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Feldkommunikation

Überwachung von Produktionslinien per Smart Device mit WLAN

| Autor/ Redakteur: Dipl.-Ing. Jürgen Weczerek* / Jan Vollmuth

Mit einem smarten Assistenzsystem lässt sich auf Basis eines industriellen Wireless LAN eine komplette Produktionslinie per Smartwatch oder Tablet überwachen.

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Die von Pulse gesammelten Daten werden dem Anwender durch praktische Apps auf der Smartwatch und dem Tablet angezeigt.
Die von Pulse gesammelten Daten werden dem Anwender durch praktische Apps auf der Smartwatch und dem Tablet angezeigt.
(Bild: Phoenix Contact)

Trotz aller Automatisierung und Digitalisierung: Der Mensch stellt weiterhin einen wesentlichen Teil der Fertigung dar. Er kontrolliert die Anlagen und muss bei Bedarf in den Herstellungsprozess eingreifen können. Daher ist es wichtig, dass der Mitarbeiter immer mit zielgerichteten Informationen versorgt wird. Doch wie lässt sich dies in der Praxis effizient erreichen?

Vor dieser Frage stand auch die Asys Group, ihres Zeichens Anbieter von Maschinen und Anlagen in der Elektronikproduktion für die Elektronik-, Solar- und Life-Science-Branche. Das Unternehmen bietet eine vollintegrierte Logistiklösung für den Transport und die Lagerung von Leiterplatten, Bauteilen und Magazinen an, die eine autonome Belieferung der Linien von zentralen Lagerlösungen ermöglicht. Um dem Operator die Überwachung der Produktionslinien zu vereinfachen, sollten ihm alle relevanten Informationen bereitgestellt werden. Dazu hat Asys das smarte Assistenzsystem Pulse entwickelt, das per Wireless LAN (WLAN) angebundene Smartwatches nutzt.

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Mit Pulse lässt sich die gesamte Produktionslinie inklusive Lagersystemen und autonomen Transportrobotern überwachen. Da ein smartes Assistenzsystem lediglich dann Sinn macht, wenn sämtliche in der Fertigung installierten Anlagen und Systeme miteinander verknüpft sind, verfügte Pulse von Beginn an über eine offene Schnittstelle. Mittlerweile sind alle Anlagenhersteller, deren Produkte sich aufgrund der Anbindung über die offene Schnittstelle als Pulse-fähig erweisen, in der Pulse-Community gebündelt. So können die individuellen Linienkonfigurationen herstellerübergreifend und lückenlos mit Pulse beaufsichtigt werden

Für den Informationsaustausch zwischen Produktionslinie und Bediener kommen Smartwatches und Tablets zum Einsatz. Auf diese Weise lassen sich wichtige Informationen zielgerichtet an den zuständigen Mitarbeiter weiterleiten. Insbesondere die leichte Smartwatch kann der Bediener während der ganzen Schicht bequem bei sich tragen, er wird somit mobil. Die von Pulse gesammelten Daten sämtlicher Maschinen und Systeme werden zuvor auf das Wesentliche reduziert und dem Anwender anschließend durch praktische Apps zur Verfügung gestellt.

Die smarte Fabrik im Fokus

Vor dem Hintergrund von Digitalisierung und Industrie 4.0 strebt die 1992 gegründete Asys Group eine rundum vernetzte Elektronikfertigung an. Beide Trends markieren einen deutlichen Wandel in der Industrie. Als führender Anbieter von Maschinen und Anlagen in der Elektronikproduktion für die Elektronik-, Solar- und Life-Science-Branche verfolgt die Asys Group diese Vision konsequent. So ist das übergeordnete Ziel bei sämtlichen Entwicklungen die smarte Fabrik der Zukunft, an der die über 1250 Mitarbeiter des global agierenden Technologieunternehmens in mehr als 40 Ländern auf allen Kontinenten arbeiten. Dabei werden stets auch die Prozesse außerhalb der Fertigungslinie betrachtet.

Unmittelbar Maßnahmen ergreifen

Weil fehlenden Informationen oft Ursache für eine ineffiziente Arbeitsweise in der Fertigung sind, zeigt sich die App „Alerts&Info“ als eine der beliebtesten Pulse-Anwendungen. Wenn beispielsweise der Füllstand von Magazinen und Behältern zur Neige geht oder Probleme an der Maschine auftreten, visualisiert die Smartwatch des zuständigen Mitarbeiters diese Informationen priorisiert und in Echtzeit. Der Bediener kann also unmittelbar die erforderlichen Maßnahmen ergreifen. Messungen in der Praxis belegen, dass sich die Reaktionszeiten bei in der Produktion vorgefallenen Problemen durch die Nutzung von Pulse um 48 Prozent verringert haben. Auf dem zugehörigen Tablet lassen sich bei Bedarf zudem weitere Informationen mobil abrufen, wie etwa Service- und Statusinformationen, Messwerte oder Kamera-Livebilder.

Für die Akzeptanz des Assistenzsystems ist auch dessen zuverlässige Funktion ausschlaggebend. Abgesehen von einer ausreichenden Betriebszeit der mobilen Endgeräte von mindestens einer Schicht muss darüber hinaus eine dauerhafte und zuverlässige Kommunikationsverbindung überall im Umfeld der Maschine sichergestellt sein. Als Übertragungslösung hat sich hier Wireless LAN (IEEE 802.11) bewährt, denn mit dem Funkstandard arbeiten Smartwatches stand-alone, lassen sich folglich ohne Smartphone oder Tablet verwenden. Benötigt wird lediglich ein WLAN-Netz mit guter Signalabdeckung rund um die Fertigungslinie.

Nicht so einfach wie es klingt

Diese Anforderung klingt banal, erweist sich in der Praxis aber als häufiges Problem, das schnell zu hohem Frust beim Nutzer führt. Dies, da die Sende- und Empfangsleistung mobiler Endgeräte eher gering ist. Deshalb sollte bei der Planung und Konzeption der Lösung unbedingt auf eine gute Funkleistung der WLAN-Verbindung geachtet werden. Außerdem kommt der funktechnisch optimalen Montageposition der Wireless-Geräte auf der Produktionslinie eine große Bedeutung zu. Nur so ist eine flächendeckend ausfallsichere und energiesparende WLAN-Kommunikation realisierbar. Werden diese Rahmenbedingungen beherzigt, sind mit einer Smartwatch Akkulaufzeiten von deutlich länger als einer Schicht in der Praxis problemlos möglich.

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Cybersicherheit ist nicht nur sinnvoll, sie ist die absolute Grundvoraussetzung für eine erfolgreiche Digitalisierung. Das Fachbuch Cybersicherheit erläutert die Relevanz von IT-Sicherheit in Industrieunternehmen und gibt die nötige Unterstützung, diese im eigenen Unternehmen umzusetzen.

Für die zuverlässige Datenübertragung mit den mobilen Geräten setzt Asys industrielle Wireless LAN-Technologie von Phoenix Contact ein. Das Technologieunternehmen verwendet heute den speziell für diese Art von Anwendungen entwickelten Maschinen-Access Point der Baureihe WLAN 2100. Als Komplettlösung vereint der Access Point das WLAN-Modul und die Antennentechnik in einem kompakten, schlagfesten Gehäuse, das durch eine einfache Ein-Loch-Montage außen auf der Maschine befestigt wird.

Die Vorteile:

  • Kein teures Zubehör wie Antennen oder Kabel mehr erforderlich.
  • Einfache und schnelle Installation.
  • Kein Platz in der Maschine oder im Schaltschrank benötigt.
  • Problemlos an einer funktechnisch günstigen Position platzierbar.
  • Kostengünstig im Vergleich mit einem WLAN-Modul mit externen Antennen.

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Aktuelle Security-Standards unterstützen

Dem Schutz der Netzwerke und Daten vor Missbrauch und Manipulation kommt eine immer größere Bedeutung zu. Deshalb unterstützt der Access Point der Baureihe WLAN 2100 die aktuellsten WLAN-Security-Standards sowie eine hardwarebasierte AES-Verschlüsselung. Zudem können für zwei unterschiedliche Nutzergruppen – zum Beispiel Servicetechniker und Bediener – verschiedene WLAN-Access Points mit jeweils eigenem Passwort sowie Zugriffsfilter eingerichtet werden. Der Servicetechniker hat beispielsweise uneingeschränkten Zugang zu allen Geräten im Netzwerk, während der Bediener nur auf den Visualisierungsserver zugreifen kann.

Hochwertige Antennentechnik für große Reichweite

Entscheidend für eine große Reichweite und stabile Funkübertragung in einer stark reflektierenden industriellen Umgebung ist der Einsatz qualitativ hochwertiger, passender Antennentechnik. Selbst ein performantes WLAN-Modul erzielt kaum Wirkung, wenn der größte Teil der Signalleistung aufgrund von in der Qualität schlechten und nicht geeigneten Antennen verpufft.

Bei der Entwicklung des WLAN 2100 lag daher ein Schwerpunkt auf der zu nutzenden Antennentechnik. Zwei speziell konzipierte und in den Access Point integrierte Antennen erlauben in Kombination mit der MIMO-Antennentechnologie (Multiple Input Multiple Output) eine störsichere Funkkommunikation sogar bei schwierigen industriellen Umgebungsbedingungen. Neben einer klassischen 360-Grad-Rundstrahlantennen ist eine zirkular polarisierte Spezialantenne im Gehäuse verbaut, die besonders gute Ergebnisse in einem hoch reflektiven Umfeld erreicht Beide Antennen unterstützen sowohl das 2,4 GHz- als auch das 5 GHz-Band, was eine flexible WLAN-Kanalunterstützung beim Anlagenbetreiber ermöglicht.

Eigene Erfahrung mit dem Assistenzsystem

Dipl.-Ing. Jürgen Weczerek ist Produktmanager Wireless Network Technology bei der Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont.
Dipl.-Ing. Jürgen Weczerek ist Produktmanager Wireless Network Technology bei der Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont.
(Bild: Phoenix Contact)

Das Assistenzsystem Pulse von Asys belegt, dass die smarte Fertigung nicht nur Zukunftsmusik, sondern heute schon oft Realität ist. Seit der Einführung im Jahr 2015 wurden bereits über 100 Produktionslinien mit der Lösung inklusive Smartwatches ausgerüstet. Zur Herstellung des Access Points WLAN 2100 kommt bei Phoenix Contact Electronics in Bad Pyrmont in der entsprechenden Fertigungslinie ebenfalls das Pulse-System zum Einsatz. Wegen der zuverlässigen und einfach handhabbaren Technik sowie der deutlichen Vorteile hat sich die Lösung vielfach in der Praxis bewährt. (jv)

Buchtipp

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* Dipl.-Ing. Jürgen Weczerek, Produktmanager Wireless Network Technology, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont

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