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TechnikSmart Devices in der Produktion

Vom Consumer-Bereich in die Fabrik­hallen

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Monique Opetz

Monique Opetz

Freie Journalistin

Tablets, Smartphones und AR-Brillen werden die Maschinen­steue­rung in der digitalen Fertigung zukünftig stark verändern. Zwei Fraunhofer-Projektgruppen untersuchen mit Entwicklungs­part­nern und Unternehmen mögliche Anwendungen.

01. Februar 2018

Die Kommunika­tion zwischen Mensch und Maschine läuft aktuell überwiegend per Knopfdruck, Bedienpa­nels und Tastaturen. Laut Bitkom-Trendstudie „Digitali­sie­rung: Deutschland endlich auf dem Sprung?“ nutzen gerade einmal acht Prozent der deutschen Unternehmen Wearables wie Smartwat­ches oder Datenbrillen, um Arbeitsab­läufe zu verbessern. Die flexible, digitale Fertigung verlangt jedoch interaktive, mobile und intelligente Lösungen. Da liegt es nahe, auf Smart Devices zurückzu­greifen, die im Consumer-Bereich längst zum Alltag gehören. Nur wie lassen sich Smartphones, Smartwat­ches oder Tablets im industri­ellen Umfeld sinnvoll nutzen?

Mit dieser Frage beschäftigen sich das Fraunhofer FIT und IPA im Konsortium „SmartDe’s@Work“ seit Januar 2017. In dem zweijährigen Projekt sind auch die Entwicklungs­partner camLine und Vogler Engineering sowie die Anwender­un­ter­nehmen REHAU, biTTner Werkzeugbau, BKW Kunststoff und Federnfa­brik Dietz beteiligt. Zusammen entwickeln die Teams Anwendungs­fälle, in denen mobile Endgeräte eine zeit- und ortsunab­hän­gige Produkti­ons­steue­rung ermöglichen, etwa bei der Auftrags­frei­gabe oder der Bereitstel­lung von Betriebs­daten. In Echtzeit sollen so Produkti­ons­pro­zesse digital optimiert und die erforder­liche Prozessfle­xi­bi­lität in der Industrie 4.0 gewährleistet werden.

Vernetzungen schaffen

„Momentan sind die wenigsten Maschinen unterein­ander vernetzt und es gibt kaum integrierte Lösungen. Wir benötigen Integrati­ons­ar­chi­tek­turen, die Smart Devices mit Maschinen koppeln und eine Kommunika­tion in beide Richtungen ermöglicht“, erklärt Prof. Dr. Nils Urbach vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Informati­ons­technik FIT. Um Integrati­ons­hürden zu verringern und die Übertrag­bar­keit auf vielfältige Anwendungs­fälle zu ermöglichen, setzt das Konsortium auf Middleware. Eine der zentralen Herausfor­de­rungen sei es, dass sie unterschied­liche Smart-Device-Typen wie Tablets, Wearables oder Smartphones unterstützen müsse, um Maschinen anzubinden. Ebenso hänge es von den Maschinen ab, denn diese seien im Zweifel nicht für die Vernetzung vorgesehen.

„Maschinen­parks sind durchaus als sehr heterogen anzusehen. Es sind unterschied­liche Standards im Einsatz, die teilweise auch schon sehr alt sind“, erläutert er. Damit Maschinen und Produkti­ons­an­lagen über verschie­dene Smart Devices angespro­chen werden können, ist Vernetzung eine Grundvor­aus­set­zung. „Moderne Maschinen­her­steller bieten das bereits an, aber gerade der Mittelstand ist vielfach noch nicht so weit“, sagt Urbach.

Welche Smart Devices passen zu welchem Use Case?

„Grundsätz­lich ist es so: Je kleiner das Smart Device, desto tendenziell einfacher ist der Anwendungs­fall und rudimentärer sind die Funktionen, die darauf ausgeführt werden können. Die derzeit kleinsten Formen sind Wrist Bands oder Smart Watches. Diese können beispiels­weise genutzt werden, um Statusmel­dungen von Maschinen zu erhalten und anzuzeigen“, erläutert Urbach. Im Falle einer Maschinen­stö­rung könnten per Smartphone oder Tabletcom­puter Detailin­for­ma­tionen angezeigt werden, um schneller den passenden Techniker zu organisieren. Dank Foto- oder Filmaufnahmen des Defekts wissen diese bereits im Vorfeld, was zu tun ist. Reparatur­zeiten könnten so signifikant reduziert werden.

Wie sinnvolle Anwendungs­fälle tatsächlich aussehen könnten – damit setzt sich das Konsortium derzeit auseinander. Sobald es konkrete Use Cases gibt, beginnen die Entwickler mit der Programmie­rung einer adäquaten Middleware.

Potenzial sieht Urbach in Augmented Reality. Bei der Material­kom­mis­sio­nie­rung oder Bauteiler­ken­nung etwa, können Mitarbeiter mithilfe einer AR-Brille einschätzen, ob sie das richtige Material oder Bauteil gewählt haben. Die Brille unterstützt einerseits als Kontroll­in­stanz, andererseits übernimmt sie die Rolle eines Anleiters. So könnten komplexere Tätigkeiten ausgeführt werden, als dem Mitarbeiter vom Ausbildungs­grad möglich wären.

Stichwort Sicherheit

Bei all den Anwendungs­sze­na­rien sollte der Sicherheits­as­pekt nicht außer Acht gelassen werden, denn durch die Verwendung von Smart Devices und Apps steigt das Sicherheits­ri­siko für die Maschinen, wenn sie über schlecht gesicherte Netze angebunden sind.

Sind die Geräte und Anlagen nicht ausreichend geschützt, könnten Produkti­ons­ab­läufe oder vertrauliche Unterneh­mens­daten manipuliert werden. Mehrere aufeinander abgestimmte Schutzme­cha­nismen sind nötig, um einen Zugriffs­schutz auf das Netzwerk und die Systemin­te­grität zu gewährleisten. Urbach ist indes optimistisch: „Ich glaube nicht, dass wir an der Stelle einen Showstopper haben. Schnittstellen und Verbindungen müssen so gestaltet werden, dass sich kein Fremder mit einer Maschine verbinden kann. Dafür gibt es Sicherheits­me­cha­nismen und verschlüs­selte Verbindungen. In der Produktion werden Smart Devices in der Regel innerhalb des Firmennetz­werks genutzt, was das Risiko um ein Vielfaches minimiert.“

Welche Anwendungs­fälle das Konsortium „SmartDe’s@Work“ schließlich umsetzt, wird sich Ende 2019 zeigen. Dann nämlich sollen mit den Partnerun­ter­nehmen passende Lösungsstra­te­gien mithilfe eines Demonstra­tors in die Praxis umgesetzt werden.