KI-gestütztes Asset Monitoring mit dem Digital Twin Starter Kit
Gebündelte Kompetenz von Bosch Digital Twin Industries und Pepperl+Fuchs
Effizienz und Produktivität gehören zu den wichtigsten Parametern im Anlagenbetrieb – vor allem ungeplante Stillstände sind unbedingt zu vermeiden. Mithilfe digitaler Zwillinge, also den virtuellen Abbildern einer Anlage und all ihrer Bestandteile und Systeme, lässt sich in der Fertigung beides deutlich steigern. Die durchgängige Überwachung der Anlage, der Abgleich von physischem Asset mit virtueller Repräsentanz sowie zielgerichtete Datenanalysen ermöglichen Prognosen des Anlagenzustands. Daraus lassen sich wiederum Wartungsbedarfe und andere Maßnahmen ableiten, die eine vorausschauende Wartung und die Bestimmung der Restnutzungsdauer (RUL) ermöglichen. Die Vorteile digitaler Zwillinge liegen also auf der Hand. Doch die Umsetzung stellt für viele Unternehmen aktuell noch eine Herausforderung dar. Gerade in großen Anlagen, etwa in der Prozess-, der Pharma- oder der Energieindustrie, müssen Betreiber eine besonders große Zahl von Maschinen überwachen, die entscheidende Auswirkungen auf Prozesse und Unternehmensergebnisse haben. Der erste Schritt ist daher oft der schwerste.
Um Kunden den ersten Einstieg zu vereinfachen und potenzielle Wartungsprobleme schnell zu identifizieren und zu lösen, bieten Bosch Digital Twin Industries und Pepperl+Fuchs gemeinsam das „Digital Twin Starter Kit“ an. Anlagenbetreiber erhalten damit eine Komplettlösung aus Hard- und Software, die sofort in der Praxis einsetzbar ist – sowohl in komplett neuen Anlagen als auch in Brownfield-Installationen. „Der große Vorteil des Starter Kits ist nicht nur, dass Kunden eine Plug-and-Play-Lösung erhalten, die sie sofort nutzen können“, erklärt Hans-Günter Busch, Technology Manager New Business Development bei Pepperl+Fuchs. „Das Set Up kann individuell auf die Kundenbedürfnisse flexibel erweitert und angepasst werden, es ist also einfach skalierbar. Anlagenbetreiber können so das Potenzial ihrer Maschinen und Fertigungseinheiten bestmöglich ausschöpfen.“
Symbiose aus vorkonfigurierter und automatisch bereitgestellter Hard- und Software
Leistungsstarke Schwingungssensoren sind Teil des Digital Twin Starter Kits.
Das Digital Twin Starter Kit besteht aus verschiedenen Komponenten. Zur Hardware gehören leistungsstarke 12-kHz-Schwingungssensoren, ein ICE2/3-IO-Link-Master und der Embedded-PC BTC22 von Pepperl+Fuchs. Gemeinsam ermöglichen sie die Kommunikation von der Feldebene direkt in eine Bosch-Cloud-Instanz, auf der eine Reihe von Cloud-Anwendungen laufen, etwa ein digitaler Zwilling, KI- und ML-Analyseanwendungen sowie eine Datenhistorie. Neben dem aktuell standardmäßig enthaltenen Schwingungssensor zum Erfassen von Vibrationen an Maschinenteilen können ganz nach Bedarf auch andere Sensoren aus dem Portfolio von Pepperl+Fuchs eingesetzt werden, etwa auch speziell für den explosionsgefährdeten Bereich geeignete Varianten. Der IO-Link-Master sammelt die Sensordaten über IO-Link aus dem Feld und überträgt sie zunächst auf den industriellen Box Thin Client BTC22, der als Edge-Gateway fungiert. Der BTC ist besonders leistungsstark und auf den 24/7-Betrieb in industriellen Umgebungen ausgelegt. Mit der darauf vorinstallierten Software „Intelligence Core“ von Bosch ist er so in der Lage, die Sensordaten aus dem Feld aufzubereiten, um sie dann aggregiert in die Cloud weiterzuleiten.
Auf der Digital Twin Plattform von Bosch erfolgen die eigentliche Analyse in Echtzeit und das Ableiten von Maßnahmen. Sie setzt auf etablierte Cloud-Plattformen wie AWS oder MS-Azure auf und wertet die übertragenen Daten mithilfe von Machine-Learning-Algorithmen sowie KI-Modellen aus. „Unsere Algorithmen können mithilfe der digitalen Zwillinge von Maschinen Anomalien und potenzielle Ausfälle vorhersehen“, erklärt Matthias Wieland, Global Partner Manager bei Bosch Digital Twin Industries. „Mechanische Probleme können wir in detaillierten 3-D-Modellen vorhersagen und visualisieren. So können unsere Kunden präventiv eingreifen und den störungsfreien Betrieb ihrer Produktionsanlagen sicherstellen.“ Diese vorrausschauende Wartung verringert so deutlich die Wahrscheinlichkeit unerwarteter Ausfallzeiten. Gleichzeitig schafft sie eine hohe Transparenz und vermeidet den verfrühten Austausch von Maschinenteilen, was wiederum die Kosteneffizienz steigert.
Nutzen direkt sichtbar
Der im Starter Kit enthaltene BTC22 ist für eine schnelle und einfache Inbetriebnahme vorkonfiguriert.
Die Inbetriebnahme des Digital Twin Starter Kits ist besonders schnell und einfach. Sensorik und IO-Link-Master werden an dem zu überwachenden Anlagenteil installiert und der BTC mit dem Netzwerk verbunden. Nach dem Einschalten startet zunächst selbständig ein Initialisierungsprozess, bei dem sich das System automatisch konfiguriert. Anschließend erfolgt eine kurze Einlernphase. Ist diese abgeschlossen, werden die Prozess- und Gerätedaten sofort in die Plattform von Bosch übertragen und dort verarbeitet und analysiert.
Einmal so in Betrieb genommen sehen Anwender in ihrem Dashboard in Echtzeit den Betriebszustand, den Energieverbrauch und den allgemeinen Zustand ihrer Anlagen – und das von jedem Ort der Erde aus. Da sich die Plattform von Bosch in der Cloud befindet, sind die Informationen überall und jederzeit einsehbar, ob im Homeoffice oder in der Zentrale, ob am Desktop-PC oder auf dem Smartphone. Zusätzlich erhalten Verantwortliche über E-Mail, SMS oder jeglichen anderen bevorzugten Kommunikationsweg einen Hinweis auf kritische Situationen, sodass sie direkt eingreifen oder erforderliche Maßnahmen in die Wege leiten können.
Das Dashboard bietet einen Echtzeit-Überblick aller Daten. ©Bosch Digital Twin Industries
Vom Sensor bis in die Cloud
Die beteiligten Partnerunternehmen bündeln im Digital Twin Starter Kit ihre Kompetenzen in Sensorik, Datenverarbeitung und KI, sodass Kunden eine komplette Gesamtlösung erhalten. „Vom Erfassen der erforderlichen Sensordaten über die Datenübertragung und -verarbeitung bis hin zur KI-basierten Analyse und daraus resultierenden Handlungsempfehlungen, im Starter Kit haben wir jeden Schritt bedacht und die KI- und Software-Expertise von Bosch eng mit der IO-Link-Kommunikationsplattform von Pepperl+Fuchs verknüpft. Je nach Bedarf kann unser Partnerunternehmen Syntax die Daten außerdem direkt ins ERP-System unserer Kunden integrieren“, fasst Bradford Beale, Director Global IIoT Solutions bei Pepperl+Fuchs, zusammen. „Betreiber können sich so auf ihr eigenes Kerngeschäft konzentrieren, während sie die Effizienz ihrer Anlage erheblich steigern und die Betriebszeit und Verfügbarkeit mit geringem Aufwand sicherstellen.“
Highlights des Digital Twin Starter Kits
- Hohe Produktivität und Effizienz: sofort einsetzbare Plug-and-Play-Lösung erlaubt Analyse in Echtzeit
- Präzise Vorhersagen von Wartungsbedarfen garantieren signifikante Ressourcen- und Kosteneinsparungen
- Maximale Transparenz dank vielfältiger Szenario-Simulationen und frühzeitiger Erkennung von Anomalien inklusive erforderlicher Handlungsempfehlungen
- Einfach skalierbar: Komplettlösung kann nach Bedarf erweitert und vergrößert werden
- Überall einsehbar: Cloud-Plattform erlaubt Zugriff von jedem Ort
- Optional: Integration in ERP-System durch Syntax
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Pepperl+Fuchs ist einer der Marktführer in Entwicklung und Herstellung von elektronischen Sensoren und Komponenten für den weltweiten Automatisierungsmarkt. Kontinuierliche Innovation, hohes Qualitätsniveau und ständiges Wachstum bilden die Basis unseres Erfolges, seit mehr als 70 Jahren. Pepperl+Fuchs hat weltweit 6.300 Mitarbeiter und Produktionsstandorte in Deutschland, den USA, Singapur, Ungarn, Indonesien und Vietnam, die mehrheitlich nach ISO 9001 zertifiziert sind.