Wenn Roboter und Maschine besser kommunizieren

Erster internationaler Schnittstellen-Standard für automatisierte Fertigung von Werkstücken wird auf den Weg gebracht

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Industrie 4.0 ist in aller Munde, aber an der praktischen Umsetzung hapert es noch. Das liegt unter anderem auch an fehlenden Standards für die Verbindung der digitalen Maschinen untereinander. Das will der VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken) nun ändern. Er hat erstmals einen umfassenden und doch flexibel anwendbaren Standard formuliert, mit dem Roboter oder andere Werkstück-Trägersysteme einfacher in ein Fertigungssystem integriert werden können. Dieser Standard soll in den kommenden Wochen auch dem zuständigen technischen Komitee der Internationalen Organisation für Standardisierung ISO vorgelegt werden. „Damit leiten wir eine erste weltweit gültige Norm für Schnittstellen in automatisierten Fertigungssystemen in die Wege“, freut sich Dr. Hartmuth Müller, Vorsitzender der VDW- Arbeitsgruppe „Schnittstelle Werkzeugmaschine – Automation“, die den Standard erarbeitet hat.

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Dr. Hartmuth Müller

Schub für die Automatisierung
Erst vor kurzem hat die WGP (Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktionstechnik) – ein Zusammenschluss führender deutscher Professoren des Fachgebiets – die kleinen und mittelständischen Betriebe gewarnt, die Revolution der digitalisierten Wertschöpfungsketten, die durch Industrie 4.0 möglich werden, nicht zu verpassen. Die fehlenden Standards für die Vernetzung von Produktionsanlagen, geschweige denn ganzer Produktionsketten, bemängeln nicht nur Wissenschaftler. „Die Betriebe tragen oft lange Kämpfe aus, bis ihre Maschinen in einer automatisierten Produktionskette miteinander kommunizieren können“, weiß auch Ralf Reines, technischer Referent beim VDW. Das Problem: „Untereinander verstehen sich Maschinen nicht, wenn die Schnittstellen nicht zueinander passen, weil sie nicht normiert sind, so wie Menschen nicht miteinander sprechen können, wenn sie nicht dieselbe Sprache sprechen.“ Je nach Hersteller werden Signale wie „Lasse das Werkstück los“ und „Lege das Werkstück in die Ladestation“ unterschiedlich benannt und die Bedeutung dahinter nicht gleichermaßen definiert. Deshalb kann beispielsweise ein Roboter mit der zu bestückenden Maschine nicht zwangsläufig die Befüllung und anschließende Bearbeitung der Werkstücke „absprechen“.

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Ralf Reines

Kostspielige und aufwändige Umprogrammierung entfällt
Größere Produktionsanlagen werden meist montiert, ohne vorher testen zu können, ob die Maschinen über die unterschiedlichen Schnittstellen tatsächlich miteinander kommunizieren können. Die einzelnen Maschinen sind häufig zu groß und komplex, um sie in eine Testumgebung zu transportieren. Daher werden die einzelnen Schnittstellen – also die Verbindungen, über die die Daten der verschiedenen Maschinen miteinander ausgetauscht werden – im Vorfeld von Systemintegratoren auf Basis zahlreicher Dokumente besprochen und abgestimmt. Dann kommt der große Moment, wenn die Anlage eingeschaltet wird – und nur zu oft funktioniert nichts. Der finanzielle und zeitliche Aufwand, der die Umprogrammierung der Schnittstellen mit sich bringt, lässt sich vermeiden – wenn alle Schnittstellen von vorneherein einer Norm entsprechen – so wie sie der neue Standard nun vorgibt. „Das wird der Digitalisierung der Produktion einen deutlichen Schub geben und ist ein wichtiger Schritt hin zu Industrie 4.0“, ist sich Müller sicher.
Neue Norm ist flexibel anwendbar
Der neu erstellte Standard ist modular anwendbar, um unterschiedlichsten Anforderungen gerecht zu werden – überall dort, wo bestimmte Werkstücke von transportierenden Maschinen zu bearbeitenden Maschinen gebracht werden müssen. Dabei kann es sich um die einfache Entnahme von Teilen eines Produktes drehen oder eine vollständige komplexe Produktionsanlagen etwa in der Autoproduktion, in denen die Werkstücke an verschiedenen Maschinen bearbeitet werden. Insgesamt kann zwischen drei Stufen und verschiedenen Optionen gewählt werden, um die Standards projektspezifisch auszulegen. So können bestimmte steuerungstechnische Signale hinzugefügt oder weggelassen werden, beispielsweise abhängig davon, ob die bearbeitende Maschine eine den Bearbeitungsbereich schützende Ladetür besitzt oder nicht. Auch die wichtigsten sicherheitstechnischen Aspekte sind in einer speziellen Sicherheitsschnittstelle festgelegt.

Um eine einfache Anwendbarkeit zu garantieren, haben die Experten vom VDW den Standard in einer Excel-Datei beschrieben, mit der die Signale zu den verschiedenen Stufen und Optionen leicht gefiltert werden können.

v002_160802_04Die formale Prozedur bei ISO startet mit einer Umfrage, ob das Standardisie-rungsvorhaben von internationaler Bedeutung ist. Dazu müssen mindestens vier Länder das Projekt für normungswürdig halten. Sollte das der Fall sein, wird die Arbeit zur internationalen Standardisierung gestartet. Dass das noch in diesem Jahr so kommen wird, daran zweifeln die Experten nicht.