Industrie 40 Symposium an der RFH Köln 7.7.2016

Industrie 4.0 Software-Lsungen im
Maschinen- und Anlagenbau

Symposium Industrie 4.0 konkret
an der Rheinische Fachhochschule Kln

Industrie 4.0 fr KMU mit
Open Source Technologien

Ausgangssituation

Randbedingungen in allen Projekten:

Keine Lizenzkosten, ausschlieliche Verwendung von Open Source Technologien.

Geringe Kosten durch Hardware (es handelte sich u.a. um Prototypen, die auf Technologiemessen
ausgewhlten Kunden gezeigt wurden).

Weitestgehende Nutzung eines standardisierten
Technologiestacks

Steuerung mittels mobile Endgerte

Integration mobiler Endgerte: Steuerung

Lokalisierung basierend auf RSSI

Bluetooth
Beacon

Java EE
Integrationsbus

Integration mobiler Endgerte: Steuerung

Ablsung kostenintensiver Touch-Panels beim Endkunden

(~ 100 Panels, mgl. Reduktion um ca. 80%)

Arbeitserleichterung bei Einrichtung und Wartung der Produktionsstrecke

OPC DA bzw. proprietre Eigenentwicklung des

Kunden zur Maschinenkommunikation

Im Fall OPC DA utgard / eclipseSCADA Clients

berwachung mittels mobiler Endgerte

Integration mobiler Endgerte: berwachung
(LeanVISU)

Java EE
Integrationsbus

OPC

Factory Publication
Pattern
(IBM)

Speicherung von Sensor Daten

Data Acquisition

Java EE Integrationsbus

Amazon EC2

lokal

LAN

Cloud

OPC

MQTT

Auswertung der Daten hinsichtlich:

MES KPIs wie im VDMA Einheitsblatt 66412 beschrieben:

Verfgbarkeit, Effektivitt

Produktqualitt insbes. in Verbindung mit Tracking & Tracing

(Predictive) Maintenance:

berwachung der Maschinenzustnde und belastungs-

abhngiger Wartungsintervalle

Verarbeitung komplexer Ereignisse

Mustererkennung in den Daten zwecks Voraussage

von Strungen und Defekten

(aber: die Programmierung der Daten zu

mathematischen Modellen ist harte Arbeit)

Cassandra:

Ursprngich von Facebook entwickelt, Mischung aus einem Key-Value-Store und einer spaltenorientierten Datenbank

Bis zu 2 Mrd. Spalten pro Zeile

In Java geschrieben

auf hohe Schreib- und Lesedurchstze optimiert(Schreibvorgnge asynchron erfolgen, d. h. die Daten werden erst im RAM gehalten und dann gebndelt auf die Festplatte geschrieben)

untersttzt die Partitionierung der Datenbank, wobei die Rechner auch an verschiedenen Orten (Rechenzentren) stehen knnen.

beherrscht die Datenbank Replikation, automatische Erkennung von ausgefallenen Rechnern im Datenbankverbund

Gemeinschaftsprojekt:
Industrie 4.0 in a box

Ein Gemeinschaftsprojekt

Kompetenzen und Fachkrfte

Interdisziplinr angelegter Skillset mit steigender NachfrageAnwender von Maschinen, Steuerungen und Software-Lsungen, die Industrie 4.0-Anforderungen entsprechen,

Hersteller von Maschinen,
Steuerungen bzw.
Software-Lsungen

Software-Hersteller

Consulting Unternehmen

AutomatisierungInformatikBWLWi.-Info.

Wi.-Ing.

Wi.-Info.

Ind. 4.0

Kompetenzen und Fachkrfte

Von 900 befragten Unternehmen aus dem Raum D-A-CH sehen ...48 % den europischen Arbeitsmarkt als nur bedingt oder nicht vorbereitet auf Industrie 4.0 und

45 % keine ausreichende Anzahl Fachkrfte, die neben IT-Expertise auch notwendiges Know-how aus den Bereichen Logistik und Fertigung fr Industrie 4.0 mitbringen.

Modell fr Industrie 4.0

Use Cases:

Modell

Erfassung

Speicherung

Steuerung

Visualisierung

Integration

Video

Das Modell

MQTT

Java EE M2M Framework

OPC

Factory Publication
Pattern
(IBM)

Siematic S7

Raspberry Pi +
NFC Reader

Taktstrasse

Integrationstack

Entwickelt in Projekten und in Zusammenarbeit
mit der RFH

Modular und flexibel konfigurierbar

Basierend auf:

IPO Pattern, Chain-of-Responsibility und Template
Method Pattern sowie G. Hophe: EAI Pattern

Java EE; insbes.: CDI / Spring DI, AOP,

Frei downloadbar, wird um grafischen Editor fr Routen erweitert

Integrationstack

Durchgngiger didaktischer Ansatz

Das Modell ist preiswert (Transportcase, Software und Laptop)

Das Modell ist portabel

Mittels des Modells knnen alle relevanten Technologien erarbeitet, dargestellt und gelehrt werden:Industrie 4.0 berblick (u.a. Referenzarchitekturen) inkl. Beispielen (CPS, Visualisierung, Speicherung, Auswertung)

SPS-Programmierung fr Siemens S7

OPC/DA oder OPC/UA Integration

Java- und Java EE- basierender
Integration

Visualisierung von Produktionsdaten

Speicherung und Auswertung von
Sensordaten (Machine Learning)

Besten Dank fr Ihre Aufmerksamkeit

(Weitere)
Referenzprojekte

MES System for Automotive Supplier

Architectural lead on ISA 95 compliant MES System realized with Java EE The existing solution came to an end in
terms of maintainability and technologies.
The customer asked for a modern solution catering all needs.

Training internal teams

Defining the a new architecture

Implementation lead

Staffing of development teams

Implemented for:Honda / Ohio

Volkswagen / Wolfsburg

Ford / China, Thailand, Turkey and India

Consulting/ DevelopmentTraining / CoachingResearch / Academia

Date:

Technologies:

Remarks:

Contact:Matthias Bohnen, Thomas Barth, Steffen Rumpf

MES System for Film-stretching industry

Architectural lead on ISA 95 compliant MES System realized with Java EE and Big Data The existing solution was build by different vendors and not according to modern requirements. The new solution should be re-build based upon standards like ISA 95 and latest technologies.

Training of internal teams

Defining the a new architecture

Implementation lead of
distributed teams in
Germany and Romania

Staffing of development
teams


Date:

Technologies:

Remarks:


Software Architecture: Review

Architectural review of the application related to planning the production of
the powertrain components of a car manufacturer in Germany The existing solution was older than 16 years, maintenance and improvement were almost impossible due to technical debts.

Evaluating the existing architecture

Identification of problematic hot spots

Defining an optimization strategy

Developing the new reference architecture


Date:

Technologies:

Remarks:


eConvey: Operating and supervising conveyors

Implementing a new, mobile solution for operating and supervising conveyors in the automotive sector (mass production)The existing solution was operated by 250+ touch screens, the mobile solution was developed to replace several of these.

Based upon direct OPC interaction the
solution allows:

to operate the conveyors
(< 5 ms latency),

to localize the operator (Bluetooth LE),

to vizualize the current state of the conveyor(s) by means of a VISU

to retrieve additional information
by QR-Codes


Date:

Technologies:

Remarks:


Master Thesis: Industry 4.0, CEP and Big Data

Joint Master Thesis in the field of Complex Event Processing and Big Data Storages in production lines within the automotive industries The master thesis of Steffen Templin was done in collaboration of Drr Systems, University of Siegen and Brockhaus Group.

Real-time analysis of complex events from several streams / sensors in production processes

Storing large amounts of sensor data in NoSQL datastores

Prototypical implementation using OpenSource technologies (WSO2 CEP / ESB, MongoDB)


Date:

Technologies:

Remarks:


Who am I?

Dipl.-Kfm. Matthias Bohnen

Geschftsfhrender Gesellschafter Brockhaus GmbH,
Heidelberg und Brockhaus Consulting GmbH, Wiesbaden

Software Architekt und/oder Entwicklungsleiter bei
versch. MES Projekten im Maschinenbau

Software Architekt und Mitglied des Industrie 4.0
Innovationsteams der cellent AG

Lehrbeauftragter im Software Engineering an versch.
Hochschulen
(auch der Rheinischen Fachhochschule Kln )

Contact information:

Brockhaus Consulting GmbH
Gustav Stresemann Ring 1
D - 65189 WiesbadenGermany

Fon: +49-611-97774-332Fax: +49-611-97774-432

Web: www.brockhaus-gruppe.de Mail: [email protected]

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