Pilot Use Cases

Lösung für Service- und Wartungstechniker

Aktu­ell fehlt es im Bereich der Pro­duk­ti­on an einer prak­ti­ka­blen, ver­schlüs­sel­ten, nach­ver­folg­ba­ren und mani­pu­la­ti­ons­si­che­ren Lösung zur Abla­ge von Mess­da­ten bzw. pro­duk­ti­ons­na­hen (Maschi­­nen-) Daten. Für eine smar­te Daten­wirt­schaft ist die­se Abla­ge aber ent­schei­dend, um zu einer prak­ti­ka­blen Daten­ver­wer­tung durch nach­ge­la­ger­te Ana­ly­sen zu gelan­gen. Das Kon­sor­ti­um möch­te durch die ange­bo­te­ne Lösung

  • Ser­­vice- und War­tungs­tech­ni­ker im Maschi­­nen- und Anla­gen­bau bei der Dienst­leis­tungs­er­brin­gung unterstützen,
  • den Maschi­nen­be­trei­bern bzw. Dienst­leis­tungs­er­brin­gern Rechts­si­cher­heit ermöglichen.
  • durch die Ent­kopp­lung von Maschi­nen­stand­ort und Leis­tungs­er­brin­gung des Dienst­leis­ters sowie durch neue Geschäfts­mo­del­le den Beschäf­tig­ten eine aus­ge­gli­che­ne­re Work-Life-Balan­ce durch weni­ger Dienst­rei­se­auf­wand ermöglichen

Double-Ball-Bar-Messsystem

Ein Dou­­b­le-Ball-Bar-Mes­s­­ge­rät (DBBM) kommt für die Genau­ig­keits­prü­fung von Maschi­nen zum Ein­satz. Es erlaubt die Durch­füh­rung von Kreis­form­tests nach ISO 230–4 zur Ermitt­lung der Abwei­chun­gen des Werk­zeug­null­punk­tes von einer idea­len Kreis­bahn in einer Ebe­ne. Mit der Aus­wer­tung die­ser Abwei­chun­gen kön­nen mög­li­che Ursa­chen ermit­telt und im Anschluss gezielt beho­ben werden.

Im Ver­gleich zum Kreis­form­test sind für die Kali­brie­rung einer Maschi­ne umfang­rei­che, kom­ple­xe Prü­fun­gen not­wen­dig. Die­se müs­sen sowohl die Genau­ig­keit der Posi­tio­nie­rung des Werk­zeug­null­punk­tes in Ebe­nen als auch im Raum berück­sich­ti­gen. Für die Bestim­mung not­wen­di­ger Kali­brier­pa­ra­me­ter müs­sen die Aus­wir­kun­gen mög­lichst vie­ler Feh­ler­ein­flüs­se in einem Mess­ab­lauf ermit­telt wer­den. Im Anschluss erfolgt eine modell­ba­sier­te Kali­brie­rung, in deren Ergeb­nis neue Kali­brier­pa­ra­me­ter bestimmt wer­den. Die­se wer­den in die Steue­rung der Maschi­ne inte­griert und bewir­ken eine ver­bes­ser­te Bewegungsgenauigkeit.

Für die Mess­fahrt einer Kali­brie­rung muss ein Mess­sys­tem einen im Ver­gleich zu kom­mer­zi­ell ver­füg­ba­ren DBBM deut­lich erwei­ter­ten Mess­be­reich nut­zen kön­nen. Erst dadurch kann der gesam­te Arbeits­raum der Maschi­ne mess­tech­nisch unter­sucht und in die Ermitt­lung der Kali­brier­pa­ra­me­ter ein­be­zo­gen wer­den. Ein an der TU Dres­den ent­wi­ckel­ter Pro­to­typ eines DBBM mit einem sol­chen erwei­ter­ten Mess­be­reich wird für den Ein­satz­zweck einer ein­fa­chen, schnel­len und siche­ren Mess­fahrt weiterentwickelt.

CAD-Modell des erwei­ter­ten DBBM der TU Dresden
Erwei­ter­tes DBBM an einer DMU 80 eVo
Erwei­ter­tes DBBM an einer METROM P1000
Erwei­ter­tes DBBM an einer METROM P800

Die Kom­bi­na­ti­on des DBBM mit erwei­ter­tem Mess­be­reich mit einer räum­li­chen Mess­bahn ermög­licht die Auf­nah­me aller not­wen­di­gen Daten für eine Maschi­nen­ka­li­brie­rung. Im Ergeb­nis steht ein ein­fach ein­zu­set­zen­des, robus­tes Mess­mit­tel für die Ermitt­lung und Ver­bes­se­rung der räum­li­chen Bewe­gungs­ge­nau­ig­keit einer Werkzeugmaschine.

Ver­suchs­trä­ger METROM P800

Mess­fahrt an einer 5‑Achs-Fräs­­ma­­schi­­ne DMU 80 eVo. Zum Ein­satz kam das am Lehr­stuhl ent­wi­ckel­te Dou­­b­le-Ball-Bar-Mes­s­­sys­­tem mit erwei­ter­tem Messbereich.

Räum­li­che Mess­fahrt an einem Pen­ta­pod des Pro­jekt­part­ners METROM. Zum Ein­satz kam erneut das am Lehr­stuhl ent­wi­ckel­te Dou­­b­le-Ball-Bar-Mes­s­­sys­­tem mit erwei­ter­tem Messbereich.

Augmented Reality-System

Im Rah­men des For­schungs­vor­ha­bens wird ein AR-Assis­­ten­z­­sys­­tem ent­wi­ckelt, um dem End­an­wen­der des Dou­­b­le-Ball-Bars beim Ver­mes­sen einer Werk­zeug­ma­schi­ne bzw. eines Robo­ter­arms eine Unter­stüt­zung zu bie­ten. Hier­bei wird auf anwen­dungs­do­mä­nen­spe­zi­fi­sche Hard­ware zurück­ge­grif­fen, um eine spä­te­re Über­trag­bar­keit und Anwend­bar­keit in der Pra­xis zu gewähr­leis­ten. Das Ziel ist es, sowohl die ein­zel­nen Kom­po­nen­ten des Dou­­b­le-Ball-Bar Mess­sys­tems mark­erlos erken­nen zu kön­nen und für den Maschi­ne­be­die­ner rele­van­te Infor­ma­tio­nen vom OPC UA Ser­ver zur Maschi­nen­lauf­zeit wäh­rend der Ver­mes­sung anzei­gen zu las­sen als auch eine Adap­ti­on sicher­zu­stel­len, um auch für wei­te­re Smart Ser­vices dar­auf basie­ren­de Unter­stüt­zungs­sze­na­ri­en zu ent­wi­ckeln. Dabei gilt es, die für den Bedie­ner not­wen­di­gen Infor­ma­tio­nen bereit­zu­stel­len und in geeig­ne­ter Form auf einem End­ge­rät zu prä­sen­tie­ren. Hier­bei liegt der Fokus auf dem Ein­satz von AR-Bril­­len im Pro­duk­ti­ons­feld, um die Hand­lungs­fä­hig­keit des Maschi­nen­be­die­ners durch hand­ge­führ­te Zusatz­ge­rä­te nicht ein­zu­schrän­ken und den­noch tech­no­lo­gie­ge­trie­be­ne Mehr­wer­te zu schaffen.

Im Pilot Use Case über­nimmt die AUDIo-Plat­t­­form die Ver­mitt­ler­rol­le zwi­schen dem Maschi­nen­be­trei­ber und dem Dienst­leis­tungs­an­bie­ter. Die mit dem Dou­­b­le-Ball-Bar-Mes­s­­sys­­tem erfass­ten Maschi­nen­da­ten und die dar­auf basie­ren­den und durch den Dienst­leis­tungs­an­bie­ter ermit­tel­ten Rekon­fi­gu­ra­ti­ons­pa­ra­me­ter wer­den mit­tels eines digi­ta­len Ser­vice über die Platt­form übermittelt.

Der Maschi­nen­be­trei­ber kann die­sen Rekon­fi­gu­ra­ti­ons­ser­vice über den Markt­platz beim Dienst­leis­ter anfra­gen und dabei aus ver­schie­de­nen Preis­mo­del­len wäh­len. Unter­stützt wer­den bei­spiels­wei­se die ein­ma­li­ge Aus­füh­rung oder ein Fla­t­ra­te-Modell, wel­ches die belie­bi­ge Anzahl an Aus­füh­run­gen inner­halb eines bestimm­ten Zeit­in­ter­valls ermög­licht. Die Platt­form infor­miert hier­bei ledig­lich den Dienst­leis­tungs­an­bie­ter über die Kauf­an­fra­ge des Kun­den. Die eigent­li­che Ver­trags­ab­wick­lung fin­det off­line statt, um den indi­vi­du­el­len Anfor­de­run­gen der Kun­den und des Dienst­leis­tungs­an­bie­ters Rech­nung zu tragen.

Nach der Frei­schal­tung des Ser­vices durch den Dienst­leis­tungs­an­bie­ter steht der Rekon­fi­gu­ra­ti­ons­ser­vice dem Kun­den zur Ver­fü­gung. Der Ser­vice kann nun direkt über das Web­in­ter­face der AUDIo-Plat­t­­form in Anspruch genom­men wer­den. Hier­bei muss der Maschi­nen­be­trei­ber die erfass­ten Mess­da­ten und wei­te­re Zusatz­in­for­ma­tio­nen über das Web­in­ter­face auf die AUDIo-Plat­t­­form hoch­la­den. Die Platt­form infor­miert dar­auf­hin den Dienst­leis­tungs­an­bie­ter über das Vor­lie­gen eines neu­en Rekon­fi­gu­ra­ti­ons­auf­trags. Die­ser kann nun die Rekon­fi­gu­ra­ti­ons­pa­ra­me­ter ermit­teln und eben­falls über das AUDIo-Web­in­­ter­­face an den Kun­den durch die Platt­form zurück­spie­len. Der Kun­de wird eben­falls durch die Platt­form über das Vor­lie­gen der Rekon­fi­gu­ra­ti­ons­pa­ra­me­ter infor­miert und kann die­se nun von der Platt­form her­un­ter­la­den und auf die Maschi­ne überspielen.

Sämt­li­che Daten wer­den dabei stets Ende-zu-Ende-ver­­­schlüs­­selt über­tra­gen und die durch­ge­führ­ten Pro­zess­schrit­te im Dis­­tri­­bu­­ted-Led­­ger IOTA mani­pu­la­ti­ons­si­cher pro­to­kol­liert. Hier­durch wird sicher­ge­stellt, dass nur der Kun­de und der Dienst­leis­tungs­an­bie­ter die im Rah­men der Ser­vice­aus­füh­rung erho­be­nen Daten lesen kön­nen. Die mani­pu­la­ti­ons­si­che­re Pro­to­kol­lie­rung ermög­licht Rechts­si­cher­heit im Fal­le eines Rechtsstreits.

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