VDW formuliert Schnittstellen-Standard Wie verstehen sich Roboter und Maschine?

Wenn Schnittstellen nicht zueinander passen, können sich Roboter und Maschine nicht über das weitere Vorgehen verständigen.
Wenn Schnittstellen nicht zueinander passen, können sich Roboter und Maschine nicht über das weitere Vorgehen verständigen.

Wenn Menschen unterschiedliche Sprachen sprechen, verstehen sie sich nicht. Bei Maschinen ist das nicht anders: Passen die Schnittstellen nicht zusammen, können sie nicht kommunizieren. Das will der VDW nun ändern – mit einem internationalen Schnittstellen-Standard für die automatisierte Fertigung.

Industrie 4.0 ist in aller Munde, aber an der praktischen Umsetzung hapert es noch. Ein Grund dafür sind fehlende Standards für die Verbindung der digitalen Maschinen. Das will der VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken) in Frankfurt am Main nun ändern. Er hat erstmals einen umfassenden und doch flexibel anwendbaren Standard formuliert, mit dem Roboter oder andere Werkstück-Trägersysteme einfacher in ein Fertigungssystem integriert werden können. Dieser Standard soll in den kommenden Wochen auch dem zuständigen technischen Komitee der Internationalen Organisation für Standardisierung ISO vorgelegt werden.»Damit leiten wir eine erste weltweit gültige Norm für Schnittstellen in automatisierten Fertigungssystemen in die Wege«, berichtet Dr. Hartmuth Müller, Vorsitzender der VDW- Arbeitsgruppe »Schnittstelle Werkzeugmaschine – Automation«, die den Standard erarbeitet hat.

Erst vor kurzem hat die WGP (Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktionstechnik) – ein Zusammenschluss führender deutscher Professoren des Fachgebiets – die kleinen und mittelständischen Betriebe gewarnt, die Revolution der digitalisierten Wertschöpfungsketten, die durch Industrie 4.0 möglich werden, nicht zu verpassen. Die fehlenden Standards für die Vernetzung von Produktionsanlagen, geschweige denn ganzer Produktionsketten, bemängeln nicht nur Wissenschaftler. Laut Ralf Reines, technischer Referent beim VDW, müssten Betrieben lange kämpfen, bis die Maschinen in ihren automatisierten Produktionsketten problemlos kommunizieren können. »Untereinander verstehen sich Maschinen nicht, wenn die Schnittstellen nicht zueinander passen, weil sie nicht normiert sind, so wie Menschen nicht miteinander sprechen können, wenn sie nicht dieselbe Sprache sprechen.« Je nach Hersteller werden Signale wie »Lasse das Werkstück los« und „Lege das Werkstück in die Ladestation“ unterschiedlich benannt und definiert. Deshalb kann sich ein Roboter mit der zu bestückenden Maschine nicht »absprechen« und die Befüllung und anschließende Bearbeitung der Werkstücke funktioniert nicht.

Genormte Schnittstellen sparen Zeit und Geld

Werden größere Produktionsanlagen montiert, kann meist vorher nicht getestet werden, ob die Maschinen über die Schnittstellen tatsächlich miteinander kommunizieren können. Oft sind die einzelnen Maschinen zu groß und komplex, um sie in eine Testumgebung zu transportieren. Daher werden die einzelnen Schnittstellen – also die Verbindungen, über die die Daten der verschiedenen Maschinen miteinander ausgetauscht werden – im Vorfeld von Systemintegratoren auf Basis zahlreicher Dokumente besprochen und abgestimmt. Dann kommt der große Moment. Die Anlage wird eingeschaltet und nur zu oft funktioniert nichts. Also müssen die Schnittstellen umprogrammiert werden, was einen finanziellen und zeitlichen Aufwand zur Folge hat. Jedoch nicht, wenn die Schnittstellen einer Norm entsprechen – so wie sie der neue Standard nun vorgibt.

Der neu erstellte Standard ist modular anwendbar, um unterschiedlichsten Anforderungen gerecht zu werden. Er kann überall eingesetzt werden, wo bestimmte Werkstücke von transportierenden Maschinen zu bearbeitenden Maschinen gebracht werden müssen. Dabei kann es sich um die einfache Entnahme von Teilen eines Produktes drehen oder eine vollständige komplexe Produktionsanlagen etwa in der Autoproduktion, in denen die Werkstücke an verschiedenen Maschinen bearbeitet werden. Insgesamt kann zwischen drei Stufen und verschiedenen Optionen gewählt werden, um die Standards projektspezifisch auszulegen. Bestimmte steuerungstechnische Signale können je nach Bedarf hinzugefügt oder weggelassen werden. Auch die wichtigsten sicherheitstechnischen Aspekte sind in einer speziellen Sicherheitsschnittstelle festgelegt.

Um eine einfache Anwendbarkeit zu garantieren, haben die Experten vom VDW den Standard in einer Excel-Datei beschrieben, mit der die Signale zu den verschiedenen Stufen und Optionen leicht gefiltert werden können.

Die formale Prozedur bei ISO startet mit einer Umfrage, ob das Standardisierungsvorhaben von internationaler Bedeutung ist. Dazu müssen mindestens vier Länder das Projekt für normungswürdig halten. Sollte das der Fall sein, wird die Arbeit zur internationalen Standardisierung gestartet.