Dieses Umsetzungsprojekt ist Bestandteil unseres Verbundprojektes Cloudanwendungen für die Fertigung bei welchem Industrie 4.0 Technologien länderübergreifend vernetzt werden.

Motivation:

Zur Steigerung von Produktivität, Effizienz und Produktqualität werden heutige Fertigungsprozesse und Anlagen nach einem adaptiven Konzept ausgelegt. Bei einer solchen adaptiven Prozessführung werden die sonst üblicherweise statischen Prozessparameter dynamisch im laufenden Prozess an veränderliche Umgebungseinflüsse angepasst. Um ausreichend schnell auf die gemessenen Änderungen im Prozess reagieren zu können, ist eine ausreichend schnelle Datenübertragung mit möglichst geringer Latenz unverzichtbar.

Zur Gewährleistung dieser Ansprüche werden kabelgebundene Übertragungsverfahren eingesetzt. Dies gilt auch für die Anbindung von Sensoren, die Kommunikation zwischen Rechen-und Regelungskomponenten sowie für die Rückführung der Regeldaten zur Maschinensteuerung. Aufgrund der benötigten Kabel sind solche Verfahren jedoch nicht überall, oder nur mit erhöhtem Aufwand, einsetzbar. Insbesondere wenn Systemkomponenten wie z. B. Sensoren auf rotierenden Teilen eingesetzt werden sollen, ist der Datentransfer zu den verarbeitenden Systemkomponenten zwingend kabellos zu gestalten.

Zielstellung:

Innerhalb des Projekts soll daher die Nutzung der neuen 5G-Übertragungstechnik in diesem Bereich angewendet werden. Vorteil dieses drahtlosen Übertragungsstandards ist die extrem geringe Latenz von nur etwa einer Millisekunde. Des Weiteren bietet das System bisher drahtlos unerreichte Übertragungsraten. 5G ermöglicht es somit, die notwendigen Übertragungscharakteristiken für Regelsysteme (Datenrate, Latenz) mit den Vorteilen einer drahtlosen Datenübertragung zu vereinen. Ziel ist es, die bisherige kabelgebundene Datenübertragung von der Sensorik zu den datenverarbeitenden Systemkomponenten an einer 5-Achsfräsmaschine zu ersetzen. Dazu soll in mehrere Schritten vorgegangen werden. Zunächst soll eine Emulation des Signals stattfinden, um die Verbindung sowie die Qualität der Datenübertragung zu simulieren. Anschließend soll eine Mess- und Regelplattform installiert werden, die die 5G-Übertragung von Sensor- und Messdaten der Maschine ermöglicht. Damit sollen vordergründig die Mehrwerte der Funktechnologie im Maschinen- und Anlagenbau geprüft und prototypisch validiert werden.

Vorgehen:

Die am Fraunhofer IPT vorhandene 5G Infrastruktur wurde dazu in Kooperation mit der Fa. Ericsson verwendet und weiterqualifiziert. Es wurde eine Struktur zur Aufnahme und Verarbeitung von Messdaten aus dem Fertigungsprozess und Rückführung abgeleiteter Maßnahmen konzeptioniert. Die Struktur wurde prototypisch anhand des Fräsprozesses für eine BLISK implementiert. Dies umfasste die Integration verschiedener Sensoren an der Maschine sowie die anschließende Transformation und Filterung der Daten für die Übertragung. Vor der eigentlichen Üertragung wurde diese simuliert, um Latenzen abzuschätzen und später validieren zu können. Ein nächster Schritt umfasst die Implementierung einer Mess- und Regelplattform zur Übertragung der Daten via 5G in eine Cloud- Umgebung am Standort Aachen.

Unternehmen

Marposs Monitoring Solutions

https://artis.de/ger/

Konsortialpartner

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTLogo Fraunhofer IPT

Ansprechpartner

Pierre Kehl
+49 241 8904 776
pierre.kehl@ipt.fraunhofer.de

 

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