Leitprojekt Scientific Automation Integration von ingenieurwissenschaftlichen Erkenntnissen in die Standardautomatisierung
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- Jens Albrecht
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1 Leitprojekt Scientific Automation Integration von ingenieurwissenschaftlichen Erkenntnissen in die Standardautomatisierung Sven Goldstein Produktmanagement TwinCAT Beckhoff Automation
2 Leitprojekt Scientific Automation Zielsetzung Forschen entlang der Wertschöpfungskette Scientific Automation Beispielanwendungen Zusammenfassung
3 Leitprojekt ScAut Scientific Automation Herausforderungen steigender Wettbewerbsdruck Ressourcenknappheit Individualisierung Technology Push führen zur Forderung nach produktiveren, flexibleren, verlässlicheren und energieeffizienteren Fertigungs- und Montageanlagen Automatisierungstechnologie zur Realisierung dieser Eigenschaften in den Fertigungs- und Montageanlagen
4 Leitprojekt ScAut Scientific Automation Technologische Grundbausteine für die Smart Factory EtherCAT : High-speed Communication Control Panel TwinCAT: Control & Realtime Software Industrial PC Drive Technology Bus Terminals
5 Leitprojekt ScAut Scientific Automation Entwicklung der PC-basierten Steuerungstechnik Komplexität Mathematik + Ing.-Wissenschaft Motion PLC Industrie-PC Bedienung, Visualisierung, Datenspeicherung Standard Automation PC-Control Integration von Visualisierung PLC Motion (PTP, NC, Robotik) Regelungstechnik Kommunikation Sonderfunktionen Scientific Automation PC-Control Integration von Messtechnik Condition Monitoring Power Management
6 Forschen im Rahmen des Spitzenclusters Leitprojekt ScAut Scientific Automation Integration von ingenieurwissenschaftlichen Erkenntnissen in die Standardautomatisierung Laufzeit: bis Projektvolumen: 5,7 Millionen Projektpartner: Gefördert und betreut von :
7 Leitprojekt ScAut Scientific Automation Ziel Scientific Automation Plattform für die Entwicklung und den echtzeitfähigen Betrieb technischer Systeme mit inhärenter Teilintelligenz als Bestandteil von Smart Factories im Sinne von Industrie 4.0 bestehend aus ScAut-Lösungselementen (Software- und Hardwarekomponenten) Entwicklungswerkzeugen Laufzeitumgebung Methodik für den Entwurf von ScAut-Systemen Pilotanwendungen Robotics Vision Simulation Modeling & Advanced Control Instrumentation & Measurement Advanced Diagnostics Scientific Automation Lösungen??.
8 Leitprojekt Scientific Automation Zielsetzung Forschen entlang der Wertschöpfungskette Scientific Automation Beispielanwendungen Zusammenfassung
9 Leitprojekt ScAut Scientific Automation Projektpartner Wissenschaft Automatisierungstechnik Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Beckhoff Automation GmbH & Co. KG Hüttenhölscher Maschinenbau GmbH & Co. KG Schirmer Maschinen GmbH Nobilia-Werke J. Stickling GmbH & Co. KG IMA Klessmann GmbH Holzbearbeitungssysteme Maschinenbau Konsumgüterherstellung Spitzencluster it s OWL Querschnittsprojekte Nachhaltigkeitsmaßnahmen
10 Leitprojekt Scientific Automation Zielsetzung Forschen entlang der Wertschöpfungskette Scientific Automation Beispielanwendungen Zusammenfassung
11 Leitprojekt ScAut Scientific Automation Scientific Automation bringt Intelligenz in die Smart Factory Auswahl an Applikationsergebnissen Online- und Offline-Zustandsanalyse, vorausschauende Wartung, Mustererkennung, Maschinenoptimierung oder die Langzeitarchivierung von Daten. Die Applikationen beinhalten u.a. folgende Scientific Automation Lösungselemente Busklemmen und Softwarebausteine zur lückenlosen, zyklussynchronen Datenerfassung, Softwarebausteine zur Analyse und Auswertung der Daten.
12 Leitprojekt ScAut Scientific Automation Auswahl an konkreten Scientific Automation Lösungen Messtechnik: Kraftmessung, Durchflussmessung, Schwingungsmessung, Temperaturmessung, Druckmessung Auswertung: TwinCAT Scope, Gantt-Chart Power Management: Energieerfassung, Energiedatenaufbereitung Condition Monitoring: Power Spektrum, Wälzlagerüberwachung, Werkzeugbruchkontrolle, Wuchten von Spindeln, Rädern Auswertungen und Datensammlung/-bereitstellung sind in der Softwarelösung TwinCAT Analytics zusammengefasst
13 Leitprojekt ScAut Scientific Automation TwinCAT Analytics TwinCAT TF3500 Analytics Logger TwinCAT TF3520 Analytics Cloud Storage TwinCAT TF35XX Analytics Workbench TwinCAT TF3520 Analytics Library Grenzwert Monitoring von digitalen und analogen Werten Timing-Analyse: Total, Min, Max und Durchschnitt Lebenszyklus Monitoring RMS-Kalkulation Zustandsanalyse Energiekalkulation Analytics Library Analytics Cloud Storage TwinCAT Realtime State Machine VM VM VM
14 Leitprojekt ScAut Scientific Automation Analytics in Kombination mit IoT ermöglicht Optimierungen auf allen Ebenen vernetzter Smart Factories Cloud Services Pub/Sub MQTT AMQP OPC UA Pub/Sub TwinCAT IoT Data Agent Pub/Sub TwinCAT IoT Data Agent Pub/Sub Pub/Sub TwinCAT3 Analytics Logger ADS TwinCAT2 Analytics Logger OPC UA Working Station - TwinCAT Analytics New Machine Old Machine Third Party Machine Signals from field End User Machine Builder Automation
15 Intelligente vernetzte Produktionssysteme IoT - Kommunikation in Produktionsnetzen TwinCAT IoT bietet standardisierte Protokolle (AMQP, MQTT und OPC UA) für Die Cloud-Kommunikation Das Versenden von Push-Nachrichten Den Austausch von Prozessdaten
16 Intelligente vernetzte Produktionssysteme IoT - Kommunikation in Produktionsnetzen TF670x IoT Communication TF671x IoT Functions Public / Private Cloud TF6720 IoT Data Agent Gateway-Applikation zur Anbindung von Cloud Services Einfache Konfiguration ohne zu programmieren TF6730 IoT Communicator Pub/Sub TF6735 IoT Communicator App 246/207/56 TC IoT Data Agent TF6720 Data Agent ADS Pub/Sub TF /207/56 IoT Communication TF671x 246/207/56 IoT Functions TwinCAT Runtime TF /207/56 IoT Communicator PLC C++ Matlab I/O
17 Intelligentes vernetztes Produktionssystem: Industrie 4.0 Scientific Automation Demonstrator IoT Services Cloud Computing Big Data Analytics
18 Intelligentes vernetztes Produktionssystem: Industrie 4.0 Scientific Automation Demonstrator
19 Intelligentes vernetztes Produktionssystem: Scientific Automation: Energiemanagement Erhöhung der Energieeffizienz durch Überwachung und Analyse von Energieverbrauch Energiespitzen Netzqualität Phasenverteilung Eingesetzte Komponenten EtherCAT-Klemmen EL3403 EL3773 Softwarebaustein: zur Auswertung
20 Intelligentes vernetztes Produktionssystem: Scientific Automation: Schwingungsanalyse Erhöhung der Verfügbarkeit durch Condition Monitoring Defekte Kugellager sind häufige Ursache für Anlagenstillstand Messung und Analyse von Schwingungen an Frässtationen, XTS-Movern, Motoren, Eingesetzte Komponenten Sensor: Beschleunigungssensor Busklemme: EL 3632 Softwarebaustein: zur Auswertung
21 Intelligentes vernetztes Produktionssystem: Scientific Automation: Temperatur- und Druckmessung Erhöhung der Verfügbarkeit durch Condition Monitoring Temperatur und Luftdruck können Aufschluss über Verschleiß oder Verschmutzung von Anlagen geben Erfassung der Temperatur durch Sensoren Luftdrucküberwachung durch Differenzdruckmessung Eingesetzte Komponenten EtherCAT-Klemmen und EtherCAT-Boxen Softwarebaustein: zur Auswertung
22 Intelligentes vernetztes Produktionssystem: Scientific Automation: Druckmessung Prozesssicherheit durch Drucküberwachung Prozess: Greifen und Transportieren von Werkstücken durch Ansaugen Differenzdruckmessung durch EtherCAT-Box unmittelbar am Prozess Eingesetzte Komponenten EtherCAT-Box EP3744 Softwarebaustein: zur Auswertung
23 Intelligentes vernetztes Produktionssystem: Scientific Automation: Teileverfolgung Identifikation Teileverfolgung durch Einsatz der RFID-Technologie Werkstücke sind mit RFID-Tags versehen Jedes Tag enthält Auftragsdaten Produktionsstatus einzelner Aufträge wird nachvollziehbar Eingesetzte Komponenten Sensor: Beschleunigungssensor EtherCAT-Busklemme EL6001 Softwarebausteine: zur Auswertung TF6600 TC3 RFID Reader Communication
24 Intelligentes vernetztes Produktionssystem: Scientific Automation: Teileverfolgung Prozessüberwachung durch Prozess- und Maschinenkennzahlen Anzahl der produzieren Teile Anzahl der Frästakte Dauer von Vorgängen Zurückgelegte Gesamtstrecke je XTS-Mover Eingesetzte Komponenten Softwarepaket: Analytics
25 Leitprojekt Scientific Automation Zielsetzung Forschen entlang der Wertschöpfungskette Scientific Automation Beispielanwendungen Zusammenfassung
26 Einsatz von Scientific Automation Lösungen Anwendungsbeispiele Condition Monitoring ScAut-Demonstrator: Überwachung der Wälzlager an Bohrspindeln, Wuchten von Scheiben u. Spindeln, Analyse der Einsatzmöglichkeiten der Ordnungsanalyse Schirmer: Bohrerbruchkontrolle Hüttenhölscher: Überwachung der Wälzlager an Bohrspindeln, Werkzeugbruchkontrolle IMA: Schwingungsanalyse Kontur-Fräsaggregat
27 Einsatz von Scientific Automation Lösungen Anwendungsbeispiele Power Monitoring ScAut-Demonstrator: Energieverbrauch der einzelnen Module, der einzelnen Anlagen, der gesamte Verbrauch Auswertung in der Cloud Hüttenhölscher: Energieverbrauch der einzelnen Module und der gesamten Anlage portable Messeinheit, Messungen bei nobilia Schirmer: Langzeitenergiemessung bei einem Kunden Kosten pro Stück als Verkaufsargument, Energieverbrauchs-optimierungsstrategien IMA: Energieerfassung beim Konturfräsaggregat 1400mm 1200 mm
28 Einsatz von Scientific Automation Lösungen Langzeitenergiemessung
29 Einsatz von Scientific Automation Lösungen Anwendungsbeispiele Power Monitoring Vorgehen: Langzeitenergiemessung Identifizieren von Energiefressern Erarbeiten von Strategien zur Reduzierung des Energieverbrauchs Strategien: Aggregate während produktionsfreier Zeit abschalten Verschiedene Modi für den Betrieb Ergebnis: Betrieb der Sägemodule in mehreren Modi 17% Energieeinsparung
30 Leitprojekt Scientific Automation Zielsetzung Forschen entlang der Wertschöpfungskette Scientific Automation Beispielanwendungen Zusammenfassung
31 Leitprojekt ScAut Scientific Automation Nutzen für die Pilotpartner und Dritte Reduzierung des Energieverbrauchs bis zu 20% Minderung des Ausschusses um 50% Erhöhung der Werkzeuglebensdauer um 30-40% Verbessertes Engineering Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit
32 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Beckhoff Automation GmbH & Co. KG Sven Goldstein Hülshorstweg Verl Deutschland Telefon: Fax: Web:
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