Strategische Technologiepartnerschaft für Industrie 4.0

Bosch und SAP kombinieren Expertise

Gemeinsam wollen die Konzerne Bosch und SAP Cloud- und Softwarelösungen für das Internet der Dinge (IoT, Internet of Things) und Industrie 4.0 entwickeln. Das gemeinsame Vorgehen soll unter anderem Fertigungs- und Logistikprozesse beschleunigen und die Sicherheit sowie Qualität von Produkten und Services für Kunden erhöhen. Außerdem hat Bosch die neue Maschinensprache PPMP für Industrie4.0-Anwendungen vorgestellt.

  • Partner bei Industrie 4.0: Bosch-Chef Dr. Volkmar Denner (links) und SAP-Vorstand Bernd Leukert

  • PPMP im Einsatz bei Bosch in Homburg

„Um die großen Potenziale der vernetzten Industrie noch besser auszuschöpfen, müssen internationale Unternehmen stärker als bisher und mit offenen Standards kooperieren“, sagte Bosch-Chef Dr. Volkmar Denner zur Unterzeichnung eines „Memorandum of Understanding“. Künftig ist daher geplant, dass Kunden zum einen die Hana-Plattform in der Bosch IoT Cloud (übrigens auf Power-Servern) verwenden können. Darüber hinaus kombinieren beide Firmen ihre Software- und Cloud-Expertise und streben weitere Lösungen an, etwa beim automatisierten und vernetzten Fahren. Ziel ist es, große Datenmengen für IoT-Anwendungen in Echtzeit zu verarbeiten.

Neue Lösungen in Form von Microservices

So stellt Bosch IoT-Microservices auf der Hana-Plattform von SAP in der Cloud zur Verfügung, um unterschiedliche Geräte und Komponenten zu verknüpfen. Denner will darüber Fahrzeuge, Produktionsmaschinen oder Werkzeuge an unterschiedliche Plattformen anbinden. So melden zum Beispiel vernetzte Akkuschrauber in einem Hangar ihre Position zentimetergenau ans Produktionssystem, das daraufhin das für die jeweilige Aufgabe passende Drehmoment für den Schrauber wählt.

Denner sprach sich wie auch SAP-Vorstand Bernd Leukert für eine enge Koordination mit dem international ausgerichteten „Industrial Internet Consortium“ (IIC) und der deutschen Plattform Industrie 4.0 aus, um durch einheitliche Standards und Rahmenbedingungen für die Interoperabilität der Maschinen zu sorgen. „Dabei haben sich gemeinsame, so genannte Testbeds bewährt, in denen Partner das Zusammenspiel von Sensoren, Maschinen, Software und Cloud-Technologie erproben, um daraus Standards abzuleiten“, sagte Leukert.

Aufwand sinkt, Effizienz steigt

Konkret werde dieses Zusammenspiel am Beispiel von Positionsdaten für Gabelstapler in der Logistik. In dem schon bestehenden Testbed „Track&Trace“ – koordiniert vom IIC – lässt sich nun z.B. die Position von Gabelstaplern in großen Lagern, Flugzeughallen oder auf Betriebsgeländen in Echtzeit und zentimetergenau bestimmen. Die Lokalisierung übernimmt das von Bosch gegründete Start-up Zeno Track mithilfe von Kameras, GPS, Laserscanner, Funkwellen und einem vernetzten Bewegungssensor. Die Positionsdaten werden über die Bosch IoT Cloud ins Flottenmanagementsystem SAP Vehicle Insights übertragen. So lassen sich Fahrzeugflotten steuern, um Transportaufträge oder Wartungstermine bestmöglich zu planen und zu erfüllen.

Plattformtechnologien als Bausteine

Darüber hinaus streben beide Unternehmen weitere Lösungen an, etwa beim automatisierten und vernetzten Fahren. Stets entstehen große Datenmengen, die rasch und zuverlässig ausgewertet werden müssen. „Datenbanken und Plattformtechnologien sind Grundbausteine für neue Lösungen im Internet der Dinge. Diese möchten wir Kunden, Partnern und Anwendern weltweit zur Verfügung stellen“, sagte Leukert. „Bosch bringt seine breite Erfahrung mit Sensorik in den Bereichen Mobilität, Fertigung, Gebrauchsgüter sowie in der Vernetzung von Geräten mit. Die Kombination von alledem soll dazu beitragen, dass unsere Kunden neue Umsätze generieren können“, ergänzte Denner.

Gabelstapler und Waren vernetzen

Bosch hat mit der erwähnten Lösung Zenoway bereits ein Angebot für das Management von Gabelstaplerflotten entwickelt. Damit werden Logistikvorgänge auf einem Betriebsgelände mit Sensoren überwacht und gesteuert.

Dazu werden alle relevanten Fahrzeugdaten von den Gabelstaplern gesammelt, ausgewertet und dargestellt. So lassen sich Warentransporte überwachen, Fahrwege verkürzen und Zusammenstöße vermeiden. Damit die betriebsinterne Logistik reibungslos funktioniert, werden kontinuierlich Daten erhoben und anschließend in der Bosch IoT Cloud aufbereitet. Über eine gemeinsame Schnittstelle mit dem SAP-System Vehicle Insights können auch größere Gabelstaplerflotten einfach kontrolliert werden. Fünf technische Ansätze sollen das System „intelligent“ machen:

1. Staplerortung im Innen- und Außenbereich: Im Außenbereich eines Betriebes, also beispielsweise auf Verlade- oder Lagerplätzen, ortet das System die Gabelstapler via GPS. Im Innenbereich, also etwa in Lagerhallen oder einer überdachten Warenannahme, übernehmen Kameras, Laser oder Funkwellen diese Aufgabe. Bis auf wenige Zentimeter genau erfassen sie bis zu 25 Mal pro Sekunde, wo sich das Fahrzeug gerade befindet. Relevante Daten werden also in Echtzeit gesammelt und ständig miteinander verglichen. Kommen sich zwei Gabelstapler zu nahe, werden die Fahrer gewarnt, so dass sie ihre Geschwindigkeit anpassen oder stoppen. Fährt ein Fahrzeug in die Nähe eines Tors, öffnet es sich automatisch. Heiz- und Kühlkosten des Gebäudes verringern sich, weil die Tore sich sofort wieder schließen, sobald der Gabelstapler sie passiert hat.

2. Sensoren für Fahrzeuge und Transportgüter: Ein Schocksensor von Bosch übermittelt kontinuierlich Erschütterungen, denen das Fahrzeug ausgesetzt ist. Sensibler, als es ein Fahrer bemerken würde, erkennt er jede Art von Kollision. Streift das Fahrzeug beispielsweise Waren oder gibt es gar einen Unfall, erkennt das System Art und Ort der Beschädigung in Echtzeit. Hilfe kann rasch und automatisch herbeigerufen werden. Die Sensoren sind mit dem Ortungssystem intelligent vernetzt. Daher werden unproblematische Erschütterungen, beispielsweise durch Bahnschwellen, ignoriert. Im Hydrauliksystem des Staplers ist zudem ein Drucksensor integriert, der das Gewicht auf der Gabel ermittelt. So lässt sich erkennen, ob der Gabelstapler leer oder beladen fährt, oder ob er die Waren richtig aufgenommen hat.

3. Assistenzsystem für Gabelstapler: Die Geschwindigkeit der Gabelstapler wird automatisch geregelt. Dies unterstützt den Fahrer bei Geschwindigkeitsbegrenzungen und macht die Fahrstrecke sicherer. Fährt ein Fahrzeug in einen zuvor markierten Bereich, reduziert sich die Geschwindigkeit automatisch auf einen festgelegten Wert. Verlässt das Fahrzeug diesen Bereich, nimmt es automatisch wieder die Ursprungsgeschwindigkeit auf. Es ist möglich, mehrere Fahrprogramme zu hinterlegen. Dann werden sensible Güter langsam und weniger empfindliche Waren schneller transportiert.

4. Datenanalyse für effizientere Logistik: Die Betriebsdaten des Gabelstaplers werden kontinuierlich erfasst. Aus den Daten über die Position, das Umfeld, die Geschwindigkeit, die Fahrtrichtung oder den Beladungszustand der Fahrzeuge lassen sich Informationen gewinnen, mit denen der Transport verbessert werden kann. Sensible Waren werden besonders sicher transportiert und der Verschleiß von Fahrzeugteilen wird kontinuierlich beobachtet. Die Daten können auf unterschiedliche Weise dargestellt werden. Über eine Heat-Map zeigt das System auch das Verkehrsaufkommen an, um Gefahrenpotenziale für viel befahrene Strecken zu verringern. Die Anzahl der Transporte wird zusammen mit der Transportdauer übersichtlich in einer Tabelle angezeigt.

5. Waren ohne Scanner nachverfolgen: In einem Betrieb geht jeden Tag viel Ware ein und aus oder wird innerhalb eines Lagers hin und her verschoben. Für eine gute Bestandsübersicht muss das Transportgut normalerweise bei jedem Ortswechsel umständlich gescannt werden. Mit der Zenoway-Lösung werden Warentransporte einfach über die Ortung der Fahrzeuge nachverfolgt. Aufwändiges Scannen von Transporteinheiten ist nicht mehr nötig. Auch jeder Lagerplatz wird bei der Anfahrt des Gabelstaplers automatisch erkannt. Die Transporteinheit lässt sich von ihrer Aufnahme durch den Fahrer bis zu ihrer Abgabe am Ziel automatisch nachverfolgen. Der Staplerfahrer kann die Ware über ihre Kennung vom Fahrersitz aus über ein Tablet jederzeit sehen. Weiterer Nutzen des Systems: Die Lagerbestände sind über-sichtlich nachverfolgt, dank dieser permanenten Inventur geht nichts verloren.

Neue Maschinensprache für Industrie 4.0

Außerdem will Bosch-Chef Denner eine der wichtigsten Einstiegshürden für kleinere Unternehmen in die vernetzte Industrie abbauen – und zwar durch das selbstentwickelte „Production Performance Management“-Protokoll (PPMP)  zum Austausch von Daten in der vernetzten Industrie. Damit sei das Zusammenspiel unterschiedlichster Partner im „Internet der Dinge“ möglich.

Dank des PPM-Protokolls können zum Beispiel kleine und mittelständische Unternehmen Daten ihrer an Hersteller gelieferten Sensoren schnell, einfach und sicher an die Produktionssysteme großer Firmen übertragen. „Offene Standards sind eine der Grundvoraussetzungen, um Chancen der Industrie 4.0 nutzen zu können. Damit kann sich jeder am Austausch von Daten beteiligen“, sagte Denner. Das Protokoll sei daher frei verfügbar und kostenlos; dies baue Hürden für den Einstieg in die vernetzte Fertigung ab.

Daten verbessern Steuerung der Produktion

In der Produktion werden mithilfe von Sensoren riesige Datenmengen erhoben und analysiert. Ziel ist es, die Produktionsabläufe weiter zu verbessern. Arbeiten alle Komponenten einer Fertigungslinie wirklich optimal zusammen? Bremst eine Komponente den Prozess aus? Benötigt eine Maschine ungewöhnlich viel Strom? Ist ein Antriebsmotor heiß gelaufen und droht auszufallen? Solche und andere Fragen lassen sich mit einem PPM-System beantworten – und Störungen beseitigen. Zugleich ermöglicht das PPM eine effiziente und umfassende Steuerung der Produktion.

Bislang „sprechen“ all diese Maschinen und Sensoren viele unterschiedliche Sprachen, was die Verständigung unter- und miteinander erschwert. PPMP soll dafür sorgen, dass sich Maschinen und Sensoren künftig besser verständigen können.

Viele große Unternehmen setzen wie Bosch in ihren Werken etliche zugelieferte Komponenten ein, häufig von spezialisierten mittelständischen Unternehmen. Diese Komponenten lassen sich mit PPMP schneller, einfacher und kostengünstiger in eine Produktionsumgebung einfügen. Mittelständler wiederum können ihre Maschinen und Sensoren besser in die Werke ihrer großen und kleinen Kunden integrieren. Beide Seiten profitieren.

Darüber hinaus ist das PPMP eine Grundlage dafür, dass ein Maschinenbauer seine Maschinen direkt mit einer Software verbinden kann. Dadurch können Maschinenstörungen an eine App gemeldet werden. Der zuständige Mitarbeiter sieht auf seinem Smartphone sofort den Grund der Störung und einen Lösungsansatz, um diese zu beheben.

Open Source als Fundament

Weiterentwickelt wird der neue Standard in der Open-Source-Community Eclipse. Darin werden auch die ersten praktischen Erfahrungen einfließen. Damit kann das Protokoll von jedermann kostenlos genutzt werden. Diese seitens Bosch gestartete Initiative unterstützen bereits sechs mittelständische Unternehmen: Balluff, EGT, Rampf, Cadis, KLW und Schmalz. Weitere Firmen sind ausdrücklich eingeladen, sich zu beteiligen.

Der gemeinsame Standard wird außerdem in einem Innovationsprojekt – einem sogenannten Testbed – unter dem Dach des internationalen Industrial Internet Consortium (IIC) und der Plattform Industrie 4.0 zum Einsatz kommen. Im Bosch-Werk Homburg arbeiten dazu Tata Consulting, Dassault Systèmes, SAP und Bosch zusammen.

Dank des neuen Standards zum Informationsaustausch gelangen dort bereits jetzt Informationen von vielen verschiedenen Objekten, Daten von Maschinen und Angaben zu Energieverbräuchen in ein System zur Produktionssteuerung. „Viele Konzepte und Technologien für das Industrie 4.0-Zeitalter entstehen erst noch. Um sie zu validieren und in den Markt zu bringen, sind Testbeds wie jenes in Homburg mit IIC-Beteiligung strategisch enorm wichtig“, sagte Denner.

Aus diesem Grund ist Bosch jüngst auch dem „Labs Network“ Industrie 4.0 beigetreten. Ziel dieses von Industrievertretern sowie den Verbänden Bitkom, VDMA und ZVEI geschaffenen Netzwerks ist es, die Implementierung von Industrie-4.0-Technologien im deutschen Mittelstand zu fördern. Das Labs Network ist Erstanlaufstelle bei Fragen zur Entwicklung von Industrie-4.0-Lösungen.

Bildquelle: Bosch

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