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Schrittweise Umstellung auf digitale Steuerung im Sinne der Industrie 4.0*

Für viele Unternehmen stellt die Umstellung auf Industrie 4.0 eine enorme Herausforderung dar – sowohl logistisch als auch im finanziellen Bereich. Dennoch werden auch kleine und mittlere Unternehmen allein schon aus Wettbewerbsgründen in den nächsten Jahren auf digitalisierte Fertigungsprozesse umstellen müssen.

Digitalisierung kann sich allerdings auszahlen, Investitionen können sich schon in kürzester Zeit amortisieren. Digital gesammelte Daten haben den Vorteil, dass sie jederzeit verfügbar sind. Auswertungen sind auf Knopfdruck möglich. Das darin enthaltene Optimierungspotenzial ist unbegrenzt: Kommunikationswege zwischen den verschiedenen Unternehmenshierarchien und den Kunden werden verkürzt, Reaktionen auf Prozessstörungen sind frühzeitig möglich, Stillstandzeiten werden verringert. Kurz: Der Produktionsprozess wird effektiver in Bezug auf Personal, Logistik und schließlich auch Kosten.

Die iMes Solutions GmbH bietet mit ihrem Bausteinsteinprogramm all jenen eine Plattform, die das Projekt „Digitalisierung der Prozessabläufe“ schrittweise angehen wollen.

Die Maschinendatenerfassung Plant Historian MDE als Grundelement für die Verbindung zwischen Produktionstechnik und Informationsverarbeitung ermöglicht die automatisierte und systematische Aufzeichnung und Analyse von Maschinendaten. Die langfristige Dokumentation und Rückverfolgung dieser Daten liefert Prozesstransparenz, Überwachung von Maschinenlaufzeiten und –stillständen. Die daraus gewonnenen Informationen zur Produktivität stellen ein Kontroll- und Optimierungsinstrument für den kompletten Fertigungsprozess dar.

Die Einbindung der Software Plant Historian MDE in bereits vorhandene Systeme gestaltet sich unkompliziert. Verschiedene Schnittstellen stehen für die Kopplung zur SPS/PLS-Welt zur Verfügung. Die zentrale SQL-Datenbank und der Applikationsserver erlauben die Anbindung beliebig vieler Stationen bis hin zur Vernetzung aller Standorte.

Damit wird die Maschinendatenerfassung zum ersten und vielleicht sogar wertvollsten Schritt zu Transparenz, Anlagensicherheit, Effizienzsteigerung und schließlich Kosteneffektivität für jedes Unternehmen.

 

*Was ist Industrie 4.0? In der Industrie 4.0 verzahnt sich die Produktion mit modernster Informations- und Kommunikationstechnik. Treibende Kraft dieser Entwicklung ist die rasant zunehmende Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft. Sie verändert nachhaltig die Art und Weise, wie zukünftig in Deutschland produziert und gearbeitet wird: Nach Dampfmaschine, Fließband, Elektronik und IT bestimmen nun intelligente Fabriken (sogenannte „Smart Factories“) die vierte industrielle Revolution.

Technische Grundlage hierfür sind intelligente, digital vernetzte Systeme, mit deren Hilfe eine weitestgehend selbstorganisierte Produktion möglich wird: Menschen, Maschinen, Anlagen, Logistik und Produkte kommunizieren und kooperieren in der Industrie 4.0 direkt miteinander. Produktions- und Logistikprozesse zwischen Unternehmen im selben Produktionsprozess werden intelligent miteinander verzahnt, um die Produktion noch effizienter und flexibler zu gestalten.

So können intelligente Wertschöpfungsketten entstehen, die zudem alle Phasen des Lebenszyklus des Produktes miteinschließen – von der Idee eines Produkts über die Entwicklung, Fertigung, Nutzung und Wartung bis hin zum Recycling. Auf diese Weise können zum einen Kundenwünsche von der Produktidee bis hin zum Recycling einschließlich der damit verbundenen Dienstleistungen mitgedacht werden. Deshalb können Unternehmen leichter als bisher maßgeschneiderte Produkte nach individuellen Kundenwünschen produzieren. Die individuelle Fertigung und Wartung der Produkte könnte der neue Standard werden.

Zum anderen können trotz individualisierter Produktion die Kosten der Produktion gesenkt werden. Durch die Vernetzung der Unternehmen der Wertschöpfungskette ist es möglich, nicht mehr nur einen Produktionsschritt, sondern die ganze Wertschöpfungskette zu optimieren. Wenn alle Informationen in Echtzeit verfügbar sind, kann ein Unternehmen z.B. frühzeitig auf die Verfügbarkeit bestimmter Rohstoffe reagieren. Die Produktionsprozesse können unternehmensübergreifend so gesteuert werden, dass sie Ressourcen und Energie sparen.

Insgesamt kann die Wirtschaftlichkeit der Produktion gesteigert, die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie in Deutschland gestärkt und die Flexibilität der Produktion erhöht werden.

(Quelle: Plattform Industrie 4.0)

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Beacons vs. RFID in Industrie 4.0

Industrie 4.0 – die digitale Revolution. Die Industrie benötigen für ihre Produktion und ihr Unternehmen immer mehr clevere Geräte um in der Zeit der Digitalisierung mithalten zu können. Welche Möglichkeiten bieten sich für Industrieunternehmen an? Zum einen können sie auf Beacons zurückgreifen oder auf RFID. Worin besteht der Unterschied zwischen den beiden?

Beacons

Beacon kommt aus dem englischen und bedeutet übersetzt „Leuchtfeuer“. Hierbei handelt es sich um eine Weiterentwicklung des Bluetooth, eine Funktechnologie (Drahtlos-Technologie). Benötigt werden ein Sender und Empfänger, die sogenannten Beacons“. Diese sind entweder batteriebetrieben oder stehen unter permanenten Stromanschluss. Installiert sind Beacons in Räumen oder an Objekten. Diese senden bis zu 10x pro Sekunde ein Signal, welches durch die Integration der Technologie in mobilen Betriebssystemen (iOS, Android) Events auf Mobile Device (Tablets, Smartphones mit integrierten Sensoren) auslösen kann, ohne dass der Anwender aktiv werden muss. Wenn dieser Mobile Device in Reichweite ist, können Kontexte für den Anwender präzise bestimmt und entsprechende Aktionen, Funktionen und Angebote bereitgestellt werden. Die Ortung innerhalb von Gebäuden ist ebenfalls möglich. Alles geschieht vollkommen automatisch über Beacon und die App.
Was bedeutet das für die Industrie? Beacons haben ein sehr großes Potential, denn sie tragen zur Optimierung von Arbeitsprozessen bei. Mitarbeiter können schneller an ihre Einsatzorte gelangen und erhalten kontextbezogene Informationen für ihre Arbeit. Genauso können Standorte von Maschinen oder Dokumenten automatisch bereitgestellt werden. Beacons werden an Maschinen, Werkzeugen, usw. platziert, diese sind für den Mitarbeiter mit allen benötigten und wichtigen Informationen versehen und abrufbar (z.B. Werkzeugtyp). Auch im Falle einer Wartung oder eines Defekts bieten Beacons Vorteile. Zum Beispiel können Techniker per Video Call über die App angerufen werden. Sie erhalten sofort alle benötigten Daten und können hilfreiche Tipps geben um vorbeugende Maßnahmen treffen zu können. Somit kann ein Beacon in der Industrie 4.0 als Identifikation für Maschinen dienen.

RFID

Die Abkürzung steht für Radio Frequency Identification und ist ein drahtloses, elektronisches arbeitendes Verfahren. Momentan gehört RFID zu den weit verbreiteten Identifikationstechniken und besitzt die Funktion als Grundlagentechnik. Was entscheidend ist für die Industrie 4.0, denn diese erfordert intelligente Produkte, die die RFID ermöglicht. Ein RFID-System besteht aus einem Datenträger (RFID-Tags), einer Antenne und einem RFID-Lesegerät. RFID-Tags dienen zur Kennzeichnung von z.B. Waren, Paletten. Tags sind Transponder mit einem Mikroprozessor und Speicher, hier ist die ein-eindeutige Identität des Produktes sowie Bedarf weiterer Informationen eingespeichert (z.B. durchlaufende Positionen). Die Entfernung zwischen den Tags und dem RFID-Lesegerät hängt von verschiedenen Faktoren ab. Zum einen die Art des Tags. Hier wird zwischen aktiven Tags (wieder aufladbare Batterie u. Sender, große Reichweite), passiven Tags (geringe Reichweite, keine eigene Stromversorgung) und semi-passiven Tags unterschieden. Genauso spielt die Größe der Antenne, die RFID-Frequenz und -Übertragung eine Rolle für die Entfernung. Doch die Abstände zwischen Tags und Lesegerät sind in Vorschriften genauestens geregelt. Diese können nach ISO 14443 10cm-15cm sein oder maximal 1,5m nach ISO 15693.
Wie genau funktioniert RFID in der Industrie? Ein Tag kann z.B. an einer Maschine angebracht sein. Bei Aktivierung der Tags sendet das Lesegerät ein Signal zum Transponder. Dies geschieht alles über Funk und ohne großen Aufwand. Anhand der Informationen die aufm dem Tag gespeichert sind richtet sich die Maschine entsprechend den Bearbeitungsanforderungen automatisch ein. Ziel hierbei ist die Identifikation beliebiger Objekte in logistischen Prozessketten, Verknüpfung von Informationen mit diesen Objekten zur Beschleunigung und Verbesserung der Logistikprozesse, was entscheidend für eine funktionierende Industrie 4.0 ist.

Beide Methoden haben in der Industrie 4.0 gute Chancen. RFIDs werden heute schon erfolgreich in vielen Unternehmen verwendet (v.a. in der Logistikbranche) und sind kaum noch wegzudenken. Beacons sind größtenteils noch für viele Betriebe Neuland. Aber aufgrund der fortschreitenden Digitalisierung werden diese in der Industrie 4.0 immer mehr an Bedeutung gewinnen und einen großen Benutzerkreis finden. Die Möglichkeit alles über Mobile Device zur regeln ist ein wichtiger Anreizfaktor in der digitalen Welt, was für die Beacons spricht und diese langfristig in der Industrie zu gebrauchen.

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