Robust und flexibel: KS PULSE befördert Karosserieteile schnell und sicher durch die Fertigungsstationen.

KUKA SmartProduction

Mit KUKA SmartProduction machen Sie Ihre Produktionslinie fit für die Zukunft. Durch die intelligente und sichere Verbindung aller produzierenden Maschinen in die Cloud steigern Sie die Fertigungseffizienz und Prozessqualität Ihrer Produktion nachhaltig.

KUKA SmartProduction als Software für Intelligente Vernetzung

Produktionslinien bestehen aus etlichen Sensoren, Aktoren, Netzwerkkomponenten und vielem mehr. Dabei sind nahezu alle dieser integrierten Dinge potenziell wertvolle Informationsgeber. Denn Prozesse sind abhängig von dem Zusammenspiel verschiedener Komponenten sowie peripherer Eigenschaften. Damit Daten außer zur Optimierung einzelner Komponenten auch zur Steigerung der Prozessqualität verwendet werden können, müssen diese gemeinsam intelligent verarbeitet und visualisiert werden. Mit KUKA SmartProduction werden die Informationen der prozessrelevanten Maschinen für den Betreiber der Anlage zugänglich und auswertbar – natürlich gemäß den höchsten Sicherheitsstandards und eindeutiger Datenzugehörigkeit.

Die Cloud als zentraler Speicher

KUKA SmartProduction gewährleistet hersteller- und branchenübergreifend die einfache und nahtlose Verbindung aller produzierenden Maschinen in die Cloud. Konzipiert für maximalen Freiraum, kann KUKA SmartProduction in den unterschiedlichen Hard- und Softwarelandschaften der Produktionen eingesetzt werden. Die KUKA Lösung qualifiziert sich dabei durch standardisierte Schnittstellen und ihre zukunftssichere Architektur als IIoT-Plattform für Unternehmen aller Märkte und Branchen.

Alle Prozesse lassen sich über das IPad steuern — Mit KUKA SmartProduction lassen sich Prozesse digitalisieren und flexibel über die Cloud abrufen.

Eine neue Ebene der Digitalisierung

KUKA SmartProduction versetzt sämtliche Unternehmen in die Lage, ganze Zellen und Produktionslinien durchgängig zu digitalisieren. Sie schafft ein interoperables Netzwerk, in dem Micro- Services und Big-Data-Analysen dazu genutzt werden können, Fertigungseffizienz, -qualität und -verfügbarkeit zu analysieren und nachhaltig zu steigern. Komponentenherstellern, Systemintegratoren und Maschinenbetreibern wird durch die offene Plattform ein zusätzlicher Kanal für Mehrwertdienste und Applikationen für die produzierende Industrie angeboten.

Ein Werker bei der Bedienung der miKUKA-Steuerung. — Die Vernetzung und Digitalisierung der Prozesse steigert die Fertigungseffizienz und Qualität nachhaltig.

Use Case I: Genial vernetzt mit KUKA SmartConnect.frictionwelding

Dank der Software KUKA SmartConnect.frictionwelding kann die Reibschweißmaschine Genius vernetzt in der Cloud kommunizieren. So kann der Nutzer jederzeit und überall auf Maschinen-, Produktions- und Prozessdaten zugreifen.

Die Daten können über eine sichere Internetverbindung in Echtzeit weltweit abgerufen und automatisch analysiert werden. Verantwortliche Personen können Meldungen über kritische Maschinenzustände erhalten. Die Statusdaten lassen sich via PC, Laptop oder auch Smartphone einsehen – dies gelingt über den genormten Industrie-4.0-Standard OPC UA und die KUKA Remote Service Box.

Der Edge-Gateway von connyun regelt die Steuerung und Datenkommunikation mit der Cloud. Die Produktion kann so live überwacht, Wartungsvorhersagen können getroffen und Fehler schneller erkannt und behoben werden.

Die Applikation ist Bestandteil der KUKA SmartProduction-Cloud, mit der die Kunden die Daten aller einzelnen Komponenten ihrer Produktionslinie im Überblick behalten können.

Expert Analytics

Der Expert Analytics erlaubt tiefere Analysen zur Einleitung von Optimierungsmaßnahmen.
Alle verfügbaren Datenpunkte und ausgelöste Events werden im Zeitdiagramm über die gesamte Laufzeit dargestellt und können miteinander verglichen werden.
Der Datenexport für weitere Analysezwecke ist möglich.
Process Monitor

Im Process Monitor werden umfangreiche Prozessdaten zum aktuellen Schweißprozess angezeigt, die zur Bewertung der Qualität herangezogen werden.

Zusätzlich lassen sich alle Maschinen- und Prozesseinstellungen abrufen.
Production Monitor

Der Production Monitor bietet einen Überblick über die Produktion und deren Leistungskennzahlen, sowie die Qualität des Bauteils und der Schweißung.
Regel-Editor

Mittels des Regel-Editors können Regeln für die zustandsorientierte Wartung definiert werden. Ohne Progammierkenntnisse lassen sie sich per Drag & Drop aus allen Datenpunkten und Regelelementen einfach erstellen.
Bei Eintreten des definierten Zustands werden sie an den Verantwortlichen per E-Mail oder SMS verschickt.
Service Monitor (Wartung)

Die Wartungsübersicht gibt dem Instandhalter einen Überblick zu den anstehenden Wartungen nach Wartungshandbuch (präventive Wartung).
Mittels der neuen Funktion der zustandsorientierten Wartung und dem Einsatz intelligenter Sensorik wird eine Vorhersage über den tatsächlich anfallenden Wartungstermin auf Basis des Zustands und der Auslastung der Maschine getroffen. Einsparungen dank Industrie 4.0 werden damit sofort ersichtlich.
Service Monitor (Meldungen)

Im Service Monitor werden aktuelle Maschinenmeldungen angezeigt.
Die Statistik der Top 10 Meldungen erlaubt eine weitergehende Analyse zur Ableitung von Maßnahmen.
Statusübersicht

Diese Übersicht bietet generelle Asset- und Statusdaten zur Maschine bis hin zu aktuellen Maschinenwerten in Echtzeit.
Videoprozessüberwachung

Bei Aktivierung des KUKA Remote Service kann der Schweißprozess über eine Kamera live verfolgt werden.

Fehler können so besser erkannt und Optimierungsmaßnahmen eingeleitet werden.

Industrie 4.0 Innovation Award für KUKA SmartConnect.frictionwelding

2017 zeichnete die Jury des VDE Verlags und des Zentralverbands Elektrotechnik- und Elektroindustrie e.V. (ZVEI) KUKA SmartConnect.frictionwelding mit dem Industrie 4.0 Innovation Award aus.

Die Industrie 4.0-Lösung setzte sich sowohl bei der Expertenjury als auch beim Online-Voting mit seinen Vorteilen durch: So fördert die Cloud-Applikation unter anderem die horizontale und vertikale Integration, sorgt für Ressourceneffizienz und geht konform mit der Referenzarchitektur für Industrie 4.0 (RAMI 4.0).

Mit KUKA SmartConnect.frictionwelding lassen sich Wartungsaufwendungen um bis zu 75% reduzieren. Die Uptime und damit die Produktivität der Reibschweißmaschinen steigen. Diese Vorteile kommen an, beim Fachpublikum ebenso wie bei unseren Kunden, die davon im Produktionsalltag profitieren.

Till Maier, Portfolio Manager, KUKA Industries

Use Case II: SmartProduction-Zelle mit IIoT-Plattform

Die vollautomatisierte und vernetzte Roboterzelle mit zwei integrierten Heller Bearbeitungszentren verbindet die analoge und digitale Welt der smarten Produktion.

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 dem Senseforge der Firma altran kann zudem gezielt die Temperatur und Abkühlzeit der Werkzeuge überprüft werden.

Die Verbindung zur digitalen Welt erfolgt durch die Vernetzung aller beteiligten Komponenten miteinander und mit der KUKA Cloud. Das bedeutet, dass nicht nur KUKA-Produkte in die SmartProduction-Umgebung eingebunden sind, sondern alle aktiven Komponenten der Zelle. Die Daten werden in der KUKA Connectivity Box gesammelt und an die Cloud weitergegeben.

Entwickelt wurde die Cloud vom KUKA Tochterunternehmen connyun. In der Cloud erfolgen die Services wie Authentifizierung, Datenverarbeitung, vorausschauende Wartung und Ereignisauswertung. Die untenstehende, interaktive Grafik veranschaulicht, wie sämtliche Daten der Maschinen, der Roboter, der Bearbeitungsspindel und der Werkzeuge in übersichtlichen Dashboards dargestellt werden. Auf diese Weise haben Werker, Instandhaltung und Management zu jeder Zeit und an jedem Ort die volle Übersicht und Kontrolle über den Produktionsprozess.

SmartProduction Ansicht

Das SmartProduction Dashboard gibt eine Übersicht über die verbundenen Anlagen und ihre Echtzeit-Konditionen. Es zeigt den Zellenmodus (Produktion läuft, Beratung einholen, Produktion gestoppt), das Produktionsziel und die Anzahl der bereits produzierten Einheiten.

Der Raumplan der Zelle zeigt den Standort und den Zustand der einzelnen Anlagen.

Der Asset Explorer hilft dabei, eine Übersicht über den Zustand aller Anlagen der Zelle zu erhalten.

Die Performance-Kachel gibt Einblicke in die Parameter der Gesamteffektivität der Ausrüstung (Overall Equipment Effectiveness, OEE) sowie deren historische Daten. Die OEE berechnet sich aus Qualität, Verfügbarkeit und Leistung.
Greifer

Die Status-Kachel bietet allgemeine Informationen über die Anlage und gibt einen Überblick über den Anlagenzustand.

Die Betriebsdauer-Kachel liefert eine Übersicht über den Servicestatus und präzise Wartungsinformationen für alle Greifer.

Das Instrument zur präventiven Wartung zählt die exakten Zyklen für jedes Werkzeug.

Das Wartungsinstrument zeigt die Laufzeitservices an, die im technischen Handbuch angegeben sind.
Brownfield Sensor-Zusatz

Die Status-Kachel bietet allgemeine Informationen über die Anlage und gibt einen Überblick über den Anlagenzustand.

Die Prozesskonfigurations-Kachel zeigt die Temperatur und weitere kritische Parameter der Anlage.

Die Produktionseinfluss-Kachel hilft dabei, Anomalien aufgrund der Temperatur oder kritischer Zeitfenster zu entdecken. Auch vergangene Daten können überprüft werden.

Die Zustandsüberwachung zeigt Parameter auf, die sich auf die Heller-Maschine beziehen.
Motorspindel

Die Status-Kachel bietet allgemeine Informationen über die Anlage und gibt einen Überblick über den Anlagenzustand.

Die Betriebsdauer-Kachel liefert eine Übersicht über den Servicestatus und präzise Wartungsinformationen für alle Werkzeuge.

Das Instrument zur präventiven Wartung zählt die exakten Zyklen für jedes Werkzeug.

Das Wartungsinstrument zeigt die Laufzeitservices an, die im technischen Handbuch angegeben sind.
Verarbeitung / Materialtransport

Die Status-Kachel bietet allgemeine Informationen über die Anlage und gibt einen Überblick über den Anlagenzustand.

Die Roh- und Fertigteile-Kachel liefert eine Übersicht über die Anzahl der Roh- und Fertigteile auf jedem Drehtisch.

Der Raumplan der Zelle zeigt den Standort und Status aller Drehtische an.

Aufbau der Industrie 4.0 Architektur

Bei der Vernetzung der Produktionszelle mit CNC-Maschinen der Firma Heller („Heller-Zelle“) setzt KUKA auf eine moderne Industrie 4.0 Architektur. In vereinfachter Darstellung läßt sich diese Architektur durch vier Ebenen beschreiben: Manufacturing Components (Anlagen), Edge Controller, IIoT Plattform und User Interface.

Industrie 4.0 Architektur

Erste Ebene - Die Manufacturing Components

Dieser Layer beschreibt die realen Maschinen und Sensoren, die in der Produktion zum Einsatz kommen und mit der Cloud Anwendung vernetzt werden. Im Fall der „Heller Zelle“ sind dies Maschinen von der Heller Maschinenfabrik GmbH, KUKA AG, Zimmer Group und altran Group.

Zweite Ebene - Der Edge Controller

Er stellt eine sichere Informationsdrehscheibe zwischen der Produktionszelle und der IIoT Plattform dar. Zum einen ist KUKA‘s Edge Controller in der Lage über moderne Standardprotokolle wie OPC/UA oder MQTT mit den Anlagen nach plug-and-play-Prinzip zu kommunizieren. Zum anderen ist mit dem Edge Controller auch die Anbindung der Brownfield-Anlagen möglich, da dieser sich modular über individuelle Protokolle erweitern lässt.

Dritte Ebene - Die Industrial IoT Plattform

Die KUKA IIoT Platform bietet einen breiten Umfang an industrietypischen IIoT Anwendungen und Services. Zu den Anwendungen zählen z.B. Asset Management, Condition Monitoring und Preventive Maintenance. Bei den IIoT Services handelt es sich um gebrauchsfertige Bausteine zum Aufbau der IIoT Lösungen, wie z.B. Manufacturing Machine Learning, Manufacturing Analytics /Big Data, Rule Engines, Event Management und das Erstellen eines Workflows.

Vierte Ebene - Die ergonomische Oberfläche

Die Benutzeroberfläche ist durch Anmeldung im Webbrowser für den Endnutzer zugänglich. Dadurch werden die Daten für den Anwender einfach nutzbar. Für die Heller Zelle erfolgt der Einstieg über eine Übersichtsseite. Danach kann der Nutzer zu den jeweiligen Anlagen navigieren. Neben der Übersicht über den Anlagenzustand werden hier Funktionalitäten wie ein Hallenplan oder die KPI’s der einzelnen Produktionszellen angeboten. Die Benutzeroberflächen lassen sich flexibel auf die jeweiligen Kundenwünsche anpassen.