INDUSTRIEKOMPETENZ IN AUTOMATISIERUNG UND ELEKTRONIK

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1 INDUSTRIEKOMPETENZ IN AUTOMATISIERUNG UND ELEKTRONIK

2 2 Durch Digitalisierung zur optimierten Produktion Preiml Harald HEITEC AG Werner von Siemens Str. 61 D Erlangen

3 DIE HEITEC-GRUPPE Die HEITEC-Gruppe steht für Industriekompetenz in Automatisierung und Elektronik und bietet Lösungen, Produkte und Dienstleistungen mit den Inhalten Software, Mechanik und Elektronik Über 30 Jahre Erfahrung im Engineering Über hochqualifizierte Mitarbeiter in der HEITEC- Gruppe Über 20 Standorte im In- und Ausland Unser Ziel: Steigerung der Produktivität unserer Kunden durch Optimierung von Produktion und Produkten Quelle: HEITEC 3

4 KERNKOMPETENZEN SOFTWARE MECHANIK ELEKTRONIK AUTOMATISIERUNG ELEKTRONIK Optimierung der Produktion zur Steigerung der Produktivität Entwicklung und Fertigung von Systemlösungen zur Optimierung kundenspezifischer Produkte 4

5 GESCHÄFTSAKTIVITÄTEN AUTOMATISIERUNG PRODUKTIONS- SYSTEME MESS- UND PRÜFTECHNIK ELEKTRONIK ENERGIETECHNIK Leittechnik HMI, M2M-Kommunikation Basisautomatisierung Antriebstechnik Digitales Engineering Qualifizierung, Validierung Roboterautomation Montagelösungen Produktionsmaschinen Röntgenprüfanlagen Mess- und Prüftechnologien Automatisierte Prüfeinrichtungen Baugruppen- und Komponententest Oberflächenvermessung Embedded Systeme: Elektronik-Entwicklung (Board-Design, Embedded-Software) Elektronik-Fertigung Gehäusetechnik Schaltanlagen Leittechnik Schutztechnik Netzanbindung Systemintegration Materialprüfung Anlagensupport 5

6 Automatisierung Energietechnik Fertigung Maritime Solutions Niederlassung Kiel: Struktur HEITEC Kiel Engineering Solutions - Stromlaufplanengineering - Softwareerstellung SPS - Visualisierung WinCC - Antriebstechnik - Dokumentationserstellung - Konzepte - Inbetriebnahme - Mittelspannungstechnik - Trafoanschlüsse - MS-Anlagenerrichtung - Installationstechnik - Bauleitung - Schutztechnik - IBS und Service - Bahntechnik / Modulbau - Schiffbauverteilungen - NS-Anlagen bis 4000 A - Automatisierungsschränke - Schaltschrankbau ab Losgröße 1 - Powersysteme - Kabelrouting - Navigation - Kommunikation - Pulte - Systemintegration

7 INDUSTRIE 4.0!? WAS IST DAS? WARUM? WAS BRINGT DAS? WO KAUF ICH DAS? 8

8 Quelle: Forschungsunion Wirtschaft Wissenschaft, 2012

9 2008 MAVUS: ARBEITSDEFINITION CYBER-HUMAN SYSTEMS BEI 'CYBER-HUMAN SYSTEMS' HANDELT ES SICH UM VERTEILTE, MITEINANDER VERNETZTE UND AUCH MIT CPS (ZEITLICH DETERMINISTISCH) KOMMUNIZIERENDE MENSCHEN MIT (MOBILEN) COMPUTERN, WELCHE DIE PROZESSE DER REALEN, PHYSISCHEN UND VIRTUELLEN WELT ÜBERWACHEN UND STEUERND BZW. REGULIEREND AUF DIESE EINWIRKEN. SIE ZEICHNEN SICH ZUDEM HÄUFIG DURCH EINE HOHE ADAPTABILITÄT UND DIE FÄHIGKEIT ZUR BEWÄLTIGUNG KOMPLEXER AUFGABEN AUS. 10

10 2011/12 SPS-IPC-DRIVES: KINECT UND 3D VISUALISIERUNG

11 FILM MIT KINECT UND 3D-VISUALISIERUNG

12 HEITEC UND INDUSTRIE

13 AUTOMATISIERUNG THEMA HEUTE: INDUSTRIE 4.0 HEITEC 4.0 schneller zur vernetzten Produktion Methodik im Engineering - Entwicklung virtueller Maschinen - Virtuelle Inbetriebnahme - Reale Inbetriebnahme am virtuellen Modell - Digitale Anlagen- und Prozessplanung Monitoring von Anlagen, Produktionsprozessen und Qualität - Datenerfassung und Vereinheitlichung über Gateways - Datenspeicherung und Analyse - Individualisiertes und mobiles Monitoring - Optimierung von Prozessen und Anlagen Horizontale und vertikale IT-Integration Embedded Systeme für dezentrale Intelligenz Aus Daten werden Informationen, aus Informationen wird Wissen 14

14 MOTIVATION - INDUSTRIE 4.0 Komplexität der Aufgaben nimmt zu Time to Market spielt eine noch größere Rolle Zunehmender Ingenieurmangel in den nächsten Jahren in Deutschland Einarbeitung neuer Mitarbeiter muss effektiver sein Cyber Physical Systems nehmen zu Inbetriebnahme- und Serviceunterstützung vom Büro aus muss möglich sein

15 ENGINEERING UND INBETRIEBNAHME VON VIRTUELLEN MASCHINEN

16 HERAUSFORDERUNGEN VIRTUELLE MASCHINE Anforderungen an technisch innovativen Lösungen nehmen zu Produkte mit Losgröße eins zu Bedingungen der Serienfertigung Typenvielfalt Produkte der Zukunft sollen auf den Anlagen fertigbar sein Druck auf Termine und Kosten nimmt zu Aufgabenstellungen ändern sich während des Projektphase

17 ZIELE VIRTUELLE MASCHINE Inbetriebnahmezeit/2 Effektivere Spezifizierung der Aufgabenstellung Erhöhung des Standardisierungsgrades Verbesserung der Softwarequalität Stabile und nachvollziehbare vereinbarte Abnahmekriterien Optimale Voraussetzungen für Service und Wartung Ausbildung und Einarbeitung von Mitarbeitern Ansammlung von Prozess-Know-How (Funktionen)

18 ERFAHRUNGEN Seit mehr als zehn Jahren beschäftigen wir uns mit diesem Thema 2006/08 Einstieg erfolgte durch Diplomarbeiten 2009 Parallel Entwicklung zu ersten Projekten (Montageanlage für Photovoltaikanlagen, Räderprüfanlage) 2010 Einsatz in einem Retrofitprojekt Sicherstellung der Inbetriebnahmezeit 2011 Einsatz in Neuprojekten für Montagelinien 2012 Einsatz um Verkürzung der Engineeringzeit um 6 Wochen zu erfüllen (EMAG-Projekt) 2015 Erstmalige Entwicklung von digitalen Modellen für Kunden um deren Software in Betrieb zu nehmen 2016 Einführung der Methodik digitales Engineering bei Kunden

19 ERFAHRUNGEN BEI DER EINFÜHRUNG KILLERARGUMENTE Aufbrechen der vorhandenen Paradigmen ( Changemangement ) Es ist sehr aufwendig die die Modelle zu erstellen Bei einem Serienmaschinenhersteller kann ich mir das sehr gut vorstellen Bei uns ist jede Anlage ein Unikat Das kann ich auf der Bausteller schneller lösen Hat nichts mit der Realität zu tun Ich weiß was ich tue ich kenne mich aus

20 FILM VIRTUELLE INBETRIEBNAHME

21 Qualität Qualität METHODIK IM ENGINEERING von der Planung bis zum technischen Detail Produktionsanlauf Sichern! Planung Digitales Engineering, Simulation Entwicklung/ Konstruktion Virtuelles Modell Anlagen-/ Maschinensoftware Fertigung Montage/ Installation 1. Risikobetrachtung, 2. Taktzeitanalyse 3. Virtuelle Inbetriebnahme Inbetriebnahme Qualitätssteigerung Konventioneller Prozess Zeit Zeitgewinn Planung Konstruktion Mechanik Konstruktion Elektrik Fertigung Maschine/Anlage Zeit Entwicklung/ Konstruktion Software Montage/Installation Zeit=Kosten Qualität??? Inbetriebnahme Troubleshooting Quelle: HEITEC AG

22 WIE IST DIE AKTUELLE SITUATION AM MARKT?

23 Digitales Round Trip Engineering im Lebenszyklus einer Anlage Digitales Engineering in der Planung und Entwicklung Service und Wartung Retrofit KVP Betrieb der realen Anlage Wissen Informationen Daten Innovation: Wissen digital vorhalten und in den Prozessen verfügbar machen 25

24 MONITORING UND IT-INTEGRATION VON MASCHINEN UND ANLAGEN

25 Horizontale und vertikale IT-Integration - schneller zur vernetzten Produktion Digitales Engineering in der Planung und Entwicklung Service und Wartung Retrofit KVP Betrieb der realen Anlage Betrieb der realen Anlage Wissen Informationen Daten 32

26 Die Situation heute: aus Daten müssen Informationen werden Quelle: HEITEC 33

27 Referenzmodell für die Architektur von Morgen Quelle: HEITEC 34

28 Heterogenität für Smart/Big Data überwinden mit HeiTPM Nutzen Prozessoptimierung Nachweis der Prozessqualität Energieverbrauchsdaten Online Key- Performance- Parameter Condition Monitoring Datenbasis für eine nachhaltige Fehlerbeseitigung mit virtuellem Modell parallel zum Betrieb Quelle: HEITEC 35

29 Feldebene IT-Ebene Architektur HeiTPM: flexible IT- und Feldebene MOBIL ARBEITSPLATZ Clients über Web- Browser Topografie HeiTPM Client Viualisierung HeiTPM Client Viualisierung HeiTPM Server HeiTPM NoSQL Datenbank Archiv Topologie Internet/ Intranet MQTT Broker LAN / WAN Mobilfunk-Übertragung HeiTPM Gateway HeiTPM Gateway HeiTPM Gateway SCADA HeiTPM Gateway TCP SPS Seriell[RS 232] WLAN AP HeiTPM API C#, Java, C++ Modbus Mbus Konverter Modbus Ethernet /Seriell WLAN Client Anlagen DDC für Gebäude- / Klimatechnik Signalwandler Messtechnik Wärmezähler Stromzähler Impulszähler [SO] Gas / Wasser /

30 Architektur HeiTPM: Standort-, Anwendungs- und Arbeitsplatz-übergreifend Mobil Produktion Standort 1 Tablet PC Energiedaten M2M-Talk Produktion Standort n Maschinendaten Produktionsdaten Arbeitsplatz Verwaltung Durch anwenderspezifische Visualisierung und Bewertung der Informationsobjekte entsteht Wissen zur Optimierung von Anlagen, Prozessen, Qualität und Service.

31 Horizontale und vertikale IT-Integration - schneller zur vernetzten Produktion Liniencockpit Individualisiertes und Quelle: HEITEC Benutzerdefinierbare adhoc Visualisierung von sich selbst beschreibenden Daten aus Steuerungen und Sensoren mobiles Monitoring 40

32 HMI mit IT-Integration - schneller zur vernetzten Produktion Big/Smart Data: nicht ohne Verknüpfung der Prozess- mit den ERP- Daten! Quelle: HEITEC 41

33 IT-Integration zu ERP- und CAD-Systemen - schneller zur vernetzten Produktion Quelle: HEITEC 42

34 Intelligente Unterstützung bei Service und Wartung Digitales Engineering in der Planung und Entwicklung Service und Wartung Retrofit KVP Betrieb der realen Anlage Service und Wartung Wissen Informationen Daten 43

35 Intelligente Unterstützung bei Service und Wartung Quelle: HEITEC 44

36 Intelligente Unterstützung bei Service und Wartung Service und Wartung Quelle: HEITEC 45

37 Ausblick was sind unsere nächsten Ansätze Betrieb des Virtuellen Modells mit Daten und Informationen aus dem realen Betrieb, um parallel zum realen Betrieb Fehler finden, nachhaltig beseitigen und die Anlage weiter optimieren zu können Nachhaltige Beseitigung der Fehlerursachen KVP Sensor-Daten Aufzeichnung in Rechtzeit aller Sensordaten und Störmeldungen Quelle: HEITEC 46

38 VIELEN DANK! WIR BEWEGEN MENSCH UND MASCHINE