VIR2EM: Virtualisierung im Dienste der Industrie

VIR2EM ist ein hochinnovatives Projekt, das von IMPROVENET, dem regionalen Innovationsnetzwerk (RIR), ins Leben gerufen wurde und an dem Galdi beteiligt ist.

Das Projekt, das im September 2020 begann und im September 2022 mit der Präsentation der Ergebnisse endete, sah die aktive Zusammenarbeit zwischen lokalen Unternehmen und den Universitäten von Padua, Verona und Venedig vor.

Gemeinsames Ziel dieses Projekts war die Anwendung von „Virtualisierung und Remote Service für eine effiziente und resiliente Produktion“.

Zusatznutzen des Projekts: Das von den einzelnen Unternehmen erworbene Know-how und die von ihnen realisierten Innovationen werden ausgetauscht, um eine gemeinsame Kultur für andere Unternehmen in der Region zu schaffen!

Im Rahmen des großen VIR2EM-Projekts konzentrierte sich das Galdi-Team auf vier FuE-Bereiche:

Digitaler Zwilling

Das von Michele Vazzoler, F&E-Manager bei Galdi, in Zusammenarbeit mit der Universität Verona koordinierte Projekt führt zur Entwicklung einer „digitalen Kopie“, die den Betrieb einer oder mehrerer Komponenten einer Verpackungsmaschine (z. B. der Dosiereinheit) simuliert.

Die Einführung des virtuellen Systems wird neue interessante Möglichkeiten eröffnen.

Tatsächlich ermöglicht der Simulator, mit Ideen und Innovationen zu experimentieren, ohne sie auf dem Prüfstand oder an der realen Maschine testen zu müssen.

Die Virtualisierung wird zu einer wesentlichen Weiterentwicklung der Produktentwicklungsmethodik führen, indem sie die Analyse, den Entwurf, die Überprüfung und die Validierung von Abfüllmaschinen und Prozessen sowie die Kommunikation zwischen den Galdi-Konstrukteuren und -technikern vereinfacht und damit ein höheres Maß an Effizienz gewährleistet.

Das unmittelbar greifbare Ergebnis für uns und unsere Kunden ist eine Verkürzung der Markteinführungszeit und die Herstellung von Verpackungsmaschinen mit zuverlässigeren und „robusteren“ Prozessen, da sie durch Simulationen wieder und wieder getestet wurden.

Zusammen mit den von den Maschinen gewonnenen Big Data wird das Digitale- Zwillings-System dazu beitragen, den Maschinenbetrieb im Laufe der Zeit noch besser zu verstehen und einen weiteren Schritt in Richtung vorausschauende Wartung zu ermöglichen.

Es ebnet auch den Weg für die Konzeption einer zunehmend adaptiven Maschine, d. h. einer Maschine, die in der Lage ist, ihre Betriebsparameter jederzeit selbständig auf optimale Effizienz einzustellen.

Vorausschauende Wartung

Die Forschungsarbeit von Diego Tosato, Software Engineer und Data Scientist bei Galdi, in Zusammenarbeit mit Statwolf und der Universität Padua führte zur Verwirklichung einer von der internationalen Wissenschaftsgemeinschaft anerkannten Innovation.

Das im Laufe des Projekt erzeugte, dessen Bedeutung von der Wissenschaftsgemeinschaft anerkannt wurde, hat sich zu einem öffentlichen Maßstab für Alarmvorhersagen entwickelt.

Um die Sache so einfach wie möglich zu machen, filtert das so entwickelte System die Telemetrie der Maschine mit Hilfe von künstlicher Intelligenz, um ungewöhnliche Anomalien unter den Tausenden von täglich gemeldeten Alarmen zu erkennen.

Es verbessert also sowohl die Fähigkeit der Maschine, Störungen zu erkennen und zu melden – eine Grundvoraussetzung für die vorausschauende Wartung – als auch die Fähigkeit des Systems selbst, nützliche Daten in verständlicher Form zu übermitteln.

Diese Innovation hat bereits zur Entwicklung eines Service geführt, der in der Lage ist, signifikante Anomalien auszuwählen und den Kunden mitzuteilen, und sie hat einen weiteren Forschungszweig im Zusammenhang mit kontinuierlichem Lernen hervorgebracht.

Die durchgeführten Untersuchungen gingen in die Veröffentlichung des Papers FORMULA auf IEEE Transactions on Automation Science and Engineering und des Papers „A Multi-label Continual Learning Framework to Scale Deep Learning Approaches for Packaging Equipment Monitoring“ ein.

Im Rahmen des Projekts wurden auch zwei Dissertationen von den Studierenden Denis Deronjic und Enrico Convento von der Universität Padua erstellt.

Aktualisierung der IIoT-Infrastruktur

Die Aktualisierung der Software und der gesamten IIoT-Infrastruktur der Galdi-Maschinen war eine Gelegenheit, die Qualität und die Cyber-Security unserer Systeme weiter zu verbessern.

Die Analyse der kritischen Punkte und die Suche nach neuen Lösungen führten zur Definition folgender Verbesserungsmaßnahmen für die IIoT-Infrastruktur:

• Aktualisierung der Software und der Sicherheit des Edge Node für die Maschinendatenerfassung
• Einführung von Diagnosesoftware in den Maschinen, um den Technikern die Arbeit zu erleichtern
• Automatisierung der Konfiguration des Edge Node für die Datenerfassung
• Aktualisierung der Sicherheit und Verschlüsselung des Datenflusses in der öffentlichen Cloud (AWS - Amazon Web Service)
• Einführung eines neuen Edge Gateways/Firewalls zur Kontrolle der Konnektivität und Sicherheit der Maschinen
• Einführung einer mobilen (zellularen) Schnittstelle auf dem Edge Gateway/Firewall der Maschinen, um die Konnektivität zu erhöhen und den Fernsupport durch die Galdi-Techniker zu erleichtern

Dank dieser Aktualisierung ist es außerdem möglich, das System mit einer größeren Anzahl von Maschinen zu verbinden.

Auf diese Weise können wir mehr wertvolle Informationen über den Betrieb unserer Maschinen gewinnen, was für das maschinelle Lernen und die Bereitstellung einer noch effizienteren Unterstützung der Kunden von entscheidender Bedeutung ist.

Die Entwicklung dieses Projekts wurde von Massimo Gallina, dem IoT-Manager von Galdi, betreut.

Virtuelle Arbeitsplätze

Um die Arbeit der Konstrukteure flexibler und funktionaler zu gestalten, wurden virtuelle Grafikarbeitsplätze auf dedizierten Servern eingerichtet.

Auf diese Weise können alle Mitglieder des Konstruktionsbüros und externe Mitarbeiter von jedem PC aus sicher darauf zugreifen und sich dabei auf die hohe Leistung der verwendeten Server und Technologien verlassen, die den neuesten Stand der Technik für die Konstruktion darstellen.

Das Projekt wurde von Andrea Mattiuzzo, ICT Manager bei Galdi, geleitet.

Wir sind stolz darauf, an dem VIR2EM-Projekt teilgenommen zu haben und natürlich auch auf die erzielten Ergebnisse.

Und wir sind überzeugt, dass unsere Forschung auch andere Unternehmen bei der Anwendung von Virtualisierung und Remote Service unterstützen wird, ganz nach den Grundsätzen des Projekts!