Ein Leitfaden für moderne Fabrikautomatisierung und Industrie 4.0 in der Fertigung

Automatisierung und Industrie 4.0 haben den Fertigungssektor erfasst.

Mithilfe der Automatisierung kann jede Organisation Prozesse mit wenig oder ohne menschliches Eingreifen durchführen. Die Automatisierung ist in der Lage, eine Reihe von Geräten mit Strom zu versorgen, die dann eine Vielzahl von Zielen in einer Vielzahl von Fertigungsumgebungen erfüllen können.

Die Automatisierung ist so effektiv, weil sie die Qualität, Leistung und Effizienz erhöht, indem sie menschliche Eingriffe reduziert und dadurch das Fehlerrisiko drastisch senkt.

In ihrer grundlegendsten Form verwendet die Automatisierung einen Controller, der einen gemessenen Zustand anhand einer vorgegebenen Liste von Werten bewertet, um die gewünschten Umgebungen und Bedingungen aufrechtzuerhalten, die für die Effizienz erforderlich sind.

Industrieautomatisierung

Die Automatisierung in industriellen Umgebungen verwendet ein Steuersystem, wie beispielsweise einen Computer, und riesige Datenmengen, um Geräte und Prozesse in einer Fertigungsumgebung zu verwalten. Unternehmen in dieser Branche suchen immer nach Wegen, um Leistung, Produktivität und Effizienz zu steigern; Automatisierung hält Maschinen in einem bestimmten gemessenen Zustand.

Die meisten automatisierten Produktionslinien bestehen aus Arbeitsstationen und einem Transfersystem, das einen Artikel durch zahlreiche Produktionsphasen bewegt und eine Vielzahl verschiedener Werkzeuge verwendet, um den Zweck oder das Erscheinungsbild des Produkts zu ändern.

Eine Logiksteuerung überwacht diesen Prozess, indem sie die Reihenfolge verwaltet, in der die Maschinen verwendet werden, und wie lange jede Maschine an dem Produkt arbeiten muss.

Unternehmen können Automatisierungsinfrastrukturen für die Herstellung, Veredelung und die Produktion von Einzelteilen sowie bei Bedarf für die Montage des Endprodukts nutzen.

Verschiedene Fabrikautomatisierungssysteme

Es gibt vier verschiedene Arten der Automatisierung, die jeweils einem bestimmten Zweck dienen:

• Flexible Fertigungssysteme (FMS) – Durch die Verwendung von FMS können Produktionslinien die Fähigkeiten programmierbarer Systeme erweitern, um eine Umstellung ohne oder mit minimaler Verzögerung in der Produktion zu ermöglichen.

• Programmierbar – Die programmierbare Automatisierung ermöglicht es den Betrieben, den gesamten Herstellungsprozess anzupassen und neu zu ordnen, um Abweichungen im fertigen Produkt zu berücksichtigen, wie beispielsweise Farbänderungen bei Kinderspielzeug. Diese Lösung verwendet üblicherweise numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen, die durch Computerprogramme laufen, um verschiedene Chargen der gewünschten Abweichung zu produzieren.

• Starr, Fest oder Hart – Wie der Name schon sagt, sind diese Systeme während des gesamten Produktionsprozesses festgelegt und können nicht ohne großen Aufwand geändert werden. Diese Ausgabe ist im Allgemeinen auf Produktionslinien beschränkt, die einzelne Artikel in großen Mengen produzieren, wie z. B. die Automobilherstellung.

• Computerintegrierte Fertigung (CIM) – Computerintegrierte Fertigungssysteme umfassen alle fabrikbezogenen Automatisierungs- und Produktionsprozesse, die auf einem Computersystem beruhen. CIM-Systeme enthalten am häufigsten Folgendes:

– Automatisierte Kräne und Transfersysteme;
– Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen;
– CAD- und CAM-Integration;
– Computergestützte Planung;
– Computergestützte Planung und Produktion;
– Maschinensysteme;
– Robotik.

Industrie 4.0

Industrie 4.0, auch bekannt als vierte industrielle Revolution oder einfach Smart Manufacturing, ist die Nutzung von Automatisierung und Datensätzen in einem Fertigungsszenario. Dieser äußerst intuitive und vernetzte Prozess ermöglicht es Produktionslinien, die Anforderungen einer sich ständig verändernden Branche zu erfüllen.

Innerhalb der Grenzen einer Industrie 4.0-Umgebung kann jetzt jede eigenständige Aktivität mit jedem anderen Prozess mit zunehmender Geschwindigkeit und Genauigkeit verbunden werden – wodurch der gesamte Betrieb einen Mehrwert erhält.

Industrie 4.0 besteht aus den „Neun Säulen des technologischen Fortschritts“, auf die wir im Folgenden näher eingehen werden:

• Säule Eins:Additive Fertigung – Additive Fertigung ist ein anderer Begriff für 3D-Druck, bei dem Produkte mithilfe der 3D-Technologie hergestellt werden, indem Schichten erstellt werden, die ein vollständiges Objekt bilden. Diese Technologie wird häufig für kleine Chargen von kundenspezifischen Produkten, leichten Maschinenteilen und Prototypen verwendet.

• Säule Zwei:Augmented Reality (AR) – AR eignet sich perfekt zum Lokalisieren von Problemen innerhalb einer Maschine sowie für Schulungs- und Diagnosezwecke.

•Säule drei:Autonome Robotik – Die Robotik hat die Fähigkeit, ihre Kernziele zu ändern, je nachdem, in welcher Phase sich die Produktion befindet. Roboter arbeiten nicht nur sicher in einer von Menschen geschaffenen Umgebung, sondern können auch miteinander kommunizieren.

• Säule 4:Big Data und Analytik – Es sind große Datenmengen und Analyseressourcen erforderlich, um die Effizienz zu erzielen, nach der sich jedes Unternehmen sehnt. Produktionslinien können Daten in jeder Phase der Kette sammeln, um ihre Prozesse zu verbessern und Ressourcen dort einzusetzen, wo sie es für angebracht halten.

• Säule fünf:Die Cloud – Die Fertigung erfordert eine Zusammenarbeit, die über die Grenzen des Firmengeländes hinausgeht, was bedeutet, dass schnelles Cloud-Computing für die Datenerfassung, -analyse, -speicherung und -überwachung erforderlich ist.

• Säule 6:Cybersicherheit – Bei Industrie 4.0 dreht sich alles um die Abkehr von traditionell geschlossenen Prozessen hin zu einer zeitgemäßeren und vernetzteren Umgebung. Dies erfordert jedoch ausgefeiltere Ebenen des Benutzerzugriffs und ein größeres Vertrauen in die Cybersicherheit des Netzwerks.

• Säule sieben: Horizontale und vertikale Systemintegration – Systemintegration ist die vollständige Harmonisierung aller Assets entlang der Lieferkette. Beispielsweise möchte ein Produktionsleiter möglicherweise andere Bereiche der Lieferkette im Auge behalten, z. B. Informationen von Einzelhandelsorganisationen oder Fertigungsabteilungen.

• Säule acht:Internet der Dinge (IoT) – IoT-Sensoren sind in vielen Anlagen entlang der Produktionslinie und in den Kontrollzentren vorhanden. Diese Anlagen werden dann in der Lage sein, miteinander zu kommunizieren, um dem Produktionspersonal einen detaillierten Einblick in den Betrieb der Produktionslinie zu geben. Diese wird dann an die Cloud gesendet und für die vorbeugende Wartung verwendet.

• Säule Neun:Simulation – 3D-Simulationen von Produkten, Materialien und Verfahren können Echtzeitdaten verwenden, die dann verwendet werden, um sie in ein virtuelles Modell des gesamten Produktionsvorgangs umzuwandeln.