hierbei ist, dass die Signalkonverter neben den typischen Funktionen wie Signalerfassung, -aufbe­reitung, -nor­mierung und -ausgabe umfangreiche Diagnosefunktionen bereitstel­len. Die anschließende Datenübermittlung in eine Cloud gestattet den Abgleich von Produktions- und Fertigungsdaten sowie weiteren Informationen, etwa ak­tuelle Energiepreise, und verschafft somit durchgängige Transparenz über alle Pro­duktionsdaten. Weiterer Vorteil: ACT 20 C-Signalkonverter lassen sich via Ethernet-Schnittstelle direkt in bestehende Industrial Ether­net-Strukturen einbinden.

Beispiel 2: Infrastrukturbox zur Verteilung von Energie, Signalen und Daten

Ein weiteres Beispiel ist die Rea­lisierung einer Infrastrukturbox zur Verteilung von Energie, Signalen und Daten in zukünftigen modularen Industrie 4.0-Anlagen, sie berücksichtigt höchste An­forderungen an die Datensicherheit. Dieses Projekt setzt Weidmüller im Konsortium der Smart Factory KL e.V. um, einer herstellerunabhän­gigen Technologie-Initiative am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intel­ligenz (DFKI). Weidmüller baut die Box in Zusammen­arbeit mit Belden/Hirschmann auf. Dank der Plug-and-play-Fähigkeit, der Pass­genauigkeit für verschie­denste An­lage-Topologien sowie der integrierten Energie­messung mittels Weidmüller Kompo­nenten lässt sich eine flexible und transparente Infrastrukturlösung aufbauen – und entspricht damit exakt den Kernbedürfnissen einer gemäß Industrie 4.0 gestalteten wandlungsfähigen Produktion.

Die SmartFactoryKL verdeutlicht eine smarte Infrastruktur, also eine modulare, herstellerübergreifende Produktionsanlage, welche die zentralenAspekte von Industrie 4.0 in der Praxis umsetzt. Ihr Fokus liegt auf der Vernetzung heterogener Systeme verschiedener Hersteller durch gemeinsame Standards. Verdeutlicht wird ebenso, wie sich durch geeignete Migrationsstufen zentrale Aspekte von Industrie 4.0 bereits heute realisieren lassen.

SCOPE: Smart Factory erfordert auch von den Mitarbeitern neue Qualifikationen. Wie bereiten Sie Ihre Mitarbeiter und die Mitarbeiter Ihrer Kunden auf diese Anforderungen vor?

Köster: Wir beschäftigen uns intensiv mit den Herausforderungen der Zukunft und der zunehmenden Vernetzung globaler Märkten. Es ist daher wichtiger denn je, auch mit Blick auf die Mitarbeiterqualifizierung, offen für Neues zu sein. Wir haben in der „Weidmüller Akademie“ bereits unser Aus- und Weiterbildungskonzept auf das Zukunftsthema „Industrie 4.0“ ausgerichtet und versuchen, unsere Mitarbeiter so früh wie möglich für das Thema zu begeistern. Eines der Stichwörter, die in der Zukunft deutlich an Bedeutung gewinnen werden, ist das Thema lebenslanges Lernen – und daran arbeiten wir! Ein weiteres Thema ist Interdisziplinarität.

Bei Industrie 4.0 ist ein fachübergreifendes Wissen, Verständnis für die Arbeits- und Denkweisen, korrespondierender Disziplinen und Denken in übergreifenden Prozessen wichtig. Diese Denkmuster gilt es weiter zu entwickeln und auszubauen, denn der Mitarbeiter muss zusätzlich zu seiner jeweiligen Fachkompetenz mit Spezialwissen mehr Systemwissen aufbauen. Bei den Lernmustern geht es mehr und mehr in Richtung informelles und interaktives Lernen, das via Tablet oder Smartphone überall und zu jeder Zeit stattfinden kann. Neue Multimedia-, Social-, Media- und Cloud- Technologien werden das Lernen weiter verändern und revolutionieren. Arbeit und Lernen wird mehr verschmelzen und sich „auf dem Laufenden halten“ zur Routine.

Für die Mitarbeiter von unseren Kunden offerieren wir in der „Weidmüller Akademie“ diverse Kurse und Weiterbildungen, die diese besuchen können. Die Aus- und Weiterbildung wird zukünftig noch persönlicher auf den jeweiligen Mitarbeiter zugeschnitten, also zentriert sein. Anders als früher wird heute 60 bis 70 Prozent des Wissens in praktischen Übungen vermittelt. Dabei werden die Module individuell nach Art eines Baukastens zusammengestellt, je nach dem, wo der Schulungsbedarf des Mitarbeiters liegt. Mit dieser Matrix-Systematik lässt sich Wissen sukzessive in die Tiefe und in die Breite ausbauen.

SCOPE: Mit welchen aktuellen Lösungen, Produkten und Services begleitet Weidmüller den Wandel zur Fabrik der Zukunft?

Köster: Heute gilt es für produzierende Unternehmen, sich immer schneller auf ver­änderte Kundenwünsche einzustellen. Für die notwendige Flexibilität sorgen hierbei ein steigender Automatisierungsgrad sowie eine sukzessive steigende Be­deutung der Software mit entsprechend höherem Anteil. Resultat sind komplexere Anlagen, die verstanden, beherrscht und gewartet werden müssen. Neben höherer Produkti­onsflexibilität steigen auch die Produktivitätsanforderungen eines Maschi­nenparks, als besonders zeit- und kostenträchtig erweisen sich ungeplante Still­stände. Das Wartungspersonal greift bei komplexen Anlagen und Maschinen im Störfall auf Spezialisten des Herstellers zurück. Die kosten- und zeitintensivste Va­riante ist ein Besuch vor Ort – heute gibt es hoch effiziente Alternativen: Mit der Fernwartungs­lösung von Weidmüller können Anlagenhersteller ihren Kun­den nun maßge­schneiderte Services bieten, die auf den gesamten Le­benszyklus einer Maschine abzielen. Dazu gehört ein schneller Support bei der Fehlerbehe­bung, bei Fragen zur Bedienung, Prozessoptimierung und Instandhal­tung von Ma­schinen oder An­lagen.

Die Weidmüller Systemlösungen bestehen aus Netzwerkkompo­nenten wie Industrial Security Router und Ethernet Switche, das Remote I/O-Sys­tem u-remote inklusive integriertem Webserver für detaillierte Systemdiagnosen, zusätzliche kommunikationsfähige Automatisierungskomponenten und nicht zu­letzt die webbasierte Fernwartungs-Lösung u-link. Einige der Systemlösungen lassen sich kundenindividuell konfigurieren, beispielsweise das u-remote System.

Zu prägnanten Vorteilen des u-link Portals zählen eine abgesicherter Remote-Zu­gang, eine flexible Systemstruktur, ein effizientes Management, eine schnelle Ferndiagnose gleichwie ein beschleunigter Anlagenservice. Für den sicheren Re­mote-Zugang dient ein Webportal mit integriertem VPN-Rendezvous-Server in Deutschland, ein Router mit integrierter SPI-Firewall (stateful inspection), die Au­thentifizierung durch x.509 basierte Zertifikate (OpenVPN mit SSL-Verschlüsse­lung) und die manuelle Zugriffsfreigabe an der Maschine.

Ferndiagnosen von Maschinen oder Anlagen erfolgen mit dem u-link Portal nicht nur schnell, sondern ganzjährig rund um die Uhr, außerdem besteht ein direkter Zugriff auf alle TCP/IP-basierten Geräte. Vertiefende Analysen aus der Ferne er­möglichen integrierte Diagnosewerkzeuge wie beispielsweise der u-remote Web­server. Die Weidmüller Fernwartungslösung gestattet einen beschleunigten Anla­genservice, dass Nutzer einen direkten Fernzugriff auf alle Systemfunktionen vor Ort haben und sie die Konfigurationen sowie Programme anpassen und Firmware-Updates einspielen können.

SCOPE: Wie engagiert sich Weidmüller für die Standardisierung von Industrie 4.0?

Köster: Die vierte industrielle Revolution ist ein komplexes Thema und verlangt Abstimmungen zwischen Industrieverbänden und Politik. Dazu tauschen wir uns in Verbänden aus und engagieren uns in unterschiedlichen Gremien - mit dem Ziel, die Entwicklungen rund um das Thema Industrie 4.0 aktiv voranzutreiben. Dazu zählen die Plattform Industrie 4.0, der ZVEI Führungskreis Industrie 4.0, der ZVEI-Arbeitskreis Systemaspekte, acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften sowie die VDI Fachausschüsse, wie etwa „Cyber Physical Systems“ oder die Arbeitsgruppe 'Devicenet of Things' in der ODVA.

SCOPE: Gehen Sie dazu auch unternehmensübergreifende Kooperationen ein?

Köster: Unternehmensübergreifend sind wir in der Smart Factory KL e.V., einer herstellerunabhän­gigen Technologie-Initiative aktiv und arbeiten dort gemeinsam mit Partnern an der Umsetzung von Industrie 4.0 Technologien. In dem Verein, in dem auch wir Mitglied sind, engagieren sich derzeit 38 Unternehmen aus verschiedenen Industrien. Zusammen testen sie mit der Technischen Universität Kaiserslautern und dem Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) neue Konzepte, Standards und Lösungen, welche die zukünftigen Grundlagen für eine hochflexible Automatisierungstechnik bilden.