Digitalisierung in der Smart Factory mit Interoperabilen Systemen
Groupe Renault ist mit über 1,4 Millionen produzierter Fahrzeuge im ersten Quartal 2021 einer der größten Automobilhersteller der Welt. An 38 Fertigungsstandorten in Asien, Nord- und Südamerika, Afrika und Europa werden Fahrzeuge der vier Marken Renault, Dacia, Renault Samsung und Alpine gefertigt. 180.000 Mitarbeiter sind für Group Renault tätig.
Renaults erklärtes Ziel ist es, die Digitalisierung voranzutreiben und die Automobilfabriken zu Smart Factories weiterzuentwickeln. Konkret umfasst die Zielsetzung: die Vernetzung der Belegschaft, datengesteuerte Abläufe in Echtzeit, Prozesse 4.0, flexible Lieferketten und Anlagen sowie die vollständige Rückverfolgbarkeit von Bauteilen. M2M-Kommunikation, Cloud-Anwendungen, Big Data, und Machine Learning gehören genauso zur Vision wie KI und digitaler Zwilling.
(Bildquelle: Groupe Renault)
Prozessanforderungen
In der Automobilindustrie kommen hochspezialisierte Produktionsanlagen zum Einsatz. Renault nutzt unterschiedliche Montagesysteme, Wartungssysteme, Testanlagen, Schweißautomaten und Industrieroboter, die jeweils über spezifische Betriebssysteme verfügen. Einige Anlagen sind als Legacy-Systeme bereits seit den 1980er Jahren im Einsatz. Die Anforderung an die Digitalisierungslösung lautet daher, die Interoperabilität der Systeme und eine standardisierte Datenstruktur sowie einheitliche Kommunikationsprotokolle zu erzeugen.
Zielsetzung von Groupe Renault
- Interoperable Schnittstellen und ein einheitlicher Datenkommunikationsstandard
- Legacy-Systeme und Maschinen an den modernen Kommunikationsstandard anpassen
- Herstellungsprozesse in Echtzeit überwachen
- Produktionsausfälle vermeiden und Wartungsarbeiten erleichtern
Die Lösung von Groupe Renault
Groupe Renault nutzt die von der OPC Foundation mit ihren Partnern erarbeiteten Datenstrukturbeschreibungen (OPC UA Companion Specifications), sowie eigene Datenmodelle. Eigene Ergänzungen für die Maschinenebene (Unified Data Collector) und die Aggregatorebene (DFA, Data for Aggregator) stammen von Groupe Renault selbst. Beispielsweise betreffen die Erweiterungen die Geräteidentifikation und den Standort der Geräte. Die seit 2019 bestehende Plattform 'Industrial Data Management 4.0' (IDM 4.0) ermöglicht das Erfassen der Daten aus unterschiedlichsten Quellen. Die Daten werden kontextualisiert, strukturiert und aggregiert sowie als Big-Data zu Steuerungs- und Analysezwecken verfügbar gemacht.
Legacy-Komponenten und Systeme werden mit Adaptern ausgestattet. Somit erlangt die Steuerungen, Datenformate und Protokolle unterschiedlicher Hersteller die OPC UA-Fähigkeit. Die Anbindung der neuen Geräte an die existierende OPC UA-Infrastruktur ist hürdenlos möglich. Renault fordert darüber hinaus Zulieferer auf, Anlagen und Komponenten mit OPC UA Schnittstellen zu liefern.
Zur Sicherstellung der einheitlichen Datenstruktur werden für die bestehenden Maschinen Gateways bzw. Adaptoren für die Maschinendaten eingesetzt. Mittels MQTT werden die OPC UA Sensordaten (Publication Topics) und Sensorkonfiguration (Command Topics) verteilt. Dadurch ist sowohl die Übermittlung von Monitoring-Sensordaten in die Cloud als auch die Steuerung von Maschinen mit Sensordaten aus der Cloud möglich. Groupe Renault nutzt zur Sammlung der Daten die Google Cloud Platform.
Konkret hat Renault im Bereich intelligenter, vernetzter Werkzeuge Vorteile erzielt. Schraubsteuerungen, Batterieladestationen und Schweißroboter sind mit Adaptern OPC UA-fähig und übertragen Produktionsdaten, die zur Optimierung der Fahrzeugherstellung genutzt werden. In sechs von zehn Werkstätten, in denen Geräte mit OPC UA-Schnittstellen eingesetzt werden, kann der Automobilhersteller signifikante Einsparungen erzielen. Die Ausfallraten bei Schweißprozessen im Besonderen sind um 20 Prozent gesunken.
Technologiepartner
Hardware & Software
- Groupe Renault IOTBox
- OPC Foundation - OPC UA
- Google – Google Cloud Platform
Vorteile
- Interoperabilität durch einen einheitlichen Datenkommunikationsstandard erzielt
- Ausfallzeiten in der Automobilherstellung verringert
- Herstellungsprozesse in Echtzeit überwacht
- Bestehende Systeme zur Interoperabilität mit Adaptern aufgewertet
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