Zur Umsetzung von Industrie 4.0 muss nicht der komplette Maschinenpark ersetzt werden, sondern kann auch durch Retrofit, also der Modernisierung von Bestandsanlagen, Industrie-4.0-fähig gemacht werden. Der Begriff „Retrofit“ leitet sich von den Wörtern „retro“ für rückwärts und „to fit“ für anpassen ab. Durch die Auf- bzw. Nachrüstung von vorhandenen Maschinen können diese smart gemacht und in übergeordnete Systeme, wie Manufacturing Execution System (MES) oder Enterprise-Ressource-Planning (ERP), eingebunden werden. Während mechanische Bauteile wesentlich langlebiger sind, haben Software und Steuerungstechnik einen kürzeren Lebenszyklus. Deshalb ist im Vergleich zu einer Neuanschaffung der Retrofit einer bestehenden Anlage wesentlich kostengünstiger.
Für diesen Demonstrator wir eine herkömmliche Dampfmaschine mit Sensorik und Anzeigegerät aufgerüstet. Dadurch lässt sich eine Fernüberwachung und bedarfsorientierte Instandhaltung realisieren. Durch die verbauten Sensoren (Temperatur, Druck, Drehzahl) kann auf diverse Betriebszustände geschlussfolgert werden. Durch Kommunikation via MQTT/OPC UA lassen sich Informationen, wie bspw. der aktuelle Betriebszustand „Aufheizen“, über das Netzwerk an übergelagerte Systeme weitergeben. Damit können z. B. Kennzahlen wie die Gesamtanlageneffektivität (overall equipment effectiveness – OEE) berechnet werden. Die bedarfsorientierte Wartung ist für das Schmierungsintervall der Dampfmaschine relevant, da die Lager alle zehn Minuten geölt werden müssen. Um dieses Wartungsintervall zu gewährleisten und eine sichere Instandhaltung zu ermöglichen, wird mittels Lichtschranke ein Drehen des Schwungrades ermittelt, woraufhin die Betriebsminuten gezählt werden. Nach acht Minuten Betriebsdauer wird die Heizung der Dampfmaschine selbstständig abgeschaltet, sodass eine „sichere“ Wartung nach zehn Minuten Betriebsdauer ermöglicht wird. Nach zehn Betriebsminuten erscheint eine Popup-Meldung auf dem Display, die zur Ölung der Lager auffordert.
Als Hardware zur Umsetzung wurde ein kostengünstiger industrietauglicher Microcontroller (Controllino) eingesetzt. Die Visualisierung basiert auf einem Raspberry Pi inklusive Touch Display, kann aber über das Netzwerk auf jedem beliebigem Endgerät mit einem Browser geöffnet werden.