Industrie 4.0-Technologien:Tipps zur Entwicklung Ihrer digitalen Strategie

Fertig oder nicht, die Fertigungswelt verändert sich. Hier ist eine Einführung in die Entwicklung einer digitalen Strategie mit Industrie 4.0-Technologien.

Es besteht keine Notwendigkeit, die Erste, Zweite oder Dritte Industrielle Revolution aufzuwärmen.

Diejenigen, die daran interessiert sind, den Fortschritt der Herstellung in den letzten zwei Jahrhunderten zu verfolgen, finden im Internet und anderswo zahlreiche Informationen.

Was jetzt wichtiger ist, ist zu erkennen, dass a) wir uns in den frühen Stadien einer vierten industriellen Revolution befinden, einer Revolution, deren Veränderungspotenzial das ihrer Vorgänger bei weitem übertrifft, und b) die Beherrschung dieser neuen Technologien entscheidend für unseren zukünftigen Erfolg ist.

Aber was ist dieses Ding namens Industrie 4.0? Und was unterscheidet es von den alltäglichen technologischen Fortschritten, die stattgefunden haben, seit die Menschheit den ersten Stein geschärft hat?

Das ist eine tiefgreifende Frage, aber einfach ausgedrückt ist die aktuelle industrielle Revolution eine Revolution, die durch Daten und Digitalisierung definiert wird. Es ist eine Umgebung, in der Werkzeugmaschinen und Fabriken intelligent sind, in der zuvor unterschiedliche Systeme miteinander kommunizieren und Entscheidungen auf der Grundlage von Analysen und nicht von Vermutungen getroffen werden.
 

Es ist auch ein Umfeld, das Hersteller anstreben müssen. So wie die Dampfkraft der Elektrizität gewichen ist und die mechanischen Steuerungssysteme denen zum Opfer gefallen sind, die von Computern und Software gesteuert werden, so werden Virtualisierung und Big Data unsere derzeitigen Fertigungsmethoden erweitern – und in einigen Fällen ersetzen.

Hier sind einige der Schlüsselkomponenten von Industrie 4.0, mit denen Werkstätten, Blechhersteller und eigentlich jeder in der Fertigungsindustrie vertraut sein sollten, wenn sie in dieser schönen neuen digitalen Welt erfolgreich sein wollen.

Was ist das industrielle Internet der Dinge (IIoT) und was sind die Vorteile?

Wenn Sie einen internetfähigen Rauchmelder oder ein smartes Thermostat zu Hause haben, kennen Sie das Internet der Dinge (IoT) bereits. Wenden Sie jetzt dieselbe Technologie auf eine CNC-Werkzeugmaschine oder andere Industrieanlagen an und – Sie haben es erraten – Sie sind jetzt ein Benutzer des IIoT, der Quelle unzähliger Datenbits über Maschinenleistung, Produktionsstatus, potenziellen Wartungsbedarf und vieles mehr .

Tatsächlich hat das IIoT die Fähigkeit, so viele Informationen zu sammeln, dass es als Quelle sogenannter Big Data gilt, einer wahren Informationsflut, die für den größtmöglichen Nutzen auf ein notwendiges Rinnsal beschränkt werden sollte. Bei richtiger Implementierung ermöglicht das IIoT den Einrichtungen jedoch, eine „zu starke Abhängigkeit von Stammeswissen“ zu vermeiden und das Risiko zu verringern, das entsteht, wenn qualifizierte Menschen ihre hart erarbeiteten Erfahrungen woanders einbringen.

Das sagt Jeff Rizzie, Director of Digital Machining bei Sandvik Coromant, der vorschlägt, dass das IIoT zusammen mit Analysesoftware wie MachiningInsights dieselben Leute viel effektiver macht. Er sagt auch, dass es für Geschäfte, die das IIoT noch nicht nutzen, ein guter Zeitpunkt ist, um loszulegen.

Industrielles Cloud-Computing

In den meisten, aber nicht allen Fällen, landet das Daten-Streaming von IoT-Geräten in der Cloud, die trotz ihres hochtrabenden Namens eigentlich nichts anderes ist als ein superverbundenes, mit Servern gefülltes Rechenzentrum in Atlanta, Reno oder anderswo. Wie beim IIoT nutzen Sie die Cloud möglicherweise jeden Tag und denken nicht einmal darüber nach. Ihre Banking-Software befindet sich in der Cloud, ebenso wie Facebook, Dropbox, Words with Friends und praktisch alle heute verwendeten computerbasierten Dienste oder mobilen Apps.

Warum ist das für Hersteller von Bedeutung? Mehrere Antworten fallen mir ein. Die erste ist, wie gerade beschrieben:Interoperabilität mit dem IIoT, zusammen mit der Möglichkeit, Produktionsprozesse aus der Ferne zu überwachen und zu verwalten. Dies öffnet die Tür zur unbeaufsichtigten Fertigung mit all ihren vielen Vorteilen.

Aber es gibt auch die zunehmende Nutzung von Cloud-basierten Software-as-a-Service-Angeboten (SaaS) von Autodesk 360, MachiningCloud und vielen Enterprise-Resource-Planning- oder ERP-Systemen. Diese bieten eine optimierte Bereitstellung zusammen mit stark reduzierten Investitionskosten und ermöglichen sogar kleineren Herstellern Zugang zu High-End-Softwaresystemen, die früher unerreichbar waren. Cloud Computing, so Tom Bidinger von Epicor Software, „hat die Kraft, die Art und Weise, wie wir alle Geschäfte machen, vollständig zu verändern.“

Was sind digitale Zwillinge?

Die Cloud ist eng mit einer weiteren wichtigen Industrie 4.0-Entwicklung verbunden:dem digitalen Zwilling, auch bekannt als virtueller Zwilling. Wie auch immer Sie es nennen, Hersteller verwenden diese digitalen Nachbildungen, um Produktdesigns zu überprüfen, Fehlermodi zu simulieren, die Leistung im Feld vorherzusagen und Nutzungsdaten aus der realen Welt in Echtzeit zu sammeln.

Al Whatmough, CAM-Produktmanager bei Autodesk, stellt fest, dass digitale Zwillinge zahlreiche Verbesserungsmöglichkeiten bieten. „Es könnte so etwas Einfaches wie eine Werkzeugwegsimulation sein, bei der Bearbeitungsdaten dann für Leistungsanalysen mit dem digitalen Zwilling verknüpft werden können. Am anderen Ende des Spektrums gibt es digitale Zwillinge der Fabrikhalle, die Industrie- oder Fertigungsingenieuren mehr Möglichkeiten geben, ihren gesamten Betrieb zu optimieren.“

Additive Fertigung

Dann gibt es 3D-Druck. Auf den ersten Blick mag unklar sein, warum die additive Fertigung (AM) als Industrie 4.0-Technologie gilt, aber daran besteht kein Zweifel. „Die Fähigkeit, kleine Mengen kostengünstig zu drucken, hat die Massenanpassung für mehr Hersteller, nicht nur für Branchenriesen, in Reichweite gebracht.“

Das ist der Standpunkt von Nadav Goshen, CEO von MakerBot Industries, der darauf hinwies, dass sich der 3D-Druck weit über seine ursprüngliche Verwendung als Rapid-Prototyping-Technologie hinaus entwickelt hat. Einrichtungen verwenden es, um Vorrichtungen und andere Werkzeuge herzustellen. Flugzeughersteller verwenden es zur Herstellung kritischer Triebwerkskomponenten, HLK-Leitungen und Strukturteile. Und die Autohersteller beginnen, ihren Wert als Endverbraucher-Fertigungstechnologie zu erkennen. Die Liste geht weiter und weiter.

Aber noch einmal, warum fällt der 3D-Druck unter das Dach von Industrie 4.0? Noch wichtiger, warum sollten Hersteller es übernehmen? Es gibt viele Gründe. Zunächst einmal ist es eine von Natur aus digitale Technologie. Es nutzt die Cloud für den Datenaustausch und die Zusammenarbeit. Es ist weitgehend automatisiert, fördert die lokale Fertigung und ist weitaus weniger verschwenderisch als subtraktive Fertigungsverfahren. Und obwohl AM noch nicht zu maschinellem Lernen und KI (künstlicher Intelligenz) fähig ist, seien Sie versichert:Es kommt.

Apropos KI, sie ist ein weiteres Puzzleteil von Industrie 4.0. Dies gilt auch für Augmented und Virtual Reality (AR/VR), fortschrittliche Robotik und Automatisierung, Edge-Computing, Cyber-Physical Systems (CPS) und mehr. Es mag wie eine Menge erscheinen, mit der man sich auseinandersetzen muss, und das ist es auch, aber für diejenigen, die darüber nachdenken, wie man eine digitale Fertigungsstrategie umsetzt, befolgen Sie den Rat von Jeff Rizzie:Denken Sie groß, fangen Sie klein an und bewegen Sie sich schnell.

Besonderer Dank geht an Sandvik Coromant, MakerBot, Autodesk, Epicor Software und andere für ihre Unterstützung beim Verfassen dieses Artikels.

Wie nutzen Sie Automatisierung und Daten, um Ihre Fertigungskapazitäten zu verbessern? Teilen Sie Ihre Gedanken und Erkenntnisse in den Kommentaren unten mit.

TOOLING UP – Sehen Sie sich eine Vorschau für die neue MSC-Videoserie an:

Sind Sie bereit für Industrie 4.0? Tipps zur Entwicklung Ihrer digitalen Strategie

Die Fertigung befindet sich in den frühen Stadien einer vierten industriellen Revolution – einer Revolution, deren Veränderungspotenzial das ihrer Vorgänger bei weitem übertrifft.

Die Beherrschung der neuen Technologien im Zusammenhang mit Industrie 4.0 könnte entscheidend für Ihren zukünftigen Erfolg sein.

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