Die neue PET-Blasformmaschine eines Getränkeherstellers ließ sich nicht in bestehende IT-Systeme einbinden. Ein IoT-basierter Retrofit brachte die Lösung: ohne Umbau, mit durchgängiger Datenverfügbarkeit und hoher Sicherheit. Das zeigt, wie sich Maschinen mit proprietärer Steuerung nahtlos digitalisieren lassen – auch in sensiblen Produktionsumgebungen.
Experte dafür ist die Perinet GmbH, die auf Basis von Standards eine durchgängige Infrastruktur von der Feldebene bis zur IT (auch in der Cloud) verwirklicht. Sie bietet damit eine direkte, smarte und sichere Anbindung von Sensoren und Aktoren an Cloud, Internet und Firmen-IT.
Die Herausforderung: Ohne Schnittstelle keine Daten
Ein multinationaler Hersteller von Erfrischungsgetränken wollte seine neue PET-Blasformmaschine in eine bestehende IT- und Produktionsumgebung integrieren. Sie formt Kunststoffflaschen aus PET-Rohlingen, die sie erhitzt und mit Druck in Flaschenform bringt.
Die neue Maschine hat ein proprietäres Steuerungssystem und keine digitale Schnittstelle. Sie arbeitet deshalb nicht mit dem Manufacturing Execution System (MES) zusammen. Der Hersteller suchte also nach einer einfachen Anbindung an das MES. Die Perinet GmbH hat zusammen mit ihrem Entwicklungspartner Zentinel NDS eine moderne und effektiv arbeitende IoT-Lösung entwickelt, die zwei Kriterien erfüllt:
- Sie integriert sich vollständig in die vorhandenen Systeme.
- Sie erfordert nur minimale Eingriffe in die bestehende Infrastruktur.
Herausforderungen im Überblick:
- Keine digitale Schnittstelle an der neuen Maschine
- Proprietäre Steuerung verhindert Systemintegration
- Manuelle Datenerfassung erzeugt Fehler und Verzögerungen
- Fehlende Transparenz behindert Analyse und Optimierung
Die Lösung: Retrofit ohne Eingriff in die Steuerung
Die IoT-Lösung von Perinet und Zentinel NDS erfasst kontinuierlich Energieverbrauch, Auslastung und Taktzeiten, ohne in bestehende Steuerungssysteme einzugreifen. Sie arbeitet unabhängig von der Maschinenarchitektur und bereitet Betriebsdaten strukturiert auf. Die Lösung fügt sich nahtlos in bestehende Produktionsumgebungen ein und ist auf zukünftige Anforderungen ausgelegt.
Architekturbaukasten für die intelligente Fertigung
Das umgesetzte Konzept kombiniert zwei verschiedene IoT-Adapter, einen Edge-Server und Single Pair Ethernet (SPE). Die Architektur ist skalierbar angelegt, sodass weitere Maschinen oder zusätzliche Sensoren problemlos eingebunden werden können, auch bei wachsenden Produktionsumfängen.
ZentNodeCT
Der robuste IoT-Adapter erfasst Produktionsdaten direkt an der Maschine, darunter die Anzahl der eingehenden PET-Rohlinge, die fertigen PET-Flaschen sowie Pegelsignale am Maschinenausgang, die auf einen Stau hinweisen. Der Adapter berechnet automatisch Maximum-, Minimum- und Durchschnittswerte in benutzerdefinierten Zeitintervallen und überträgt diese Daten über das MQTT-Protokoll an nachgelagerte Systeme.
ZentNodeIO
Der Industrie-Adapter nutzt 24V-Gleichstrom-Signale für die Fernüberwachung und -steuerung von Produktionsanlagen. Er ermöglicht die bidirektionale Kommunikation zwischen Maschinen und übergeordneten IT-Systemen über das MQTT-Protokoll. Er erfasst zum Beispiel Signale von Materialstandsmeldern, Signalleuchten oder Betriebsanzeigen.
ZentEdge-Server
Der robuste Edge-Computer sammelt, speichert und verarbeitet Maschinendaten aus den ZentNode-Adaptern. Alle erfassten Informationen werden gebündelt, aufbereitet und in eine SQL-Datenbank geschrieben. Sie ist direkt mit dem MES-System verbunden, wodurch die Produktionsdaten ohne Umwege in die IT-Systeme gelangen.
Single Pair Ethernet (SPE)
Diese Ethernet-Variante übernimmt die Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten. Sie ermöglicht die Datenübertragung mit 100 Mbps und die Stromversorgung über ein einziges Kabel, wodurch der Installationsaufwand erheblich verringert wird. SPE macht komplexe Gateways überflüssig und erlaubt die Integration industrieller Geräte in IT-Netzwerke über Standardprotokolle wie HTTPS und MQTT oder eine REST-API. Die gesamte Datenübertragung ist zudem mit TLS verschlüsselt.
Daten auf Abruf und in Echtzeit
Die Perinet-Lösung verändert den Betrieb der PET-Blasformmaschine grundlegend. Das System ist sofort einsatzbereit und arbeitet zuverlässig ohne nennenswerte Ausfallzeiten. Ein Umbau der Maschine ist nicht nötig, da externe Adapter und eine sichere Edge-Infrastruktur alle relevanten Daten erfassen.
Die erfassten Daten liegen in Echtzeit vor, so dass es präzise Angaben zu Produktionsmengen, Maschinenauslastung und potenziellen Störungen gibt. Damit vereinfacht sich die tägliche Überwachung des Betriebs und es entsteht eine Grundlage für systematische Analysen von Optimierungspotenziale. Standortübergreifendes Benchmarking zwischen Schichten oder Werken gelingt damit einfacher.
Einsatzbereit für weitere Branchen
Die IoT-Lösung verbindet Systeme, ohne die Produktion zu unterbrechen oder in die Maschinensteuerung einzugreifen. Diese Merkmale macht sie für verschiedene Branchen interessant.
In der Lebensmittelindustrie sammelt die IoT-Lösung Produktionsdaten in Abfüllanlagen für Getränke oder Konservendosen. Ein Pilotprojekt in Spanien zeigte, wie Fachkräfte bestehende Maschinen dort schnell und ohne Unterbrechung integrierbar sind.
- In der pharmazeutischen Industrie kann die Lösung Verpackungsmaschinen sicher in IT-Systeme integrieren. Datensicherheit und Nachvollziehbarkeit haben in dieser Branche höchste Priorität.
- In der Automobilindustrie erfasst die Lösung Produktionszahlen in Fertigungslinien und überwacht die Qualität während der Montage. Die gewonnenen Daten steigern die Rückverfolgbarkeit und bilden die Grundlage für kontinuierliche Optimierung.
Das Ergebnis: Zukunftsfähig durch standardisierte IoT-Komponenten
Die Digitalisierung der PET-Blasformmaschine zeigt, wie Betriebstechnologie (OT) und moderne IT-Systeme effektiv zusammenwirken. Mit standardisierten IoT-Komponenten lassen sich bestehende Anlagen einfach in digitale Umgebungen einbinden. Die Umsetzung erfordert keine tiefgreifenden Eingriffe in die OT, die Produktionsprozesse bleiben stabil. Die IoT-Lösung erfüllt alle Anforderungen an Datensicherheit und Nachvollziehbarkeit, die zunehmend durch gesetzliche und regulatorische Vorgaben an Bedeutung gewinnen.
Das System von Perinet und Zentinel MDS passt sich an neue Produktionsanforderungen an und ermöglicht damit eine durchgehende Datenintegration vom Sensor bis zum IT-System. Die bessere Datenlage erleichtert operative Entscheidungen sowie die mittel- und langfristige Planung. Neben den Vorteilen für den laufenden Betrieb ergeben sich daraus neue Möglichkeiten für Wartungsstrategien, etwa durch die Nutzung historischer Daten für präventive Instandhaltung. Damit wird die Lösung eine langfristig tragfähige Basis für weitere Digitalisierungsmaßnahmen dar.
Ergebnisse im Überblick:
- Datenzugriff in Echtzeit ohne Maschinenumbau
- Nahtlose Integration in bestehende MES-Systeme
- Bessere Überwachung, einfaches Benchmarking
- Modulare, skalierbare Architektur für weitere Anwendungen
