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DIGITALISIERUNG
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ANFASSEN

Retrofit – Bestandsmaschinen fit machen für Industrie 4.0

Unser Retrofit-Demonstrator veranschaulicht moderne, vernetzte Produktionsprozesse (Industrie 4.0) durch zusätzliche Sensorik.

Retrofit-Demonstrator

DIE AUSGANGSLAGE

Für produzierende Unternehmen bedeutet Digitalisierung oftmals auch die Produktionsanlagen in digital vernetzte Produktionsprozesse (Industrie 4.0) einzubinden. Vielfach sind jedoch Bestandsmaschinen nicht „Industrie 4.0-tauglich“, da sie schon einige Jahre im Einsatz sind. Mit dem Demonstratornachbau unserer Chemnitzer Kolleg:innen wollen wir zeigen, wie Bestandsmaschinen fit gemacht werden können.

Die Dampfmaschine als erster mechanischer Antrieb der Industriegeschichte symbolisiert wie kaum eine andere Maschine die erste industrielle Revolution (Industrie 1.0). Der Schritt zur Industrie 4.0 scheint hier sehr weit zu sein. Mit dem Retrofit-Demonstrator zeigen wir, wie durch zusätzliche Sensorik eine Einbindung in moderne, vernetzte Produktionsprozesse (Industrie 4.0) ermöglicht wird.

DIE LÖSUNG

Der Retrofit-Demonstrator zeigt eine konventionelle Dampfmaschine im Spielzeugmaßstab, die durch zusätzliche Sensorik digitalisiert wurde. Mit Hilfe der verbauten Sensoren zur Ermittlung von Druck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Drehzahl kann auf verschiedene Betriebszustände geschlossen werden. Die Sensoren sind an eine preisgünstige Steuerung (Controllino) angeschlossen. Die Steuerung leitet die gemessenen Werte über das Netzwerk an einen kostengünstigen Einplatinenrechner (Raspberry Pi) weiter und kann die (elektrisch beheizte) Dampfmaschine bzgl. der Stromversorgung regeln. Auf diesem Rechner laufen ein MQTT-Server zur Übermittlung der Zustände von der Steuerung und die grafische Programmierumgebung Node-RED zur Auswertung der Zustände. Mittels Node-RED wurde ein einfaches Dashboard zur Visualisierung auf dem Touch-Display des Einplatinenrechners erzeugt.

Durch die Sensoren ist es nicht nur möglich den Betrieb der Dampfmaschine zu visualisieren. Im Dashboard wird die notwendige Wartung (Schmiermittel zuführen) im 10 Minuten Takt angezeigt und auf eine Bestätigung gewartet. Dazu wird die Kesseltemperatur selbstständig reduziert und auf die notwendige Wartung hingewiesen. Dadurch kann die Lebensdauer der Dampfmaschine erhöht und die Betriebssicherheit gewährleistet werden.

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Der Rapsberry Pi visualisiert auf einem Node-RED-Dashboard Daten zum Druck, zur Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Drehzahl.

Retrofit Node-RED-Dashboard

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ERKLÄRVIDEO RETROFIT

© Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Chemnitz / www.betrieb-machen.de

DAS HAT ES GEKOSTET

Die Umsetzung des Retrofit-Demonstrators basiert auf den Entwicklungsarbeiten des Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrums Chemnitz. Mit Hilfe der Materialliste, des Schaltplanes und der Steuerungssoftware war lediglich der Einkauf und Nachbau notwendig. Die zusätzliche Investition in Sensorik, Steuerung und Einplatinencomputer mit Touch-Display und Zubehör beläuft sich auf ungefähr 1.000 Euro.

Das leistet der Demonstrator

Durch den Retrofit-Demonstrator können folgende positive Effekte für mittelständische Maschinen- und Anlagenbauer sowie Betreiber:innen von Industrieanlagen/Maschinen verdeutlicht werden:

  • Weiterentwicklung von Bestandsmaschinen durch Retrofit-Maßnahmen
  • Vereinfachung der Serviceerbringung durch Maschinenherstellende an Altmaschinen durch Retrofit und Fernzugriff auf Maschinendaten

DAS WÜRDEN WIR NIE WIEDER MACHEN

Die Entwicklung von Steuerungscode sollte für Maschinenherstellende kein Problem darstellen. Die Nutzung von MQTT und Node-RED ist für einige eventuell Neuland, um Einarbeitungszeit zu sparen, empfehlen wir entsprechende Veranstaltungen der Mittelstand 4.0-Kompetenzzentren deutschlandweit zu nutzen. Einige bieten auch speziell für die grafische Programmierung mit Node-RED Veranstaltungen an.

Retrofit-Demonstrator

Retrofit

„Der Retrofit-Demonstrator zeigt sehr anschaulich, wie mit nachträglich verbauter Sensorik auch eine Dampfmaschine in das Zeitalter der Industrie 4.0 katapultiert werden kann.“

Dr. Stefan Voigt

Dr. Stefan Voigt

Leiter
  • KONTAKT

    Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Magdeburg “vernetzt wachsen”
    c/o Zentrum für Produkt-, Verfahrens- und Prozessinnovation ZPVP GmbH
    Sandtorstraße 23
    39106 Magdeburg

    0391 – 544 86 222

Mit freundlicher Unterstützung vom

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