Mit Fußwippe ins Internet of Things

Furture

Sie ist über 130 Jahre alt, pedalbetrieben und ein Prachtstück der Industrie 1.0. Robert Bosch hat ab 1887 noch persönlich an der 300 Kilogramm schweren, gusseisernen Drehbank gearbeitet. Nun hat Bosch die historische Drehbank auf einen Schlag aus dem Museum ins Industrie-4.0-Zeitalter katapultiert. Gehen wir ein wenig fremd!

18. April 2017
Die 130 Jahre alte Drehbank zeigt dem Bediener unter anderem, wie schnell er treten muss. Bildquelle: Bosch
Bild 1: Mit Fußwippe ins Internet of Things (Die 130 Jahre alte Drehbank zeigt dem Bediener unter anderem, wie schnell er treten muss. Bildquelle: Bosch)

Unter anderem wurden auf der historischen Drehbank Teile für den Magnetzünder gefertigt, jenes Produkt, das dem Unternehmen Ende des 19. Jahrhunderts zum Durchbruch verhalf. Den Zeitsprung in die Smart-Factory-Ära ermöglichte das neue IoT-Gateway (IoT = Internet of Things) von Bosch. Das vernetzte System kombiniert Sensorik, Software sowie eine IoT-fähige Industriesteuerung und ermöglicht damit die Zustandsüberwachung der Drehbank. »Unser weltweit einmaliger Aufbau zeigt, dass selbst älteste Maschinen mit dem IoT Gateway schnell und einfach vernetzt werden können«, erklärte Dr. Werner Struth, in der Bosch-Geschäftsführung unter anderem für Industrietechnik und Fertigungskoordination verantwortlich. »Damit erschließt Bosch auch Betreibern älterer Maschinenparks die Vorteile der vernetzten Industrie«, verspricht Dr. Struth. Viele Maschinen im Handwerk oder in der Fertigung sind noch ohne Industrie-4.0-Anbindung. Unter anderem fehlen ihnen Sensoren, Software oder die Anbindung an die IT-Systeme des Unternehmens – also wesentliche Voraussetzungen für die vernetzte Fertigung. Allein in Deutschland sind mehrere zehn Millionen Maschinen betroffen. Global betrachtet ist das ein Milliardenmarkt für Retrofit-Lösungen wie das Bosch-IoT-Gateway«, hofft Dr. Struth. Die Industrie brauche vernetzte Maschinen, wenn sie nachhaltig Erfolg haben solle. Genau das leiste das IoT-Gateway, schnell und flexibel. Bosch zeigt damit, wie Betreiber älterer Produktionsanlagen ihre Maschinen vernetzen, dadurch in Echtzeit überwachen und somit optimieren können. Das ermöglicht etwa die vorausschauende Wartung und reduziert Ausfallzeiten bei steigender Produktivität.

Schon nach 18 Monaten amortisiert

Der technische und wirtschaftliche Hintergrund für das IoT-Gateway: Innovationszyklen im Maschinenbau unterscheiden sich von jenen in vielen anderen Branchen. Einmal angeschaffte Maschinen bleiben oft über Jahrzehnte im Einsatz. Sie lassen sich nur mit hohem Aufwand und hohen Kosten an neue Anforderungen anpassen. Ein Großteil des weltweit installierten Maschinenparks ist daher noch ohne Anbindung an die vernetzte Fertigung. Der Bedarf für Retrofit-Lösungen zum Nachrüsten für die vernetzte Fertigung ist also riesengroß – auch für Bosch: »Wir setzen das IoT-Gateway bereits selbst ein und sparen damit Geld. Zum anderen bietet Bosch Rexroth diese Lösung ab Herbst unseren Kunden an«, kündigte Struth an. Der Fachöffentlichkeit wird das IoT-Gateway zur SPS IPC Drives (November) vorgestellt.

Im Bosch-Werk Homburg haben Ingenieure mit dem IoT-Gateway zum Beispiel einen Prüfstand für Hydraulikventile aus dem Jahr 2007 vernetzt. Dank Sensoren, die die Qualität des eingesetzten Öls überwachen, lässt sich der Zeitpunkt für den nötigen Ölwechsel nun weitaus genauer bestimmen als zuvor. Dies spart Zeit, Geld und schont die Umwelt. Im konkreten Fall hatte sich das Nachrüsten mit dem IoT-Gateway bereits nach 18 Monaten amortisiert. Nun sollen 22 weitere Prüfstände und später viele Maschinen bei Bosch nachgerüstet werden. Außer dem Gateway bietet Bosch auch die nötige Software an, etwa um Daten in der Bosch-IoT-Cloud zu analysieren, aufzubereiten und darzustellen.

Programmierung unnötig

Das IoT-Gateway wird – je nach Anwendung – um Sensoren erweitert, die an der nachzurüstenden Maschine angebracht werden. Die Sensoren erfassen etwa Temperatur, Druck, Vibration, Stromverbrauch, Ölqualität, Neigungswinkel, Drehgeschwindigkeit oder andere Parameter. Diese Daten übersetzt die Software in Echtzeit in ein Format, das sich in bestehenden Produktionsumgebungen eingliedern lässt – »wie ein nimmermüder Simultanübersetzer für die Industrie 4.0«, sagte Struth. Das IoT-Gateway muss hierfür nicht programmiert, sondern über einen Browser lediglich konfiguriert werden. Das verkürzt die Inbetriebnahme drastisch. Hierzu nutzt Bosch unter anderem die neue, offene Maschinensprache PPMP (Production Performance Management Protocol).

Optimale Trittfrequenz

Die museale, nun ›Industrie-4.0-getunte‹ Drehbank ermöglicht wesentliche neue Merkmale vernetzter Fertigung: zum einen die Prozessüberwachung für die ständige Qualitätssicherung, zum anderen die permanente Zustandsüberwachung (›Condition Monitoring‹), um ungeplante Ausfallzeiten zu verhindern. Dank der von Sensoren am IoT-Gateway erfassten und übertragenen Daten erkennt der Bediener am Fußpedal jederzeit auf einem Monitor, ob er schneller oder langsamer treten muss, um die optimale Drehzahl einzuhalten.

Höhere Qualität, rechtzeitige Wartung

Zudem erkennt die jetzt vernetzte Drehbank schleichende Veränderungen am Antrieb: Mit zunehmendem Alter kann der lederne Treibrieben zwischen dem Antriebsrad und der Spindel mit dem Werkstück durchrutschen. Für das menschliche Auge ist dieses zunächst unsichtbar. Sensoren erkennen aber bereits Abweichungen im Prozentbereich. Ist ein vorgewählter Schwellenwert erreicht, etwa ein Durchrutschen von zwei Prozent, sendet das vernetzte System eine Nachricht an den richtigen Instandhalter. Der wechselt den Riemen innerhalb einer vorgegebenen Zeit aus. So verhindern die Sensoren, das Gateway und die Software den ungeplanten Ausfall der jetzt Industrie-4.0-fähigen Drehbank. Dies steigert die Produktivität.

507 Mark für die Drehbank

Robert Bosch hatte die Drehbank im Februar 1887 gekauft und auch selbst daran gearbeitet. Sie war vermutlich bis 1901 im Einsatz. Umgerechnet auf heutige Verhältnisse entspricht der damalige Kaufpreis von 507 Mark etwa 30.000 bis 40.000 Euro – für den kleinen Betrieb, den Robert Bosch erst 1886 gegründet hatte, war das eine beträchtliche und auf Dauer gerechnete Investition. »Daran hat sich bis heute nichts geändert: Maschinen sind teuer. Wir müssen sie so effizient wie möglich nutzen. Das Vernetzen hilft uns entscheidend dabei«, postuliert Dr. Werner Struth.

Erschienen in Ausgabe: 03/2017