Smarte Produktion

Die smarte Robot Factory

KUKA Zerspanung
© Kuka Group

In der laufenden Produktion eine Fertigungszelle mit der Cloud verbinden und mit allen Eigenschaften einer Smart Factory versehen: Dieses Ziel setzte Kuka mit Partnern der Open Industry 4.0 Alliance nun um.

In einem Gemeinschaftsprojekt hat die Open Industry 4.0 Alliance ihre in der Theorie erarbeitete Referenzarchitektur bei Kuka nun in die Praxis übertragen. Einzellösungen wurden dabei interoperabel verbunden und bestehende Silos aufgelöst. Die diskrete Fertigung von Roboterteilen ist nun intelligent vernetzt und soll in Zukunft auch herstellerübergreifend funktionieren. Das Geschehen in einer seit Jahren bestehenden Fertigungszelle wurde damit komplett integriert und via Cloud transparent gemacht.

Die Kuka-Fertigungszelle

»Unsere vollautomatisierte und vernetzte Roboterzelle verbindet die analoge und digitale Welt der smarten Produktion«, sagt Dr. Christian Liedtke, Head of Strategic Alliances bei Kuka. Ein Roboter vom Typ KR 500 L480-3MT greift Gussbauteile mit Hilfe pneumatischer Greifer der Firma Zimmer auf und führt sie einem der Heller-Bearbeitungszentren zu. Nachdem die Bauteile gebohrt und gefräst sind, werden sie in der Außenposition vom Roboter noch entgratet und anschließend entnommen. Um beide Bearbeitungszentren aus insgesamt vier Zuführstationen versorgen zu können, ist der Roboter auf der Lineareinheit KL 1500-3 verbaut. Mit Senseforge von Altran lässt sich zudem die Temperatur und Abkühlzeit der Werkzeuge gezielt überprüfen.

Bei der jetzt durchgeführten Vernetzung der Produktionszelle mit den CNC-Maschinen setzt Kuka auf die Industrie 4.0-Architektur der Allianz. »In vereinfachter Darstellung lässt sich diese Architektur durch vier Ebenen beschreiben: Manufacturing Components – also die Anlagen, Edge-Controller, IIoT-Plattform und User Interface«, so Liedtke.

Die Verbindung zur digitalen Welt erfolgt per Vernetzung aller beteiligten Komponenten miteinander und mit der Cloud. »Die Daten werden in einem Edge-Gateway von Fujitsu gesammelt und an unsere Operator-Cloud weitergegeben«, berichtet Bastian Jehl, IIoT Solution Engineer bei Kuka. »Die Cloud selbst stellt dann Services wie Authentifizierung, Datenverarbeitung, vorausschauende Wartung und Ereignisauswertung bereit. Derzeit erhalten unsere Werktätigen über die Tools von 3d Signals einen Überblick über das Geschehen in den Heller Bearbeitungszentren«, ergänzt Jehl. Mittels der eingerichteten Architektur der Open Industry 4.0 Alliance laufen die Daten via MQTT-Broker über die eigene Cloud des Kunden. Dabei wird der Kunde die Auswahl und Darstellung der Daten aus den verschiedensten Quellen mit passenden Dashboard-Werkzeugen nach seinen Bedürfnissen zuschneiden. »Der Kunde besitzt die Datenhoheit und entscheidet, wie der Datenfluss erfolgt«, so Jehl.

Durchsatz steigern, Stillstände vermeiden

Dr. Christian Liedtke
Dr. Christian Liedtke: »Unsere Roboterzelle verbindet die analoge und digitale Welt der smarten Produktion.«
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Das Referenzprojekt bei Kuka gliedert sich in zwei Phasen: Der erste Abschnitt – die komplette Digitalisierung der Fertigungszelle nach Brownfield-Gesichtspunkten bei laufender Fertigung – ist abgeschlossen. In der nun laufenden zweiten Phase werden die Prozesse anhand von praktischen Erfahrungen und vorausschauenden Analyse-Methoden kontinuierlich optimiert. Ziel ist es, den Durchsatz sowie die End-to-End-Auslastung der Zelle nachhaltig zu steigern und auf konstant hohem Niveau zu halten. Zudem sollen un-geplante Maschinenstillstände frühzeitig erkannt und durch Gegenmaßnahmen vermieden werden. Der durchgängig digitalisierte Workflow erlaubt darüber hinaus eine ganzheitliche Sicht auf die Performance der Fertigungseinheit, sodass ständige Anpassungen und Verbesserungen jederzeit möglich sind. Kuka profitiert dadurch langfristig von einer höheren Produktivität der Anlage und deutlichen Kosteneinsparungen.

Digitalisierung forcieren

Bastian Jehl
Bastian Jehl: »Der Kunde besitzt die Datenhoheit und entscheidet, wie der Datenfluss erfolgt.«
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Die Ergebnisse aus dem Referenzprojekt sollen auch auf künftige, ähnlich gelagerte Anwendungsfälle innerhalb der Open Industry 4.0 Alliance übertragen werden. Hierbei werden erneut alle Stakeholder und Adressaten wie Asset-Lieferanten, Produzenten sowie Drittanbieter von Services und Lösungen in die Projekte eingebunden. So lassen sich Innovationen in weiteren Allianz-Mitgliedsunternehmen anstoßen, die Digitalisierung vorantreiben und die Produktionsprozesse an-haltend verbessern. Dank der gemeinsamen Sprache und Semantik aller an der Allianz beteiligten Firmen werden durchgängige Informationsflüsse realisiert, was Effizienzsprünge ermöglicht. Darüber hinaus erhöhen die Interoperabilität und offene Standards die Erfolgsaussichten entsprechender Projekte zusätzlich.


  1. Die smarte Robot Factory
  2. Die Sparringspartner

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