Beim Schweißen die Industrie 4.0 ansteuern

Artikel, letzte Änderung: , Autor : stefan-lorz

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Im Schweißprozess der Zukunft ist alles miteinander vernetzt. Zentrales Element ist dabei die Schweißsteuerung. Damit sie mit anderen Geräten und Systemen vernetzt werden und kommunizieren kann, kommt bisher oft eine Middleware in Form eines Hardware-Gateways zum Einsatz. Bosch Rexroth macht nun dieses zwischengeschaltete Device überflüssig: die Intelligenz ist direkt in die Schweißsteuerung PRC7000 integriert. So ergibt sich für das Widerstandspunktschweißen eine Industrie 4.0-fähige „All-in-One“-Lösung, die als erste auf dem Markt die Protokolle MQTT und OPC UA vollständig in sich trägt. Dies ermöglicht Kosteneinsparungen sowie die einfache Umsetzung der Anforderungen an Vernetzung. Auf dieser Basis lassen sich zum Beispiel KI-Anwendungen umsetzen.

Beim Schweißen die Industrie 4.0 ansteuern

Im Schweißprozess fallen immense Datenmengen an. Diese können die Basis für Prozessoptimierung, Machine Learning und Wertschöpfung in der Industrie 4.0 bilden. Dafür müssen sie jedoch zunächst gesammelt, analysiert und weiterverarbeitet werden. Nur so entstehen qualifizierte, entscheidungsrelevante Informationen und es können automatisiert definierte Aktionen angestoßen werden.


Über das Protokoll OPC UA ist es möglich, Daten in die Cloud zu schicken, sie zu analysieren und dann Rückschlüsse in die Steuerung zu schreiben. Auf dieser Grundlage lassen sich beispielsweise Anwendungen mit Machine Learning oder künstlicher Intelligenz (KI) abbilden. Durch das Sammeln und Analysieren von Daten können die richtigen Schlüsse im Sinne des Machine Learning gezogen, Optimierungen umgesetzt und dadurch Kosten für die Qualitätskontrolle signifikant gesenkt werden.


Die Sprache der Industrie 4.0 sprechen


In der digitalen Fabrik nimmt der offene Kommunikationsstandard OPC UA einen zunehmend wichtigen Stellenwert ein. Er ist eines der wichtigsten Kommunikationsprotokolle für das IoT und entwickelt sich derzeit zum Industriestandard. OPC UA besitzt die Fähigkeit, Maschinendaten nicht nur zu transportieren, sondern auch maschinenlesbar semantisch zu beschreiben. Dies unterstützt KI- und Machine Learning-Anwendungen.

Bosch Rexroth bietet mit der Schweißsteuerung PRC7000 die erste Lösung dieser Art am Markt, die OPC UA vollständig integriert hat. Immer mehr automobilherstellende Unternehmen fordern dies – ebenso wie den Einsatz des offenen Netzwerkprotokolls MQTT.

Neben dem OPC UA-Server ist auch ein MQTT-Publisher vollständig in die PRC7000 integriert. Beide sind als Lizenz-Software erhältlich. MQTT ist auf Umgebungen mit niedriger Bandbreite und hoher Latenz ausgelegt. Es ist ideal geeignet, um enorme Datenmengen in Päckchen zu versenden. So werden bei einer Steuerung zum Beispiel bis zu 30.000 Schweißpunkte pro Tag gespeichert und versendet. Die Steuerung versendet die Daten dabei im JSON-Format – ein textbasiertes, selbstbeschreibendes Format, das vom Menschen interpretierbar ist.

Ein JSON-basiertes Protokoll ist außerdem PPMP, ein von Bosch entwickelter, neuer und offener Industriestandard zum Austausch von Daten in der vernetzten Industrie. Damit lassen sich zum Beispiel Manufacturing Execution Systeme (MES) wie der Nexeed Production Performance Manager (PPM) von Bosch anbinden. Bisherige Schweißsteuerungen waren auf Grund unzureichender Leistungsfähigkeit nicht für die Implementierung von Protokollen wie OPC UA und MQTT ausgelegt. Eine Middleware- bzw. Gateway-Software, die unter Umständen eine eigene Hardware benötigte, musste zwischen Device und Edge- oder Cloud-Layer geschaltet werden. Die Daten wurden von der Middleware abgeholt, aggregiert und abgeschickt.


Bei der PRC7000 kann komplett auf vermittelnde Hardware verzichtet werden, da OPC UA und MQTT direkt in die Steuerung integriert sind. Für die automatisierte Fabrik der Zukunft ist Datenintegrität fundamental wichtig. Daher ist es notwendig, dass Daten zertifikatsbasiert verschlüsselt werden können.


IoT-Connectivity als Voraussetzung für Industrie 4.0


Die neue Schweißsteuerungsgeneration PRC7000 bringt also mit den Schnittstellen MQTT und OPC UA die für die Industrie 4.0 erforderliche IoT-Connectivity mit. Sie besitzt aber noch weitere Fähigkeiten für Vernetzung und intelligente Anwendungen. Als hochperformante Hardware verfügt die PRC7000 über die erforderliche Leistungsfähigkeit, um KI-Use Cases abbilden zu können.


Die Industrie 4.0-Funktionalitäten der PRC7000 unterstützen zahlreiche Use Cases und neue Geschäftsmodelle. So können zum Beispiel kleine maschinenherstellende Unternehmen mit dem OPC UA-Zugriff einfach eine eigene Bedienoberfläche entwickeln und zur Verfügung stellen. Oder es lassen sich Trends für Anlagenstillstände oder Fehlerursachen identifizieren, Predictive-Anwendungen umsetzen und somit Prozessoptimierungen vornehmen sowie Kosten sparen.