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17/11/18

Mechatronik in der Cloud

Autor: Birgit Hagelschuer
Ein Luftschloss? Keineswegs! Es gibt bereits erste Ansätze, wie per Cloud-to-Cloud-Anbindung das mechatronische Engineering vorangetrieben werden kann. Eines ist klar: Cloud-Computing ist auf dem Vormarsch - auch im Maschinen- und Anlagenbau.
Wir machen per Tablet das Prinzip des mechatronischen Engineerings erlebbar“, sagt Tim Oerter, Projektleiter Softwareprojekte bei Eplan. Die Basis dafür ist eine Cloud-to-Cloud-Verbindung zwischen der IoT-Plattform Thingworx Studio von PTC und eVIEW, dem Cloud-Dienst von Eplan. Mittels eines Industrie-Tablets, auf dem die Augmented-Reality-App Vuforia installiert wurde, lässt sich per Scan auf ein Original-Bauteil einer Maschine/Anlage die 3D-CAD-Zeichnung der Maschine öffnen. Die Augmented-Reality-Anwendung sorgt dafür, dass die realen Objekte direkt mit den digitalen Darstellungen vereint werden. Dabei sind die Engineering-Komponenten aus dem digitalen Aufbau der Maschine im 3D-M-CAD-Modell auf Basis von Autodesk Inventor mit den dazugehörigen Schaltplänen verbunden. Ein Blick durch ein Tablet macht das mechatronische Zusammenspiel der unterschiedlichen Disziplinen sichtbar.

Die Basis für innovative Entwicklungen dieser Art sind digitale Daten. Wer also heute noch kein digitales mechatronisches Engineering betreibt, sollte schnellstmöglich damit anfangen.“ 

Tim Oerter, Projektleiter Softwareprojekte EPLAN
Tim Oerter, projektleiter Softwareprojekte bei Eplan.

Im konkreten Fall baut sich mittels AR-Technologie eine komplette virtuelle Maschine um einen Motor von SEW Eurodrive – beispielsweise einen realen Elektromotor – auf. Berührt ein Servicetechniker eine elektromechanische Komponente auf dem Tablet, die mit dem physikalischen Objekt verknüpft ist, öffnet sich automatisch die dazugehörige Seite der Elektro-Dokumentation in Eplan Electric P8. Dort wird der Motor mit allen seinen elektrischen Kennwerten und logischen Abhängigkeiten innerhalb des E-CAD-Schaltplans angezeigt. Die App zeigt auch auf, wie beispielsweise die Sicherungskomponente des Motors verkabelt wurde, wo exakt die Komponente in der Maschine verbaut wurde und wo sich der entsprechende Schaltschrank befindet. Hier reicht ein erneuter Blick durch das Tablet auf den Schaltschrank, um den digitalen Zwilling des realen Schranks, erstellt mit Eplan Pro Panel, zu öffnen. So können Techniker mühelos den funktionalen Definitionen folgen und zu verbundenen Komponenten, die zum Beispiel im Schaltschrank verbaut sind, gelangen. Durch Berührung der Schaltschrankkomponente auf dem Schaltplan erfolgt der einfache Wechsel zurück in die Kamerasicht des Tablets. Nun sind alle digitalen Daten zugeordnet zur Komponente im realen Schaltschrank abrufbar.

Änderungen zurückspielen

EPLAN Data PortalLiegt beispielsweise der Wartungsfall bei einer Sicherungskomponente, so zeigt das System durch ein Blinken an, wo genau sich die Komponente befindet. Nach Prüfung des Bauteils entscheidet der Techniker, ob ein Austausch notwendig ist. In diesem Fall unterstützt das System über das Engineering hinaus: Direkt in der Anwendung öffnet der Techniker das Eplan Data Portal und wählt die entsprechende Komponenten wie beispielsweise einen Sicherungsschalter aus. Die elektrotechnischen wie auch kaufmännischen Daten sind im Portal hinterlegt, so dass ohne Umstände auch der Bestellprozess gestartet werden kann. Doch nicht immer wird die exakt gleiche Komponente im Wartungsfall ausgewählt – nicht immer sind alle benötigten Komponenten verfügbar. Entscheidet der Wartungsmitarbeiter, ein anderes Bauteil zu verwenden oder gegebenenfalls im Schaltschrank die Verdrahtung zu verändern, so sollten idealerweise diese Änderungen auch in das elektrotechnische Projekt zurückfließen. Eine „as-built-Dokumentation“ ist das Ziel, die im Showcase von Eplan und PTC ebenfalls berücksichtigt wurde. Hierfür wurde eine Redlining-Funktion integriert, mit der entsprechende Änderungsvermerke vom Servicetechniker im System notiert werden. Diese lassen sich in Folge in das Eplan Projekt übergeben. Die Redlining-Kommentare kann der Elektrokonstrukteur in Eplan Electric P8 einsehen. Und er kann die Anmerkung des Technikers überprüfen, im Schaltplan ergänzen oder Rücksprache mit dem Techniker halten, wenn es z.B. aufgrund von Vertragsbindungen doch die Komponente eines anderen Herstellers sein sollte.

Die einfache Navigation zwischen dem physikalischen Objekt und dem digitalen Zwilling in der Wartung ist bereits Realität. Für Service und Instandhaltung heißt das: eine immer aktuelle papierlose Dokumentation. Sie führt schnell zur benötigten Komponente und minimiert somit den Maschinenstillstand, da aufwändiges Suchen und Finden der Vergangenheit angehört.

Weitere Augmented-Reality-Szenarien

PTC Augmented RealityDie Möglichkeiten innovativer AR-Anwendungen sind mit dem aktuellen Beispiel von Eplan und PTC längst nicht erschöpft. Beispielsweise könnten sich Sensordaten eines Schaltschrankes per OPC UA ausleiten lassen. Es sind also Szenarien denkbar, in denen sämtliche Sensordaten in die IoT-Plattform eingelesen werden. Der Nutzen läge auf der Hand: In diesem Fall „spricht“ der Schrank selbst aus, was das Problem ist. Kurz: Die Sensordaten gäben Aufschluss darüber, in welchem Zustand sich welche Komponente befindet, und im Sinne eines „Predictive Maintenance“ könnte der Servicetechniker frühzeitig agieren. Es ist also noch viel zu erwarten im spannenden Kontext von IoT- und AR-Anwendungen. Die Spezialisten bei Eplan sind hier offen – auch für andere Anbindungen, die sich prinzipiell mit unterschiedlichen IoT-Umgebungen umsetzen lassen. Voraussetzung ist Offenheit, die in Zeiten von Industrie 4.0 nicht nur zwischen Systemen, sondern auch mehr und mehr zwischen Softwareherstellern vorangetrieben wird.

Auch auf dem Campus der RTWH Aachen wird eine Gebhardt-Maschine im E4TC-Showroom ausgestellt und gemeinsam von Eplan und Partner PTC präsentiert. Beide Unternehmen sind Mitglieder des European 4.0 Transformation Centers – einem einzigartigen Netzwerk von Wissenschaft und Industrie.

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