Offene Datenkommunikation revolutioniert die Messtechnik

Frankfurt/M. – Eine Hauptrolle bei Industrie 4.0 spielt die Messtechnik. Ihre digitale Transformation steht und fällt mit der Schnittstelle OPC UA GMS (geometrische Messsysteme), mit der ein Arbeitskreis des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) den Weg zur herstellerneutralen Kommunikation beim Messen freimacht. Wie sie durch ihre Mitarbeit in diesem Gremium die Arbeitsabläufe in der Messtechnik verbessern wollen, erläutern drei Aussteller der EMO Hannover, Mahr, Wenzel und Zeiss.

„Die Qualität hängt von der Genauigkeit des Instruments ab“, befand bereits Henry Ford. Der Autopionier, der mit Frederick Winslow Taylor vor über einem Jahrhundert das Qualitätsmanagement erfand, wäre sicher erstaunt über die Präzision heutiger digitaler Messtechnik. Zumal sie sich von seinem Qualitätsmanagement erheblich unterscheidet, denn damals wurde erst am Ende des Produktionsprozesses gemessen. An seine Stelle trat das frühzeitige Messen im Prozess (Inline-Messung). Dank der Kommunikation von Messergebnissen oder Korrekturwerten an Werkzeugmaschinen können Unternehmen seitdem ihre Qualitätssicherung optimieren und die Produktivität signifikant steigern. Hier kommen die offenen, herstellerneutralen Schnittstellen OPC UA GMS und I++ DME ins Spiel, die für effizienten und präzisen Datenaustausch zwischen verschiedenen Maschinen und Herstellern sorgen und so die Tür zur Integration der Messtechnik in die digitale Fabrik öffnen.

Datenzugang vereinfacht und standardisiert

Die Bedeutung der Standardisierung betont Tiberiu Dobai, Product Owner Metrology Software bei der Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH  aus Oberkochen, die sich im VDMA-Arbeitskreis OPC UA GMS engagiert: „Nach der erfolgreichen Verabschiedung der ersten OPC UA Companion Specification für die geometrischen Messsysteme (OPC UA GMS), liegt der Fokus auf der technischen Umsetzung dieser ersten Version. Ein Beispiel dafür ist der neue Zeiss Data Hub, der Kunden einen einfachen und standardisierten Zugang zu Maschinendaten ermöglicht." Wie der Data Hub in der Praxis funktioniert, demonstriert das Unternehmen auf der EMO Hannover.

Ein Beispiel für den Mehrwert, den eine standardisierte und transparente Datenkommunikation bietet, ist ein Datenpaket für die Berechnung der Overall Equipment Effectiveness (OEE). Dobai: „Die bereitgestellten Daten ermöglichen es den Kunden, die Auslastung und Nutzung der einzelnen Maschinen zu berechnen und zu optimieren. Damit entsteht Transparenz, die den Kunden eine ressourceneffiziente Fertigung ermöglicht."

Eine gemeinsame Sprache für geometrische Messsysteme

Auch die Mahr GmbH  aus Göttingen ist von Anfang an aktives Mitglied im VDMA-Arbeitskreis. „Trotz der Vielfalt der geometrischen Messsysteme ist es uns gelungen, eine gemeinsame Sprache für sie zu finden“, erklärt Dr. André Schella, Data Scientist bei Mahr. Die Göttinger haben den Standard nach der Veröffentlichung im Mai 2023 in einen umati-Showcase implementiert. Der Data Scientist bezeichnet besonders OPC UA GMS als Schlüsseltechnologie für die Umsetzung von Industrie 4.0.

Messschieber und Messmaschine: Anbindung an umati-Dashboard

OPC UA erlaube außerdem ein kontinuierliches Monitoring des Produktionsprozesses und mache so Produktionsabläufe transparenter. Die positiven Effekte laut Schella: „Feedback kann an die Produktionsmaschinen gesendet werden, um effizienter zu produzieren, was zu weniger Ausschuss und geringeren Prozesskosten führt." Wie es in der Praxis bereits funktioniert, erfahren Interessierte auf dem Mahr-Messestand auf der EMO Hannover 2023: Dort führen die Göttinger den Funk-Messschieber MarCal 16EWRi und die Zylinder-Koordinaten-Messmaschine Mar4D vor, die beide mit dem umati-Dashboard verbunden sind.

„Die Einführung von OPC UA soll den Arbeitsalltag unserer Kunden signifikant erleichtern“, begründet Prof. Dr. Heiko Wenzel-Schinzer, Geschäftsführer und Chief Digital Officer (CDO) der Wenzel Group GmbH & Co. KG  aus Wiesthal die aktive Mitarbeit im VDMA-Arbeitskreis. „Durch die einheitliche Sprache und die standardisierten Kommunikationsprotokolle wollen wir unseren Messlösungen ermöglichen, problemlos mit verschiedenen Maschinen und Systemen zu interagieren. Dies gewährleistet eine effizientere Datenintegration und erleichtert beispielsweise die Fehlerdiagnose und die Wartung der Anlagen.“

Messtechnik aller Art in Produktionslinie integriert

So gelang es dem Unternehmen in einem Standardisierungsprojekt dank OPC UA, verschiedene Messgeräte und -systeme in eine Produktionslinie zu integrieren. „Die automatisierte Überwachung, Kontrolle und Kalibrierung der Messsysteme in Echtzeit ermöglichen es uns, schnell auf Abweichungen oder Probleme zu reagieren", erklärt der CDO. Weitere Vorteile liegen in der frühzeitigen Erkennung möglicher Störungen und einer damit einhergehenden Reduzierung von Anlagenausfallzeiten durch gezielte Wartungsmaßnahmen.

Mehr erfahren Gäste der EMO Hannover 2023 nicht nur auf den Messeständen der Arbeitskreis-Teilnehmer, sondern im Detail auch am 20. September2023 auf dem VDMA-Technologieforum (Halle 4/D47). Den Auftakt bildet der Vortrag „Digitaler Zwilling in der Qualitätssicherung: die Integration der Mess- und Fertigungstechnik“ von Wenzel-Schinzer. Der Digitalexperte zeigt auf, wie Digitalisierung die Prozessüberwachung und Analyse der Produktqualität vereinfacht. Anschließend erläutert Tiberiu Dobai von Zeiss „die Vorteile der OPC UA Standardkommunikation in der Fertigung“. Wie der offene, standardisierte Datenaustausch auf Basis von Informationsmodellen nach OPC UA live in Echtzeit abläuft, demonstriert die Initiative umati (Halle 9/F 24).

Über den VDMA Fachverband Mess- und Prüftechnik

Der VDMA vertritt mehr als 3.600 deutsche und europäische Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus. Die Unternehmen beschäftigen insgesamt rund 3 Millionen Menschen in der EU-27, davon mehr als 1,2 Millionen allein in Deutschland. Damit ist der Maschinen- und Anlagenbau unter den Investitionsgüterindustrien der größte Arbeitgeber, sowohl in der EU-27 als auch in Deutschland.

Der VDMA Fachverband Mess- und Prüftechnik setzt sich für die Interessen von über 200 Unternehmen bei nationalen und internationalen Behörden sowie in weiteren Wirtschaftskreisen ein. Unsere Mitglieder sind Hersteller von Längenmesstechnik, Prüftechnik und Wägetechnik. VDMA Mess- und Prüftechnik wird als ideeller Träger der EMO Hannover 2023 mit einem Informationsstand (Halle 4, D47) präsent sein. Dort präsentieren Unternehmen am 19., 20. und 21. September im Rahmen des VDMA-Technologieforums aktuelle Themen aus Mess- und Prüftechnik, Zerspanung und Spanntechnik.

Über umati

umati (universal machine technology interface), getragen vom VDW und VDMA, ist die internationale Community zur Verbreitung und Implementierung von OPC-UA-Standards im Maschinen- und Anlagenbau. Mit über 300 Partnern verfolgt umati das Ziel, unterschiedliche OPC-UA-Spezifikationen einheitlich zu implementieren, damit die Hersteller von Maschinen, Komponen-ten und Software ihren Kunden und Anwendern echtes Plug-and-Play im Maschinenbau ermöglichen können. Gemeinsam bringen Hersteller und Anwender die Nutzung offener Schnittstellen im Produktionsumfeld voran. Dies erleichtert, dass Maschinen und Anlagen untereinander kommunizieren oder in kunden- und anwenderspezifische IT-Ökosysteme integriert werden können – einfach, nahtlos und sicher.

Über die EMO Hannover 2023 – Weltleitmesse der Produktionstechnologie

Vom 18. bis 23. September 2023 präsentieren mehr als 1.800 Hersteller von Produktionstechnologie aus 42 Ländern zur EMO Hannover 2023 smarte Technologien über die gesamte Wertschöp-fungskette hinweg. Unter dem Motto Innovate Manufacturing. zeigt die Weltleitmesse der Produktionstechnologie die gesamte Bandbreite moderner Produktionstechnologie, die das Herz jeder Industrieproduktion ist. Vorgestellt werden neueste Maschinen plus effiziente technische Lösungen, Produkt begleitende Dienstleistungen, Nachhaltigkeit in der Produktion u.v.m. Der Schwerpunkt der EMO Hannover liegt bei spanenden und umformenden Werkzeugmaschinen, Fertigungssystemen, Präzisionswerkzeugen, automatisiertem Materialfluss, Computertechnologie, Industrieelektronik und Zubehör. Die Fachbesucher der EMO kommen aus allen wichtigen Industriebranchen, wie Maschinen- und Anlagenbau, Automobilindustrie und ihren Zulieferern, Luft- und Raumfahrttechnik, Feinmechanik und Optik, Schiffbau, Medizintechnik, Werkzeug- und Formenbau, Stahl- und Leichtbau. Die EMO Hannover ist der wichtigste internationale Treffpunkt der Industrie weltweit. EMO ist eine eingetragene Marke des europäischen Werkzeugmaschinenverbands Cecimo. EMO-Veranstalter ist der VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken), Frankfurt am Main, Deutschland.

Quelle: VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken) / Vorschaubild: EMO Hannover/ Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH