Die Anatomie einer Abkantpresse: Verständnis des Maschinendesigns
Stellen Sie sich eine Maschine vor, die in der Lage ist, flache Metallbleche in komplizierte und präzise Komponenten zu verwandeln,…
Neue Technologien verändern Paradigmen und bringen tiefgreifende Veränderungen mit sich – das gilt ganz besonders für das sogenannte Internet der Dinge (IoT). Es wird als eine der Schlüsseltechnologien von Industrie 4.0 betrachtet und in der Fertigungsbranche als Industrial Internet of Things (IIoT) bezeichnet.
Obwohl sich IIoT-Technologien noch in der Anfangsphase befinden, profitieren frühe Anwender bereits durch Anwendungen wie intelligente Fabriken.
Untersuchungen von Bain & Company zeigen, dass der industrielle Anteil des IIoT – der Hardware, Software und Systemlösungen in den Bereichen Fertigung, Bauwesen, Infrastruktur und Versorgungsunternehmen umfasst – im Jahr 2021 einen Wert von bis zu 200 Milliarden US-Dollar erreichen könnte.
Das IIoT wird mit großer Wahrscheinlichkeit auch die Metallbearbeitungsindustrie beeinflussen. Dieser Artikel gibt einen Überblick über den besten Ansatz, um die bevorstehenden Veränderungen in diesem Sektor erfolgreich zu meistern.
Industrie 4.0 umfasst eine Vielzahl von Technologien, die tiefgreifende Veränderungen in der Fertigungsindustrie auslösen.
Die Managementberatung BCG erläutert, dass Industrie 4.0 das Sammeln und Analysieren von Daten über Maschinen hinweg ermöglicht. Dadurch können Prozesse schneller, effizienter und flexibler ablaufen und letztlich qualitativ hochwertigere Produkte zu geringeren Kosten entstehen.
Im kommenden Jahrzehnt werden Unternehmen in der Lage sein, mit digitalen Fertigungstechnologien physische Anlagen miteinander zu vernetzen und so einen kontinuierlichen Datenstrom entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu generieren.
Dadurch können Hersteller den Produktlebenszyklus an jedem Punkt miteinander verbinden – von der Konstruktion über die Beschaffung, Produktion und Distribution bis hin zum Verkauf und dem Endanwender. Das IIoT verknüpft und nutzt Software, Sensoren, Netzwerke, Cloud-Computing und Analytik – ein Technologieverbund, der jede Maschine „intelligent“ machen kann.
IIoT-Lösungen können unterschiedlich aufgebaut sein, umfassen jedoch stets die folgenden fünf Grundfunktionen:
Sensoren sind das primäre Mittel zur Datenerfassung, indem sie kontinuierlich Daten wie Energieverbrauch oder Umgebungs- und Betriebsbedingungen wie Vibrationen Temperatur, Ausfallzeiten und Fertigstellungszeiten überwachen und aufzeichnen.
Obwohl Sensoren künftig ein Standardbestandteil von CNC-Maschinen sein werden, ist es aktuell für Unternehmen, die vom IIoT profitieren möchten, nicht immer möglich, ihre gesamte Anlagenlandschaft sofort mit sensorgestützten Geräten auszustatten.
In solchen Fällen können bestehende Maschinen durch das Nachrüsten externer, sensorgestützter Geräte IIoT-kompatibel gemacht werden. Diese kostengünstigen Alternativen werden an bestehende Anlagen angebracht und verfügen über Konnektivität, Sensorik und Steuerungsfunktionen.
Sensoren und Nachrüstgeräte werden entweder drahtlos oder kabelgebunden mit einem Netzwerk verbunden. Drahtlose Lösungen reduzieren Kosten und Komplexität, da keine aufwendige Verkabelung notwendig ist, und ermöglichen zudem den Einsatz an Standorten, an denen Verkabelung eingeschränkt oder zu teuer wäre.
IIoT nutzt verschiedene gängige drahtlose Protokolle: WiFi, Zigbee, Mobilfunk, Field Communication (NFC) und Bluetooth Low Energy. Bei der Auswahl des passenden Protokolls sind Faktoren wie Umgebung, Standort, Entfernung und die verwendete IIoT-Plattform zu berücksichtigen.
Edge Computing
Von Maschinen werden große Datenmengenfasst, was Netz stark belasten kann. Eine effiziente Lösung bietet die Vorverarbeitung der Daten direkt am Gerät, wobei nur die relevanten Daten Speicherung und Analyse in die Cloud gesendet werden.
Ein Netzwerkmanager, auch Router oder Gateway genannt, ist ein Hard- und Softwaregerät am Rand des IIoT-Netzwerks. Es befindet sich zwischen Werk und Internet/Cloud und bildet die Schnittstelle zwischen der Produktionsstätte und der Cloud-Plattform.
Die Software, die das Netzwerk- oder Gateway-Management übernimmt, aggregiert und verarbeitet die von Sensoren und IIoT-Geräten gesammelten Daten vor und überträgt sie anschließend zur Speicherung und Nutzung in IIoT-Anwendungen in die Cloud.
Eine weitere Funktion besteht darin, Daten und Befehle von IIoT-Anwendungen zufangen und sie an IIoT-Geräte weiterzugeben, um Maschinenaktivitäten auszulösen – beispielsweise das Herunterfahren der Anlagen.
Alle gesammelten Daten müssen gespeichert werden, um sie in IIoT-Anwendungen nutzen zu können. So erhalten Hersteller die Möglichkeit, Muster in Maschinenabläufen zu erkennen, etwa wiederkehrende Vibrationen zu bestimmten Zeiten oder unerklärliche Produktionspausen.
Dadurch können die Ursachen solcher Probleme identifiziert und geeignete Korrekturmaßnahmen eingeleitet werden.
Cloud-Computing bietet den Vorteil, dass es sich schnell skalieren lässt und große Datenmengen effizient speichern und verarbeiten kann – eine Lösung, die vor Ort meist nicht wirtschaftlich ist.
Anwendungen zur Fernüberwachung und vorausschauenden Wartung analysieren die gesammelten Daten und stellen die Ergebnisse in Form sogenannter Dashboards dar. Als zentrales Nutzerinterface bieten Dashboards eine übersichtliche und verständliche Darstellung komplexer Daten.
Das Dashboard kann wichtige Leistungskennzahlen (KPIs) – wie Effizienz oder Ineffizienz – in grafischer oder benutzerfreundlicher Form anzeigen, sodass Nutzer tiefere Einblicke in die Maschinenabläufe erhalten und fundiertere Entscheidungen für die Zukunft treffen können.
Viele Unternehmen nehmen sich derzeit die Zeit, die Potenziale IIoT zuunden und zu bewerten, welche Investitionen erforderlich sind, um optimal von intelligenten Technologien zu profitieren.
Das IIoT wird zu einer höheren Effizienz von CNC-Maschinen führen, indem Ausschuss, Kosten und Ausfallzeiten durch vorausschauende Wartung reduziert werden.
Die verbesserten Effizienzpotenziale des IIoT und die daraus resultierende Verringerung von Ausfallzeiten verschaffen Unternehmen letztlich die Möglichkeit, ihre Profitabilität nachhaltig zu steigern.
