Warum Rückverfolgbarkeit eine wesentliche Grundlage für IIoT-fähige Fertigungssysteme ist

Industrial Internet of Things (IIoT)-Technologien können zu einer dramatischen Steigerung der Produktionsqualität und des Durchsatzes führen, aber sie sind oft nicht die Plug-and-Play-Lösungen, die viele Unternehmen in der Fertigungsbranche erwarten. Um den größtmöglichen Nutzen aus einer IIoT-Lösung zu ziehen, müssen Hersteller die Art ihrer Betriebsabläufe gründlich verstehen und in ein robustes Echtzeit-Rückverfolgbarkeitssystem investieren, um relevante Daten proaktiv und systematisch zu sammeln.

Rückverfolgbarkeitssysteme nutzen Identifikationsmethoden wie Barcodes und Radiofrequenz-Identifikation (RFID), um Daten über die Bewegung von Halbfabrikaten und Fertigwaren in der gesamten Anlage und Lieferkette zu sammeln und zu analysieren. Einst eine relativ einfache Methode zur Verfolgung von Produkten und Komponenten, hat sich die Rückverfolgbarkeit heute zu einer leistungsstarken Strategie zur Optimierung von Produktivität, Qualität und Markenruf innerhalb des Herstellungsprozesses entwickelt, indem Produkte an Prozessparameter und Rohstoffeingaben gebunden werden.

Von der einfachen Produktverfolgung bis zur umfassenden Prozesstransparenz

Der Wandel der Rückverfolgbarkeit im Laufe der Zeit – vom einfachen Barcode-Lesen einzelner Teile und Produkte bis hin zu Systemen, die eine gründliche Untersuchung von Engpässen und Qualitätsproblemen ermöglichen – bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten, sich diese allgegenwärtige Fertigungspraxis vorzustellen. Omron hat diese Änderungen in vier allgemeine Phasen unterteilt, die in der Traceability 4.0-Phase gipfeln, in der Track-and-Trace-Lösungen auf niedrigerer Ebene mit fortschrittlichen Industrie 4.0- und IIoT-Technologien zusammengeführt werden.

Bei Rückverfolgbarkeit 1.0 geht es darum, Produkte automatisch zu identifizieren, um Genauigkeit und Effizienz zu steigern. Die Möglichkeit, ein Teil zu markieren und es dann mit Barcode-Lesegeräten zu verfolgen, war bahnbrechend, und diese Strategie hat die Fertigungseffizienz und -genauigkeit während der Verarbeitung einer großen Anzahl einzelner Artikel oder Transaktionen verbessert.

Bei Rückverfolgbarkeit 2.0 geht es um die Bestandsverwaltung und die Erfüllung der Bedürfnisse der Gesellschaft. Hersteller erkannten zusätzliche Verwendungsmöglichkeiten für Barcodes – insbesondere die Möglichkeit, Materialien innerhalb der Produktionsstätte und in der gesamten Lieferkette zu verfolgen. Diese Strategie hat gezielte Produktrückrufe ermöglicht, die Kosten für Qualitätsverbesserungen gesenkt und das Vertrauen der Verbraucher gestärkt.

Bei Rückverfolgbarkeit 3.0 geht es um die Optimierung der Herstellungs- und Lieferkettensicherheit, indem sie sich auf alle Rohmaterialkomponenten und Unterkomponenten konzentriert, die zur Herstellung eines Produkts erforderlich sind, sowie auf das fertige Produkt mit einer codierten Seriennummer. Dies trägt dazu bei, die Produktauthentizität zu gewährleisten, und bietet eine starke Grundlage für Anti-Fälschungsprogramme.

Rückverfolgbarkeit 4.0 ist die Vereinigung aller oben genannten Punkte zusammen mit Maschinen- und Prozessparametern, um ein Höchstmaß an Qualität, Produktivität und Gesamtanlageneffektivität (OEE) zu erreichen. Obwohl einige Hersteller Traceability 4.0 angenommen haben, stellt es für die meisten die Zukunft dar. Diejenigen, die die Strategie übernehmen, steigen an die Spitze der Herstellung und des Markenschutzes auf.

Es ist diese letzte – und kumulative – Phase der Rückverfolgbarkeit, in der das IIoT vollständig unterstützt und funktionsfähig wird. Mit den Daten, die Traceability 4.0 einbringt, können Hersteller eine Vielzahl produktionsbezogener Fragen einfach beantworten, z. B. welche Maschine zu welchem ​​Zeitpunkt an welchem ​​Produkt gearbeitet hat und wer die Maschine zu diesem Zeitpunkt bedient hat. Die möglichen diagnostischen und prozessanalytischen Szenarien sind nahezu grenzenlos und in vielen Bereichen ergeben sich erhebliche Verbesserungen, wenn die relevanten Maschinen- und Prozessdaten systematisch erfasst werden.

Förderung von Fertigungsentscheidungen

IIoT-Lösungen bauen tatsächlich eine Brücke zwischen den Prozessen auf niedrigerer Ebene, die in der Fabrikhalle stattfinden, und den übergeordneten Geschäftszielen. Der wichtigste Bestandteil dieser ganzheitlichen Betrachtung der Fertigungsabläufe eines Unternehmens sind Daten, die mithilfe eines Rückverfolgbarkeitssystems erfasst, organisiert und genutzt werden. Bei der Implementierung eines Rückverfolgbarkeitssystems sollten die folgenden Fragen berücksichtigt werden, um bei der Definition von Anforderungen zu helfen.

• Wie wird anhand von Informationen, die in einem Barcode, RFID-Tag oder einer anderen Kennung kodiert sind, bestätigt, dass vorgelagerte Komponenten oder Rohstoffe konform sind?

• Durch welchen Prozess bewegt sich ein bestimmtes Teil während der Produktion?

• Welche Produktionswerkzeuge, Prozessparameter und Testskripte sollten verwendet werden, wenn ein bestimmter Prozessschritt für einen bestimmten Artikel in einer flexiblen Fertigungsumgebung durchgeführt wird?

• Welche Komponenten werden auf einer bestimmten Baugruppe verwendet?

• Welche Daten sollten bei jedem Prozessschritt gesammelt werden und wie sollten diese Daten übergeordneten MES- oder Historian-Anwendungen zur Verfügung gestellt werden?

• Welche Echtzeit-Entscheidungen können basierend auf gesammelten Daten getroffen werden?

Wenn Hersteller ein Rückverfolgbarkeitssystem implementieren, das die oben genannten Faktoren berücksichtigt, können sie immer komplexere und heiklere Prozesse unterstützen. Letztendlich werden sogar die einfachsten Komponenten – wie Türschalter oder Näherungssensoren – netzwerkfähig sein. Montageverifizierung, Qualitätssicherung und Kontrolle der Stückliste (BOM) können alle effektiv mit einer Traceability 4.0-Strategie optimiert werden, die intelligente Fertigungstechnologien wie IO-Link-fähige Sensoren einsetzt.

IO-Link ist eine neuere Innovation, die vielen „intelligenten“ Geräten zugrunde liegt, um eine Verbindung zwischen dem Sensor/Aktor und einem Schnittstellenmodul bereitzustellen, das hilft, mehr Informationen von den Sensoren selbst zu sammeln, als nur eine einfache EIN/AUS-Anzeige. Prozesswerte, Parameter und Diagnosemeldungen können jetzt ausgetauscht werden, was den Pool verfügbarer Informationen erweitert und eine Vielzahl von Prozessoptionen ermöglicht.

Intelligente Komponenten liefern nicht nur mehr Daten, mit denen gearbeitet werden kann, sondern tragen auch dazu bei, die Kosten für den Maschinenbau und die allgemeine Wartung zu senken, indem sie von einer herkömmlichen Direktverdrahtungslösung zu einer Netzwerklösung für die einzelnen Komponenten ihrer Geräte wechseln. Mit intelligenten Komponenten in einem Netzwerk ist der Austausch ausgefallener Geräte buchstäblich Plug-and-Play und einige OEMs haben eine Reduzierung der Verkabelungskosten um bis zu 38 % gemeldet.

Was kommt als nächstes für Rückverfolgbarkeit und IIoT?

Künstliche Intelligenz (KI) wird zunehmend eingesetzt, um neue Aspekte der Fertigung zu unterstützen. Der Einsatz dieser Algorithmen in der Cloud zur Überwachung und Unterstützung von Prozessen ist nichts Neues, aber Hersteller beginnen damit, KI aus der Cloud herauszuziehen und auf die Maschine zu übertragen, um die Fertigung auf einer bestimmten Maschine in Echtzeit zu beeinflussen. Als Teil eines Rückverfolgbarkeitssystems kann es Trends identifizieren, wenn es zu viele Variablen gibt, um eine explizite Programmierung zu ermöglichen.

Allerdings ist es wichtig, im Hinterkopf zu behalten, was KI tut und was sie nicht tut. Es ist im Grunde eine fortschrittliche Methode, um Daten zu verarbeiten, und aus diesem Grund erfordert es menschliches Fachwissen, um zu bestimmen, welche Daten verwendet werden sollen und wie sie verwendet werden sollen. Algorithmen als „Black Box“ fungieren zu lassen, ohne die Feinheiten der Produktionslinie zu verstehen, ist vielleicht kein Rezept für eine Katastrophe, aber auch kein Erfolgsrezept. Hersteller müssen verstehen, welche Art von Informationen sie für jeden Prozess sammeln und warum diese Informationen wichtig sind.

Aus diesem Grund sollte im Wesentlichen eine klare Rückverfolgbarkeitsstrategie für die Einführung von IIoT-Technologien durch jeden Hersteller berücksichtigt werden. Rückverfolgbarkeit ist per Definition ein Mittel zum Sammeln und Organisieren von Fabrikdaten in Echtzeit. Wenn diese Daten willkürlich mit minimalem Verständnis ihrer Bedeutung gesammelt werden, ist dies keine effektive Rückverfolgbarkeit und keine praktikable Grundlage für die Implementierung intelligenter Fertigungslösungen. IIoT-fähige intelligente Fertigung erfordert eine gut organisierte Rückverfolgbarkeitslösung.

Je mehr Einblick Hersteller in ihre Prozesse haben, desto näher kommen sie dem ultimativen Ziel von Plug-and-Play-IIoT-Lösungen, die auf spezifischen, zielgerichteten Anforderungen basieren. Dies sind die Art von Lücken, die KI am effektivsten füllt. Obwohl der Aufbau eines robusten Echtzeit-Rückverfolgbarkeits-4.0-Systems, das die Architektur der Produktionslinie wirklich widerspiegelt, eine entmutigende Aufgabe sein kann, ist es keine undankbare. Der immense Wert eines solchen Unterfangens zeigt sich in der Leichtigkeit, mit der Daten manipuliert werden können, um Erkenntnisse zu gewinnen.

Dieser Artikel wurde von Felix Klebe, Marketing Manager – Sensor and Advanced Sensing, Omron Automation Americas, Hoffman Estates, IL, verfasst. Weitere Informationen finden Sie hier .