Smart DevicesDatenbrillen und Co. – sinnvoll für Industrie-Prozesse? | mikkelwilliam
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.