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Mit ei­nem Al­ter von fast 130 Jah­ren, pe­dal­be­trie­ben und ein mu­sea­les Stück In­dus­trie­ge­schich­te, an dem Un­ter­neh­mens­grün­der Ro­bert Bosch ab 1887 noch per­sön­lich ge­ar­bei­tet hat, ist die 300 Ki­lo­gramm schwe­re, guss­ei­ser­ne Dreh­bank An­schau­ungs­ob­jekt für Re­tro­fit-­Po­ten­zia­le heu­ti­ger Ma­schi­nen.

Denn der Bosch-­Kon­zern zeigt an der Dreh­bank, wie mit Hil­fe von Sen­so­rik, Soft­wa­re und ei­ner IoT-­fä­hi­gen In­dus­trie­steue­rung Nach­rüs­tungs­mög­lich­kei­ten um­ge­setzt wer­den kön­nen. So wer­den auch deut­lich jün­ge­re, aber eben noch nicht ver­netzt ar­bei­ten­de Ma­schi­nen und An­la­gen fit für In­dus­trie 4.0 ge­macht.

507 Mark für die Drehbank

Dr.-Ing. Werner Struth, Geschäftsführer bei Bosch [Source: Bosch]

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“, sag­te Dr. Wer­ner Struth in der Bosch-­Ge­schäfts­füh­rung un­ter an­de­rem für die In­dus­trie­tech­nik und die Fer­ti­gungs­ko­or­di­na­ti­on ver­ant­wort­lich, in Stutt­gart.

Un­ter an­de­rem wur­den auf der Dreh­bank ur­sprüng­lich Tei­le für den Ma­gnet­zün­der ge­fer­tigt, je­nes Pro­dukt, das Bosch Ende des 19. Jahr­hun­derts zum Durch­bruch ver­half. Nun wur­de die his­to­ri­sche Ma­schi­ne auf einen Schlag aus dem Mu­se­um ins In­dus­trie 4.0-­Zeit­al­ter ka­ta­pul­tiert. Sein tech­ni­scher Un­ter­stüt­zer: das neue IoT (In­ter­net of Things) Gate­way 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“, sag­te Struth, „Da­mit er­schließt Bosch auch Be­trei­bern äl­te­rer Ma­schi­nen­parks die Vor­tei­le der ver­netz­ten In­dus­trie“.

Viele Maschinen noch nicht Teil der Industrie 4.0

Vier Stufen der Industriellen Revolution [Source: Bosch]

„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 IT-­Sys­te­me des Un­ter­neh­mens – und da­mit 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“, sag­te Struth.

Die In­dus­trie brau­che ver­netz­te Ma­schi­nen, wenn sie nach­hal­tig Er­folg ha­ben sol­le. Ge­nau das leis­tet 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 so­mit Aus­fall­zei­ten bei gleich­zei­tig stei­gen­der Pro­duk­ti­vi­tät.

Lange Innovationszyklen machen Retrofit-Lösungen nötig

Bosch-Geschäftsführer Dr. Werner Struth mit den Auszubildenden Sina Rohloff und Felix Meeh an der Drehbank. [Source: Bosch]

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 mit ho­hen Kos­ten an neue An­for­de­run­gen an­pas­sen. Ein großer Teil des welt­weit in­stal­lier­ten Ma­schi­nen­parks ist da­her noch ohne An­bin­dung an die ver­netz­te Fer­ti­gung. Der Be­darf für so­ge­nann­te Re­tro­fit-­Lö­sun­gen zum Nach­rüs­ten für die ver­netz­te Fer­ti­gung ist da­her nach Ein­schät­zung von Bosch rie­sen­groß.

Das gilt auch für das Un­ter­neh­men selbst: „Wir set­zen das IoT Gate­way be­reits in ei­ge­nen An­la­gen ein und spa­ren da­mit Geld. Zum an­de­ren bie­tet un­se­re Toch­ter Bosch Rex­roth die­se Lö­sung ab Herbst un­se­ren Kun­den an“, sag­te Struth. Der Fachöf­fent­lich­keit wird das IoT Gate­way zur Mes­se sps ipc dri­ves im No­vem­ber vor­ge­stellt.

Schon nach 18 Monaten amortisiert

Im Bosch-­Werk Hom­burg ha­ben In­ge­nieu­re mit dem IoT Gate­way zum Bei­spiel einen Prüf­stand für Hy­drau­lik­ven­ti­le aus dem Jahr 2007 ver­netzt. Dank neu­er 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.

In die­sem kon­kre­ten Fall hat­te sich das Nach­rüs­ten mit dem IoT Gate­way be­reits nach 18 Mo­na­ten amor­ti­siert. Im nächs­ten Schritt sol­len 22 wei­te­re Prüf­stän­de und spä­ter vie­le wei­te­re Ma­schi­nen bei Bosch nach­ge­rüs­tet wer­den. Au­ßer dem Gate­way bie­tet Bosch auch die nö­ti­ge Soft­wa­re an, um Da­ten zum Bei­spiel in der Bosch IoT Cloud zu ana­ly­sie­ren, auf­zu­be­rei­ten und dar­zu­stel­len.

Das IoT Gateway kommt ohne Programmierung aus

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. Hier­bei nutzt Bosch un­ter an­de­rem die kürz­lich prä­sen­tier­te, neue und of­fe­ne Ma­schi­nen­spra­che PPMP (Pro­duc­ti­on Per­for­man­ce Ma­na­ge­ment Pro­to­col).

Höhere Qualität, rechtzeitige Wartung

Die mu­sea­le, nun „In­dus­trie 4.0-­get­un­te“ Dreh­bank er­mög­licht we­sent­li­che neue Merk­ma­le der ver­netz­ten Fer­ti­gung. Zum einen die Pro­zess­über­wa­chung für die stän­di­ge Qua­li­täts­si­che­rung, zum an­de­ren die fort­lau­fen­de Zu­stands­über­wa­chung („­con­di­ti­on mo­ni­to­ring“), um un­ge­plan­te Aus­fall­zei­ten zu ver­hin­dern. Für die Pro­zess­über­wa­chung er­fas­sen Sen­so­ren un­ter an­de­rem die Dreh­zahl des Werk­stücks: Zu hohe oder zu nied­ri­ge Schnitt­ge­schwin­dig­kei­ten ver­schlech­tern die Fer­ti­gungs­qua­li­tät beim Dre­hen von Me­tall und kön­nen das Werk­zeug be­schä­di­gen. 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.

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, zum Bei­spiel ein Durch­rut­schen von zwei Pro­zent, sen­det das ver­netz­te Sys­tem au­to­ma­tisch 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.

st