Nachrüstung einer Bohrmaschine (Retrofit)

Die Modellfabrik Migration entwickelte gemeinsam mit der Firma Batix Software GmbH eine Lösung zur Nachrüstung einer herkömmlichen Bohrmaschine mit verschiedenartiger Sensorik.

Problemstellung

Vorhandene Maschinen sind aufgrund langer Nutzungszeiträume oft älteren Datums und damit ohne Industrie-4.0-taugliche Schnittstellen oder gar Eigenintelligenz ausgestattet. Eine Integrierbarkeit in die industrielle Digitalisierung ist so nicht gewährleistet. Daher ist eine Nachrüstung mit bestimmter Sensorik und darauf aufbauender intelligenter Datenverarbeitung sinnvoll, um im Rahmen der Digitalisierung aus den gewonnenen Daten einen Mehrwert ziehen zu können.

Zielsetzung

Im Zuge des Demonstrators soll eine exemplarische Umsetzung der Nachrüstung, auch Retrofit genannt, von Bestandsmaschinen erfolgen. Am Beispiel einer Bohrmaschine sollte dieses Szenario mit geeigneter Sensorik umgesetzt und veranschaulicht werden. Unter Anwendung von KI-Methoden sollten die sensorischen Daten verarbeitet und ausgewertet werden. Im Ergebnis sollten die aufbereiteten Daten visualisiert und Möglichkeiten zur Integration in bestehende IT-Systeme aufgezeigt werden.

Projektbeschreibung

Konkret wurde eine Tischbohrmaschine um einen 3D-Schwingungssensor, einen Rotationssensor (optisch) und eine Leistungsaufnahmemessung (messende Schaltsteckdose) erweitert, sodass zu Demonstrationszwecken ein portabler und autarker Plexiglas-Aufbau entstand. Die Sensoren sind an einen Raspberry Pi (RevolutionPi), der als lokale Verarbeitungseinheit dient, angeschlossen. Auf Basis vorherigen Trainings eines Machine-Learning-Systems kann zum einen der Betriebszustand anhand der Sensordaten ermittelt und dementsprechend die Zustandsinformation Aus, Leerlauf oder Bearbeitung ausgegeben werden. Zum anderen können auf Basis der Schwingungsmessungen die vom Bohrer bearbeiteten Materialien (Holz oder Metall) bestimmt werden. Die Datenausgabe erfolgt auf einem Endgerät, z.B. einem Laptop oder Tablet, durch eine webbasierte Visualisierung mittels der Open-Source-Lösung Grafana und stellt den aktuellen Zustand und den Betriebsverlauf der Maschine dar. Zusätzlich erfolgte eine Integration in die Smart-Factory-Arbeitsplattform NOAH der Firma Batix. Eine Instanz dieser wird exemplarisch auf dem Raspberry Pi ausgeführt und kann so demonstriert werden.