Erschließung betrieblicher Flexibilität in der Fertigung mit Industrial IoT · EMSNow

Jun 15, 2023

Gepostet von Jennifer Read | 4. August 2023 | Komponenten, Design, Funktion, Industrie 4.0, Internet der Dinge, Smart Factory

Von Sravani Bhattacharjee

In der schnelllebigen Fertigungsindustrie ist betriebliche Flexibilität ein entscheidender Erfolgsfaktor. Hersteller müssen sich schnell an veränderte Marktanforderungen anpassen, Produktionsprozesse optimieren und wettbewerbsfähig bleiben.

Traditionell waren Fertigungsprozesse durch lange Umrüstzeiten, starre Produktionslinien und einen Mangel an Echtzeittransparenz gekennzeichnet. Industrial IoT (IIoT) begegnet diesen Herausforderungen und eröffnet neue Wege für betriebliche Flexibilität.

Sravani Bhattacharjee

Mit allgegenwärtiger Konnektivität und fortschrittlicher Analyse hat IIoT die Abläufe in Produktionsanlagen neu definiert. Beispielsweise haben Innovationen im Bereich Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) Herstellern flexiblere Möglichkeiten zur Planung, Modellierung und Optimierung von Prozessen eröffnet. AR kann Mitarbeitern in Echtzeit Anleitungen geben und so komplexe Aufgaben vereinfachen. Mit immersiver VR können Systemingenieure sehr genaue Montagesimulationen, virtuelle Prototypen und industrielle Layoutplanung durchführen und so die Design- und Produktionsabläufe flexibler und effizienter gestalten.

Digitale Zwillinge, eine weitere IIoT-fähige Technologie, helfen Systemingenieuren, physische Objekte und Prozesse digital zu modellieren und deren Eigenschaften dynamisch nachzuahmen. Mit Echtzeit-Einblicken aus digitalen Zwillingen können Hersteller Fehler vorhersagen, Änderungen schneller vornehmen, das Design an die Kundenbedürfnisse anpassen und schneller iterieren.

Die Einführung digitaler Zwillinge, AR und VR in Fabriken erfordert zuverlässige Komponenten wie diskrete Halbleiter, die auch unter härtesten Bedingungen präzise funktionieren.

IIoT-Konnektivität und Fortschritte in der künstlichen Intelligenz (KI) und in der Robotik definieren die autonome Fertigung neu und eröffnen neue Möglichkeiten für betriebliche Flexibilität. Hersteller nutzen seit Jahrzehnten automatisierte Maschinen und Prozesse. Autonome Fertigung ist relativ neu. Mit der autonomen Fertigung können Hersteller intelligente, datengesteuerte Technologien nutzen, um einen dauerhaften Evolutionszyklus bei der Herstellung und Lieferung von Qualitätsprodukten zu schaffen.

Bei der autonomen Fertigung werden Sensordaten von angeschlossenen Geräten erfasst. KI-Systeme nehmen diese Daten auf und führen auf den verarbeiteten Daten Algorithmen für maschinelles Lernen aus, die das Treffen intelligenter Entscheidungen zur Unterstützung ganzer Arbeitsabläufe erleichtern.

Wenn beispielsweise der Bestand an Fertigungsteilen einen bestimmten Schwellenwert unterschreitet, werden automatisch neue Lieferungen für dieses Teil bestellt, ohne dass ein menschliches Eingreifen erforderlich ist.

Autonome Systeme können einen Betrieb auch proaktiv stoppen, wenn ein Problem erkannt wird, sich an Nachfrageschwankungen anpassen, indem sie Montagelinien vergrößern oder verkleinern, Maschinenausfälle dynamisch vorhersagen und Warnungen senden, was den Fertigungsabläufen mehr Flexibilität und Agilität verleiht.

Fortschritte in der Roboterbetriebstechnologie treiben auch den schnellen Übergang zur vollständigen Autonomie im Betrieb voran. Anstatt durch Motoren und Kabel räumlich begrenzt zu sein, können Roboter jetzt kontaktlose Komponenten von Anbietern wie TTI verwenden, die den Durchsatz und die Flexibilität verbessern.

Die vorausschauende Wartung ist ein Beispiel dafür, wie IIoT-Technologien es Herstellern ermöglichen, eine adaptive Planung zur Optimierung von Produktionszyklen umzusetzen. Die vorausschauende Wartung nutzt Echtzeit-Sensordaten und vorausschauende Analysen, um potenzielle Geräteausfälle zu erkennen, bevor sie auftreten, und so Ausfallzeiten zu minimieren. TTI unterstützt die zunehmende Einführung der vorausschauenden Wartung durch die Bereitstellung von Sensoren für verschiedene IIoT-Anwendungen.

In einer softwaregesteuerten digitalen Wirtschaft tendieren Kunden zunehmend zu maßgeschneiderten Produkten, die auf ihre Bedürfnisse zugeschnitten sind. Intelligente Fabriken eröffnen neue Möglichkeiten für die Individualisierung und Personalisierung von Produkten. Durch die Nutzung von Echtzeit-IoT-Daten können Anlageningenieure Produktionsprozesse an spezifische Kundenanforderungen anpassen.

Mit IIoT-Plattformen verbundene Maschinen und Sensoren können die Automatisierung nutzen, die Neukonfiguration von Produktionslinien beschleunigen, Umrüstzeiten verkürzen und die Produktion personalisierter Produkte in großem Maßstab erleichtern. Diese Flexibilität bei Design und Konfigurationen ermöglicht es Herstellern, Kundenanforderungen effizient und kostengünstig zu erfüllen.

Die Sicherstellung der Produktqualität ist für Systemingenieure von größter Bedeutung. Das industrielle IoT spielt eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung von Qualitätskontrollprozessen.

IIoT-Plattformen, die mit KI- und Cloud-Computing-Systemen integriert sind, haben den Herstellern Türen für fortschrittliche prädiktive Analysen geöffnet. IIoT-Geräte erzeugen riesige Datenmengen, die zum Trainieren von KI-Modellen verwendet werden können. Nach dem Training erfassen die Modelle Echtzeitdaten und führen Analysen durch, um datengesteuerte prädiktive Erkenntnisse zu liefern. Durch die Überwachung wichtiger Leistungsindikatoren können Ingenieure Anomalien oder Abweichungen im Produktionsprozess umgehend erkennen. Diese Früherkennung ermöglicht ein schnelles Eingreifen und verhindert, dass fehlerhafte Produkte den Kunden erreichen.

Darüber hinaus können Systemingenieure IoT-gestützte prädiktive Analysen nutzen, um potenzielle Qualitätsprobleme zu erkennen, bevor sie auftreten, und so proaktive Maßnahmen zur Aufrechterhaltung hoher Produktstandards zu ermöglichen.

IIoT trägt zu verschiedenen nachhaltigen Praktiken in Produktionsanlagen bei. Angeschlossene Geräte und Sensoren ermöglichen eine Echtzeitüberwachung und Optimierung des Energieverbrauchs. Systemingenieure können Möglichkeiten zur Energieeinsparung identifizieren und datengesteuerte Energiemanagementstrategien umsetzen. Dies reduziert nicht nur die Umweltbelastung, sondern hält auch die Kosten niedriger.

Industrielles IoT ermöglicht es Fabriken, Nachhaltigkeitsziele zu erreichen und gleichzeitig die betriebliche Flexibilität zu wahren.

Autonome Systeme wie Drohnen und Roboter können nun die menschliche Arbeitskraft bei der Ausführung von Aufgaben in gefährlichen Umgebungen unterstützen. Drohnen können Daten von Produktionseinheiten in unsicherem Gelände wie einer Tiefsee-Ölbohrinsel sammeln. Roboter können Aufgaben bei extremen Temperaturen ausführen, die für Menschen gefährlich sind. Diese Optionen verbessern die Arbeitssicherheit und ermöglichen mehr Agilität und Flexibilität im Betrieb.

Der zunehmende Einsatz von Drohnen und Robotern steigert die Nachfrage nach Komponenten wie Antennen, GPS- und Positionssensoren, Kommunikationskomponenten für RF und schnelleren Mikroprozessoren. Konstrukteure müssen sicherstellen, dass diese Komponenten den Anforderungen rauer und rauer Umgebungen entsprechen, in denen Drohnen und Roboter normalerweise eingesetzt werden.

Die IIoT-Integration in Herstellungsprozesse führt zu betrieblicher Flexibilität und verbessert die Effizienz, Agilität und Produktivität. Da Fabriken IIoT-Technologien einsetzen, um vollständig vernetzt und automatisiert zu sein, müssen Maschinen mit Steckverbindern, Verkabelungssystemen und Sensoren ausgestattet werden, die robust und skalierbar sind und fehlerfrei Daten senden und empfangen können. Diese intelligenten Komponenten lassen sich am besten mit zuverlässigen Netzwerkschnittstellen, Simulationssoftware und speicherprogrammierbaren Steuerungen kombinieren, die große Datenmengen verwalten und so maschinelle Lernfunktionen ermöglichen.

Ingenieure können beim Entwurf autonomer Maschinen und Systeme den Wert der Zertifizierung, der Kosten und der Leistung der Komponenten abwägen. TTI ermöglicht Ingenieuren mehr Flexibilität beim Design, indem es auf verschiedene Komponenten für unterschiedliche Märkte und Anwendungsfälle eingeht.

Der schnell wachsende globale IIoT-Markt soll bis 2026 ein Volumen von 106,1 Milliarden US-Dollar erreichen, verglichen mit 88,2 Milliarden US-Dollar im Jahr 2023. TTI unterstützt das Wachstum des IIoT und fördert die Flexibilität in der Fertigung durch die Bereitstellung von Komponenten und Teilen, denen Ingenieure vertrauen können.

Sravani Bhattacharjee war als Technologieleiterin bei Cisco, Honeywell und anderen Unternehmen tätig, wo sie viele erfolgreiche Innovationen auf den Markt brachte. Als Leiterin von Irecamedia arbeitet sie mit Innovatoren des industriellen IoT zusammen, um überzeugende Visionen, Strategien und Inhalte zu entwickeln, die das Bewusstsein und Geschäftsentscheidungen fördern.

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