Rückverfolgbarkeit: Der Schlüssel für IIoT-gestellten Fertigungserfolg

Industrial Internet of Things (IIoT) Technologien können zu einem dramatischen Anstieg von Produktionsqualität und -durchsatz führen, sind aber oft nicht die Plug-and-Play-Lösungen, die viele Unternehmen im Fertigungssektor erwarten. Um den maximalen Wert aus einer IIoT-Lösung zu ziehen, müssen Hersteller die Natur ihrer Abläufe gründlich verstehen und in ein robustes, Echtzeit-Rückverfolgbarkeitssystem investieren, um relevante Daten proaktiv und systematisch zu sammeln.

Rückverfolgbarkeitssysteme nutzen Identifikationsmethoden wie Barcodes und Radio-Frequency Identification (RFID), um Daten über die Bewegung von Fertigungsaufträgen und Fertigprodukten im gesamten Werk und der Lieferkette zu sammeln und zu analysieren. Einst eine relativ einfache Methode zur Produkt- und Komponentenverfolgung, hat sich Rückverfolgbarkeit nun zu einer mächtigen Strategie zur Optimierung von Produktivität, Qualität und Markenreputation innerhalb des Fertigungsbetriebs entwickelt, indem Produkte mit Prozessparametern und Rohmaterialeingängen verknüpft werden.

Von einfacher Produktverfolgung zu umfassender Prozess透明heit

Die Transformation der Rückverfolgbarkeit im Laufe der Zeit – von grundlegendem Barcode-Lesen einzelner Teile und Produkte zu Systemen, die die eingehende Untersuchung von Engpässen und Qualitätsproblemen ermöglichen – bietet verschiedene Möglichkeiten, diese allgegenwärtige Fertigungspraxis zu betrachten. Omron hat diese Veränderungen in vier allgemeine Phasen unterteilt, die in der Traceability 4.0-Phase gipfeln, die niedrigere Track-and-Trace-Lösungen mit fortschrittlichen Industry-4.0- und IIoT-Technologien vereint.

Traceability 1.0 dreht sich um die automatische Identifikation von Produkten zur Steigerung von Genauigkeit und Effizienz. Die Fähigkeit, ein Teil zu kennzeichnen und es dann mit Barcode-Lesern zu verfolgen, war bahnbrechend, und diese Strategie hat die Fertigungseffizienz und -genauigkeit bei der Verarbeitung großer Mengen diskreter Artikel oder Transaktionen verbessert.

Traceability 2.0 befasst sich mit Bestandsmanagement und der Erfüllung gesellschaftlicher Bedürfnisse. Hersteller erkannten zusätzliche Verwendungszwecke für Barcodes – insbesondere die Fähigkeit, Materialien innerhalb der Fertigungseinrichtung und entlang der Lieferkette zu verfolgen. Diese Strategie ermöglichte gezielte Produktrückrufe, senkte die Kosten von Qualitätsverbesserungen und stärkte das Verbrauchervertrauen.

Traceability 3.0 konzentriert sich auf die Optimierung von Fertigung und Lieferkettensicherheit, indem sie sich auf alle Rohmaterialkomponenten und Subkomponenten konzentriert, die zum Bau eines Produkts benötigt werden, sowie auf das fertige Produkt mit codierter Seriennummer. Dies hilft, Produktauthentizität zu gewährleisten und bietet eine starke Basis für Anti-Fälschungsprogramme.

Traceability 4.0 ist die Vereinigung all des Obigen, zusammen mit Maschinen- und Prozessparametern, um das höchste Niveau an Qualität, Produktivität und Overall Equipment Effectiveness (OEE) zu erreichen. Obwohl einige Hersteller Traceability 4.0 bereits angenommen haben, stellt es für die meisten die Zukunft dar. Diejenigen, die die Strategie übernehmen, steigen an die Spitze der Fertigung und des Markenschutzes auf.

Es ist diese finale – und kumulative – Stufe der Rückverfolgbarkeit, in der IIoT voll unterstützt und funktional wird. Mit den Datentypen, die Traceability 4.0 hereingebracht werden, können Hersteller eine Vielzahl produktionsbezogener Fragen leicht beantworten, wie welche Maschine an welchem Produkt zu welcher Zeit gearbeitet hat und wer die Maschine zu diesem Zeitpunkt bediente. Die potenziellen diagnostischen und prozessanalytischen Szenarien sind praktisch grenzenlos, und erhebliche Verbesserungen entstehen in vielen Bereichen, wenn relevante Maschinen- und Prozessdaten systematisch gesammelt werden.

Fertigungsentscheidungen vorantreiben

IIoT-Lösungen bauen im Wesentlichen eine Brücke zwischen den niedrigeren Prozessen auf dem Shopfloor und den übergeordneten Geschäftszielen. Der Schlüsselbestandteil in dieser ganzheitlichen Sicht auf die Fertigungsabläufe eines Unternehmens sind Daten, die durch ein Rückverfolgbarkeitssystem erfasst, organisiert und genutzt werden. Bei der Implementierung eines Rückverfolgbarkeitssystems sollten die folgenden Fragen berücksichtigt werden, um Anforderungen zu definieren.

• Wie werden vorgelagerte Komponenten oder Rohmaterialien basierend auf Informationen, die in einem Barcode, RFID-Tag oder anderen Identifikator kodiert sind, als konform bestätigt?

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

• Welche Produktionswerkzeuge, Prozessparameter und Testskripte sollten bei der Ausführung eines bestimmten Prozessschritts für einen gegebenen Artikel in einer flexiblen Fertigungsumgebung verwendet werden?

• Welche Komponenten werden in einer bestimmten Baugruppe verwendet?

• Welche Daten sollten an jedem Prozessschritt gesammelt werden und wie sollten diese Daten höherwertigen MES- oder Historian-Anwendungen verfügbar gemacht werden?

• Welche Echtzeitentscheidungen können basierend auf gesammelten Daten getroffen werden?

Wenn Hersteller ein Rückverfolgbarkeitssystem implementieren, das die oben genannten Faktoren berücksichtigt, können sie zunehmend komplexe und delikate Prozesse unterstützen. Letztendlich werden sogar die grundlegendsten Komponenten – wie Türschalter oder Näherungssensoren – netzwerkfähig sein. Montageverifikation, Qualitätssicherung und Stücklistenmanagement (BOM) können alle effektiv mit einer Traceability-4.0-Strategie optimiert werden, die Smart-Manufacturing-Technologien wie IO-Link-fähige Sensoren einsetzt.

IO-Link ist eine jüngste Innovation, die vielen „intelligenten“ Geräten zugrunde liegt, um eine Verbindung zwischen Sensor/Aktor und einem Interface-Modul bereitzustellen, das hilft, mehr Informationen von den Sensoren selbst zu gewinnen als nur eine grundlegende EIN/AUS-Ablesung. Prozesswerte, Parameter und Diagnosemeldungen können nun ausgetauscht werden, was den Pool verfügbarer Informationen erweitert und eine breite Palette von Prozessoptionen ermöglicht.

Zusätzlich zu mehr Daten helfen intelligente Komponenten auch, die Kosten für Maschinenbau und Gesamtwartung zu senken, indem sie von einer traditionellen Direktverdrahtungslösung zu einer Netzwerklösung für die einzelnen Komponenten ihrer Ausrüstung wechseln. Mit intelligenten Komponenten im Netzwerk ist der Austausch defekter Geräte buchstäblich Plug-and-Play, und einige OEMs berichten von bis zu 38 % Reduzierung der Verkabelungskosten.

Was kommt als Nächstes für Rückverfolgbarkeit und IIoT?

Künstliche Intelligenz (KI) wird zunehmend eingesetzt, um neue Aspekte der Fertigung zu unterstützen. Die Nutzung dieser Algorithmen in der Cloud zur Überwachung und Unterstützung von Prozessen ist nicht neu, aber Hersteller beginnen, KI aus der Cloud heraus auf die Maschine zu verlagern, um die Fertigung auf einer spezifischen Maschine in Echtzeit zu beeinflussen. Als Teil eines Rückverfolgbarkeitssystems kann es Trends identifizieren, wenn zu viele Variablen für explizite Programmierung vorhanden sind.

Doch es ist wichtig, im Hinterkopf zu behalten, was KI tut und was nicht. Es ist im Grunde eine fortgeschrittene Art, Daten zu verarbeiten, und aus diesem Grund erfordert es menschliche Expertise, um zu bestimmen, welche Daten verwendet werden und wie sie verwendet werden. Algorithmen als „Black Box“ funktionieren zu lassen, ohne ein solides Verständnis der Feinheiten der Produktionslinie, mag kein Rezept für eine Katastrophe sein, aber es ist auch kein Rezept für Erfolg. Hersteller müssen verstehen, welche Art von Informationen sie für jeden Prozess sammeln und warum diese Informationen wichtig sind.

Im Grunde ist das der Grund, warum eine klare Rückverfolgbarkeitsstrategie für die Einführung von IIoT-Technologien jedes Herstellers berücksichtigt werden sollte. Rückverfolgbarkeit ist per Definition ein Mittel, Fabriklaufdaten in Echtzeit zu sammeln und zu organisieren. Wenn diese Daten wahllos mit minimalem Verständnis ihrer Bedeutung gesammelt werden, ist das keine effektive Rückverfolgbarkeit und keine tragfähige Grundlage für die Implementierung smarter Fertigungslösungen. IIoT-gestütztes Smart Manufacturing verlangt 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 basierend auf spezifischen, gezielten Bedürfnissen. Das sind die Lücken, die KI am effektivsten füllt. Obwohl der Aufbau eines robusten, Echtzeit-Traceability-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 wird in der Leichtigkeit sichtbar, mit der Daten manipuliert werden können, um Erkenntnisse zu liefern.

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