Industrielles Internet der Dinge mit Robotik

Trend

Die Beschleunigung des industriellen Internet der Dinge (IdD)

Mit der Weiterentwicklung der Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M) dank Industrie 4.0 (I4.0) können in den Werken nun wichtige Prozesse integriert und die Fertigungszyklen effizient verkürzt werden. Aber reichen diese Verbesserungen auch aus, um Fabriken intelligenter zu machen? Von: Daniel Walldorf, Senior Manager, Innovation Platforms & Ventures

Es ist zwei Uhr früh und eine Maschine in Europa ist ausgefallen. Der Planungsbeauftragte greift auf das System zu und erkennt, dass am Morgen Produkte geliefert werden müssen. Er sieht sofort, dass in seinem Werk in den USA Kapazitäten und Rohstoffe vorhanden sind, und lässt dort die Fertigung anlaufen. Im Werk in Europa wird ein Wartungstechniker informiert, der im Büro sofort die Maschinenprozessdaten abruft und als Ursache des Problems eine Arbeitsstation ausmachen kann. Der Techniker greift vor Ort über sein Tablet auf die Arbeitsstation zu und beginnt mit der Erfassung der Prozessdaten. Innerhalb weniger Minuten erkennt und löst er das Problem. Die Maschine läuft wieder.

Unser Ziel ist es, das Konzept der intelligenten Fabrik in die Betriebsrealität umzusetzen.
Bei TE arbeiten wir gemeinsam an neuen Ideen für intelligentere Verbindungen.

In den meisten Unternehmen wird dieser Grad an Geschwindigkeit angestrebt, jedoch nicht erreicht.  Dabei muss betont werden, dass es sich bei diesem Fallbeispiel um einen nur geringen Teil dessen handelt, was eine intelligente Fabrik leisten kann. In den digitalen Fabriken von Morgen wird der Alltagsbetrieb vorausschauende Wartung, flexible Maschinennutzung und -aufrüstbarkeit, Fertigungs- und Rohstoffdaten der Waren, Nachverfolgung von Waren bei der Fertigung mit Massenanpassung und Energieeffizienz umfassen.

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Verringerung der ineffizienten Prozesse wird Realität

I4.0

Industrielle IdD, Kombination von Daten und Kommunikation für Fertigungsverfahren.

Es gibt viele Wertschöpfungsmöglichkeiten. Hierzu gehört auch, dass die Prozess- und Metadaten der Maschinen für die Planer und Techniker transparent und bis hin zu den Details über einzelne Maschinen verfügbar sind. In den derzeitigen Maschineninfrastrukturen werden große Datenmengen erzeugt, die jedoch nicht abrufbar sind. Die Herausforderung besteht darin, dass Maschinen eine hierarchische Steuerungsstruktur aufweisen, die – in Bezug auf die meisten Aspekte – für eine schnelle und effiziente Maschinensteuerung optimiert ist. Die für diese Steuerungsstruktur relevanten Daten werden mit sehr niedriger Latenzzeit weitergeleitet, wobei das Steuerungssystem Zykluszeiten im Millisekundenbereich aufweisen muss. Dies erhöht die Belastung der Maschinensteuerung, da zusätzliche Daten verarbeitet werden müssen, bei denen die Latenzzeit nicht relevant ist. Um dieser Herausforderung zu begegnen, geht unser Team diese wichtigen Punkte anhand dreier Gesichtspunkte an.

Unsere drei Gesichtspunkte

Geräte, Verbindungen, Inhalte
  • Intelligente Geräte: Es wird ermittelt, welche Komponenten das Erstellen von Daten ermöglichen. Hier kommen zunächst intelligente Relais über zusätzliche Sensoren und Steckverbinder in Frage, die als intelligente Gerätefungieren und dabei z. B. Daten über den Energieverbrauch oder den Überwachungszustand erfassen.
  • Physische Verbindungen: Sind in einer Maschine mehr intelligente Geräteeingebaut, entstehen auch mehr Verbindungen, sodass eine größere Menge an Daten gleichzeitig übertragen werden muss, dabei aber auch der Größen- und Kostenaufwand minimiert wird. Dies führt zur Notwendigkeit alternativer Verbindungslösungen wie Wellenleiterdatenübertragungen und drahtlose Lösungen.
  • Verbinden von Inhalten: Der Datenpfad wird im Sinne wertschöpfender Daten verwaltet. Die Verbindungslösung muss Daten verwalten, zusammenführen, puffern und verarbeiten sowie einen sicheren Pfad für die Datenübertragung zum IT-System des Unternehmens ermöglichen.

Bei TE arbeitet unser Team gemeinsam an neuen Ideen in Bezug auf diese drei Gesichtspunkte. Unser Ziel ist es, das Konzept der intelligenten Fabrik in die Betriebsrealität umzusetzen. Um dies zu erreichen, entwickeln wir intelligente Relais, die Komponentenausfälle erkennen und direkt auf Ersatzkomponenten umschalten. Wir fertigen Steckverbinder, die den Energieverbrauch überwachen. Wir haben eine neue Lösung entwickelt, die über nur zwei Drähte 1 GB/s überträgt. Außerdem haben wir eine Möglichkeit gefunden, die in Kunststofffasern vorhandenen Mikrowellen mithilfe von kostengünstigen Miniaturkomponenten für Hochgeschwindigkeitsverbindungen zu nutzen. Unsere Sensoren bieten die Möglichkeit der drahtlosen Kommunikation sowie der Datensynthese über eine cloudbasierte Schnittstelle.  

Intelligentere Fabriken (Englisch)

Die Werke werden immer „intelligenter“ – sprich automatisierter und effizienter. TE ist mit seinen kontaktlosen und unvergleichlichen Daten-, Netz- und Signallösungen maßgeblich an dieser Entwicklung beteiligt. Ulrich Wallenhorst, CTO von TE Industrial, erläutert, wie die Lösungen von TE Ihnen bei der Vorbereitung für Industry 4.0 helfen.

Bevor wir den Kunden unsere Innovationen empfehlen, führen wir unsere Ideen in unseren eigenen digitalen Fabriken ein. Dadurch wird sichergestellt, dass die Lösungen intelligent sind und den von uns gewünschten Wert schaffen. Im Rahmen dieser Initiativen haben wir Aggregatoren für intelligente Daten in ein Modell implementiert, um auf Werksebene Echtzeitdaten für die vollständige Wertschöpfungskette der Steckverbinderfertigung zu erfassen. Dadurch konnte unser Fertigungsteam nicht nur erhebliche Verbesserungen in puncto Ertrag und Verarbeitungsdauer erzielen, sondern auch viele Verfahrensineffizienzen abbauen. Mit den nächsten Schritten soll dieser Ansatz auf die Synchronisierung der Materialverwaltung und eine Einführung des Systems in weiteren TE-Werken erweitert werden.

Derzeit findet in der Branche ein Übergang von herkömmlichen hin zu intelligenten und digitalen Fabriken statt. In dieser Übergangsphase ist es wichtig, Lösungen zu finden, die nicht nur in neuen Fabriken, sondern auch bei der Modernisierung vorhandener Werke eingesetzt werden können. Wir sind der Überzeugung, dass es in dieser Phase besonders wichtig ist, einen schnellen Nutzen zu erzielen, der die Investitionsanforderungen einer Modernisierung rechtfertigt. Dies muss aber auf Grundlage einer Architektur geschehen, die die vielen zukünftigen Produktivitätsverbesserungen nutzen kann. Daher setzen wir auf eine Abwärtskompatibilität, die neue Möglichkeiten eröffnet. Intelligente Verbindungen sind für diesen Balanceakt wie geschaffen und daher unser Schlüssel für intelligente Fabriken.