Der Fertigungssektor floriert, wenn er ständig nach Möglichkeiten zur Leistungsoptimierung sucht, und das war dank IoT für die betriebliche Effizienz noch nie so einfach. In der Tat hat das Internet der Dinge (IoT) eine neue Welt der Möglichkeiten eröffnet. IoT hat das Potenzial, den Fertigungsbetrieb zu revolutionieren, indem verschiedene Geräte und Maschinen mit dem Internet verbunden werden, was die Überwachung und Analyse von Daten in Echtzeit ermöglicht.
Dieser Blog wird sich mit dem Thema befassen:
- Vier IoT Komponenten in der Produktion
- Vier Beispiele für IoT Geräte in der Fertigung
- Fünf wichtige Vorteile von IoT für die betriebliche Effizienz
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Vier IoT Komponenten in der Fertigung
Die Umsetzung von IoT im verarbeitenden Gewerbe stützt sich auf mehrere Schlüsselkomponenten, die zusammenwirken, um ein vernetztes und effizientes Ökosystem zu schaffen.
Sensoren
Diese Geräte werden in Maschinen und Produktionslinien eingebaut, um Echtzeitdaten zu sammeln:
- Leistungsdaten der Ausrüstung
- Temperatur
- Druck
- Luftfeuchtigkeit
Sensoren fungieren als Augen und Ohren des IoT Systems und liefern die notwendigen Daten für die Analyse und Entscheidungsfindung.
Konnektivität
Angeschlossene Geräte wie Mobilfunk Router und eingebettete drahtlose Module stellen die Protokolle und die Konnektivität zwischen Gerätenetzwerken bereit und erleichtern die Kommunikation zwischen Sensoren, Geräten und Systemen. Die Konnektivität kann auf verschiedene Weise erreicht werden, z. B:
- Spezialisierte industrielle Kommunikationsstandards wie Mobilfunk Kommunikation, Zigbee und LoRaWAN
- Mobilfunk Netzwerke
- Bluetooth
- Wi-Fi
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Zuverlässige und sichere Konnektivität gewährleistet einen nahtlosen Datenfluss von den Sensoren zu den zentralen Verarbeitungseinheiten.
Datenverarbeitung
Daten werden verarbeitet, um aussagekräftige Erkenntnisse zu gewinnen. Die Datenanalyse kann entweder erfolgen.
- In der Cloud, wo Hunderte von Terabytes an Daten (und mehr) gespeichert und analysiert werden können
- Am Rande, näher an der Quelle der Datenerfassung, um schnellere Reaktionszeiten und geringere Latenzzeiten zu ermöglichen.
Hochentwickelte Algorithmen, künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) werden häufig eingesetzt, um die Daten zu verarbeiten und zu analysieren, Muster zu erkennen und potenzielle Probleme vorherzusagen, bevor sie entstehen.
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Die Benutzeroberfläche (UI)
Die Benutzeroberfläche verbindet die menschlichen Bediener mit dem System IoT . Eine gut gestaltete Benutzeroberfläche stellt die verarbeiteten Daten in einem klaren und umsetzbaren Format dar, häufig über Dashboards oder mobile Anwendungen.
Auf diese Weise können die Bediener den Status der Fertigungsprozesse überwachen, Warnungen erhalten und fundierte Entscheidungen auf der Grundlage von Echtzeitinformationen treffen. Eine intuitive Benutzeroberfläche ist für eine effektive Mensch-Maschine-Interaktion unerlässlich. Sie stellt sicher, dass die Benutzer die Daten leicht interpretieren und umgehend auf Anomalien reagieren können.
Zusammen bilden diese vier Komponenten das Rückgrat von IoT in der Fertigung und ermöglichen eine intelligente, reaktionsschnelle und effiziente Produktionsumgebung.
4 Beispiele für IoT Geräte in der Fertigung
In der Fertigung spielen mehrere IoT Geräte eine entscheidende Rolle bei der Steigerung der betrieblichen Effizienz und Produktivität.
Intelligente Sensoren
Intelligente Sensoren überwachen verschiedene Parameter, darunter Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Vibration und Bewegung. So können beispielsweise Temperatursensoren sicherstellen, dass Fertigungsprozesse, die präzise thermische Bedingungen erfordern, innerhalb der vorgegebenen Bereiche bleiben.
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Im Gegensatz dazu können Vibrationssensoren Anomalien im Maschinenbetrieb erkennen und so potenziellen Wartungsbedarf signalisieren, bevor es zu einem Ausfall kommt.
Vernetzte Maschinen
Diese Maschinen verfügen über eingebettete Sensoren und Kommunikationsfunktionen, die es ihnen ermöglichen, Leistungsdaten zu übertragen und Anweisungen in Echtzeit zu empfangen.
Beispiele hierfür sind CNC-Maschinen (Computer Numerical Control) und 3D-Drucker, die fernüberwacht und -gesteuert werden können, um die Produktionspläne zu optimieren und Ausfallzeiten durch vorausschauende Wartung zu reduzieren.
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Fahrerlose Transportsysteme (AGV) und Roboter
FTS werden für den Materialtransport eingesetzt und navigieren autonom durch Fabrikhallen, um Waren zwischen verschiedenen Produktionsstufen zu transportieren. Sie verlassen sich auf die Technologie von IoT , um optimale Wege zu finden, Hindernissen auszuweichen und mit anderen Geräten zu kommunizieren, um einen effizienten Arbeitsablauf zu gewährleisten.
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In ähnlicher Weise können Industrieroboter, die mit der Funktion IoT ausgestattet sind, sich wiederholende Aufgaben mit hoher Präzision ausführen. Sie können auch im laufenden Betrieb umprogrammiert werden, um sich an veränderte Produktionsanforderungen anzupassen.
Tragbare Geräte
Auch tragbare Geräte für Fabrikarbeiter werden immer beliebter, wenn Sie in IoT für betriebliche Effizienz investieren. Dazu gehören z. B. intelligente Brillen oder Armbänder, die Echtzeitdaten und -warnungen direkt an die Arbeiter weitergeben und so die Sicherheit und Produktivität verbessern.
Stellen Sie sich vor, dass Fabrikarbeiter Smartwatches oder Badges tragen, die ihr Aktivitätsniveau, ihren Standort und sogar ihre Müdigkeit erfassen. Diese Daten können in die App zur Mitarbeiterplanung eingespeist werden.
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Darüber hinaus können intelligente Brillen Montageanweisungen anzeigen, wodurch Fehler reduziert und die Lernkurve neuer Mitarbeiter beschleunigt wird.
Ein weiteres Beispiel sind Umweltüberwachungsgeräte, die die Bedingungen in der Produktionsstätte überwachen, um eine sichere und konforme Arbeitsumgebung zu gewährleisten. Diese Geräte können die Luftqualität, den Geräuschpegel und andere Umweltfaktoren überwachen und Warnungen senden, wenn die Bedingungen sichere Grenzwerte überschreiten.
Und schließlich überwachen und verwalten intelligente Energiezähler den Energieverbrauch in Echtzeit. Diese Geräte helfen den Herstellern, ihren Energieverbrauch zu optimieren, die Kosten zu senken und die Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren, indem sie detaillierte Einblicke in die Energiemuster geben und Einsparmöglichkeiten aufzeigen.
5 Hauptvorteile von IoT für die betriebliche Effizienz
Lassen Sie uns nun auf die wichtigsten Vorteile einer Investition in IoT für die betriebliche Effizienz eingehen.
1. Überwachung und Kontrolle in Echtzeit
Die Echtzeitüberwachung ist ein wesentlicher Bestandteil von IoT.
Durch die Integration von Sensoren und Konnektivitätslösungen in Maschinen und Produktionslinien können Hersteller die Leistung und den Zustand ihrer Anlagen kontinuierlich überwachen.
In der Gesundheitsbranche würden die medizinischen Kurierdienste von IoT stark profitieren.
Der medizinische Fertigungssektor muss medizinische Geräte und Verbrauchsmaterialien pünktlich und innerhalb des Budgets an Gesundheitseinrichtungen liefern. Daher können IoT Sensoren dabei helfen, Sendungen und Verkehrsbedingungen in Echtzeit zu verfolgen, um die Routen zu optimieren und eine rechtzeitige Lieferung zu gewährleisten.
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Diese Sensoren sammeln Daten über verschiedene Parameter und werden zur Analyse an ein zentrales System übermittelt. Im Gegenzug kann das Personal, das die Systeme verwaltet, Anomalien und Abweichungen sofort erkennen und korrigieren.
Die kontinuierliche Überwachung stellt sicher, dass die Fertigungsprozesse reibungslos ablaufen, wodurch Ausfallzeiten minimiert und die Produktivität gesteigert werden. Und in einigen Fällen ist kein menschliches Eingreifen erforderlich.
Wenn beispielsweise ein Sensor feststellt, dass eine Maschine bei einer suboptimalen Temperatur arbeitet, kann das System den Kühlmechanismus automatisch so einstellen, dass die gewünschte Temperatur aufrechterhalten wird. Dieses Maß an Kontrolle verringert die Wahrscheinlichkeit von Fehlern und Ausschuss und stellt sicher, dass die Produkte den Qualitätsstandards entsprechen.
Um die betriebliche Effizienz zu steigern, ist es eine gute Idee, die Daten von IoT Sensoren und Maschinen mit Software zur Überwachung der Mitarbeiter zu kombinieren.
Dadurch erhält man Einblicke in die Arbeitsweise und die Nutzung der Maschinen durch die Mitarbeiter und kann so Arbeitsabläufe optimieren, Engpässe erkennen und Ressourcen effizienter zuweisen. Darüber hinaus kann diese Art von Software auch bei der Qualitätssicherung helfen, indem sie sicherstellt, dass die Mitarbeiter die Sicherheitsprotokolle einhalten und möglicherweise Unfälle vermeiden.
2. Vorausschauende Wartung
Traditionell wird die Wartung nach einem festen Zeitplan oder nach einem Ausfall durchgeführt, was ineffizient und kostspielig sein kann. Ungeplante Ausfallzeiten können die Hersteller finanziell mit bis zu 260.000 Dollar pro Stunde belasten, was die Branche jährlich 50 Milliarden Dollar kostet.
IoT-fähige vorausschauende Wartung nutzt Sensordaten, um Maschinenausfälle vorherzusagen, bevor sie eintreten. Durch die Analyse von Trends und Mustern in den Daten, z. B. zunehmende Vibrationen oder unregelmäßige Temperaturschwankungen, kann das System vorhersagen, wann eine Maschine wahrscheinlich ausfallen wird, und das Wartungspersonal alarmieren.
Ein proaktiver Ansatz ermöglicht es, die Wartung zu den günstigsten Zeiten zu planen, wodurch ungeplante Ausfallzeiten reduziert und die Lebensdauer der Anlagen verlängert werden. Eine vorausschauende Wartung senkt die Reparaturkosten weiter und minimiert die Auswirkungen auf die Produktionspläne.
3. Inventarverwaltung
Intelligente Sensoren und RFID-Etiketten (Radio-Frequency Identification) können an Rohstoffen, unfertigen Erzeugnissen und fertigen Waren angebracht werden, um deren Standort und Status während des gesamten Fertigungsprozesses zu verfolgen. Das Ergebnis? Ein besseres Management der Lieferkette.
Diese Detailgenauigkeit ermöglicht es den Herstellern, optimale Lagerbestände zu halten. Auf diese Weise sind die Materialien immer verfügbar, wenn sie gebraucht werden, ohne dass es zu Überbeständen kommt.
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Die automatisierte Bestandsverfolgung macht manuelle Bestandszählungen überflüssig und minimiert menschliche Fehler, was zu genaueren Bestandsaufzeichnungen führt. IoT kann auch in ERP-Systeme (Enterprise Resource Planning) integriert werden und liefert Echtzeitdaten, die eine bessere Prognose und Planung ermöglichen.
Wenn das System beispielsweise feststellt, dass ein bestimmtes Bauteil zur Neige geht, kann es automatisch eine Nachbestellung auslösen und so Lagerausfälle und Produktionsverzögerungen verhindern. Dieser Automatisierungsgrad rationalisiert die Abläufe in der Lieferkette und verbessert die Auftragserfüllungsrate.
4. Energiemanagement
Produktionsanlagen verbrauchen viel Energie, und eine ineffiziente Nutzung führt zu hohen Betriebskosten und hat negative Auswirkungen auf die Umwelt.
IoT-fähige Energiemanagementsysteme verwenden intelligente Zähler und Sensoren, um den Energieverbrauch verschiedener Maschinen und Prozesse in Echtzeit zu verfolgen. Anhand dieser Daten können Hersteller energieintensive Vorgänge und Ineffizienzen erkennen.
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Durch die Analyse von Energieverbrauchsmustern können die Hersteller Maßnahmen zur Optimierung des Energieverbrauchs ergreifen, z. B. die Einstellung von Maschinen während der Haupt- und Nebenzeiten oder das Abschalten nicht benötigter Geräte, wenn sie nicht in Gebrauch sind.
5. Verbesserte Kommunikation
Die Verwendung einer Mitarbeiter-App steigert die Effizienz in der Fertigung, indem sie die Kommunikation verbessert und die Schichtplanung erleichtert. Diese Apps bieten einen zentralen Ort für Nachrichten, Ankündigungen und Feedback und halten alle Mitarbeiter auf dem Laufenden.
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Sie helfen den Arbeitnehmern auch, ihre Zeitpläne in Echtzeit zu sehen und zu verwalten, wodurch Konflikte verringert und die Anwesenheit verbessert werden. Dies führt zu einer besser organisierten und produktiveren Belegschaft.
Insgesamt revolutioniert IoT die Fertigung, und das war auch höchste Zeit. Harley-Davidson beispielsweise hat IoT eingeführt, um seine Produktion neu zu konfigurieren und das Layout der Fertigungsanlagen zu verbessern, wodurch die für die Herstellung eines Motorrads benötigte Zeit von etwa drei Wochen auf sechs Stunden reduziert wurde.
Die Hersteller nutzen diese Echtzeitinformationen, um intelligentere Entscheidungen zu treffen, den Wartungsbedarf vorherzusagen und die Produktion im laufenden Betrieb zu optimieren.
Da diese intelligenten Fabriken immer komplexer werden, ist es von entscheidender Bedeutung, all diese angeschlossenen Endpunkte im Auge zu behalten. Hier kommen Tools wie Endpunktüberwachungssoftware ins Spiel, die dabei helfen, den Überblick über das gesamte Netzwerk zu behalten. Das Ergebnis? Weniger Ausfallzeiten, bessere Qualitätskontrolle und eine deutliche Steigerung der Effizienz.
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Wie man IoT Geräte in die Fertigung integriert
Verschiedene APIs können verwendet werden, um verschiedene IoT Geräte und Systeme nahtlos über ein Open-Source-API-Gateway zu integrieren. Dieser Ansatz gewährleistet Flexibilität, Skalierbarkeit und Kosteneffizienz und ermöglicht es Herstellern, API-Anfragen effizient zu verwalten und weiterzuleiten.
Durch den Einsatz eines Open-Source-API-Gateways können Hersteller die sichere und zuverlässige Kommunikation zwischen IoT Geräten und Cloud-Diensten erleichtern, den Datenfluss optimieren und benutzerdefinierte Richtlinien zur Datenverkehrsverwaltung implementieren.
Dadurch wird die Leistung optimiert und die Ausfallzeit erheblich reduziert, was einen reibungslosen und kontinuierlichen Betrieb gewährleistet. Die Nutzung von Open-Source-API ist entscheidend für die Ausschöpfung des vollen Potenzials von IoT in der Fertigung und führt zu durchdachteren und effizienteren Produktionsumgebungen.
Einpacken
Wie wir festgestellt haben, können Sie von einer Investition in IoT zur Steigerung der betrieblichen Effizienz profitieren:
- Erkennen von Fehlern, bevor sie auftreten, für eine bessere vorausschauende Wartung und präventive Qualitätskontrolle
- Höhere Effizienz durch Automatisierung komplexer Arbeitsabläufe mit minimalen menschlichen Eingriffen
- Allgemeine Kostensenkungen
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Über den Autor
Ryan Robinson ist ein Blogger, Podcaster und (genesender) Nebenprojektsüchtiger, der 500.000 monatlichen Lesern beibringt, wie man einen Blog startet und ein profitables Nebengeschäft auf IoT aufbaut. ryrob.de.