Lights-Out Manufacturing: Vollautomatisierung in Fabriken erreichen

Lights-Out Manufacturing ist eine Technik, die vollautomatisierte Technologie nutzt, um eine Produktionsfabrik mit wenig oder gar keiner menschlichen Intervention zu betreiben. Dies erfordert die Unterstützung mehrerer Technologien wie Machine Learning und Hochfrequenz-Datenerfassung.

Es war der Traum vieler Hersteller, eine „Set-it-and-forget-it“-Mentalität für die Produktion zu nutzen. Einfach zur Arbeit erscheinen, die Maschinen in Bewegung setzen, das Licht ausschließen und zur Tür hinausgehen. Keine Arbeiter. Keine Menschen im Gebäude. Nur Maschinen, die das tun, was sie am besten können – präzise, wiederholte Aufgaben mit Geschwindigkeiten, die weit schneller sind als die ihrer Homo-sapiens-Pendants.

Dies würde Arbeitsunfälle drastisch reduzieren, die Kosten für die Beheizung oder Kühlung der Anlage und die Arbeitskosten selbst. Hersteller würden auch weniger Qualitätsprobleme haben, da – im Gegensatz zu Menschen – Maschinen ihr Verhalten exakt, Tag für Tag, replizieren können.

Diese 24-Stunden-Produktionsstätten klingen wie reine Fantasie, aber sie sind heute Realität in Fertigungsanlagen weltweit. Es gibt keinen Zweifel. Obwohl die meisten Anlagen in den frühen Phasen der Automatisierung von Produktionsaktivitäten sind, werden Automatisierungslösungen branchenweit zunehmend eingeführt.

Was ist Lights-Out Manufacturing?

Lights-Out Manufacturing (auch als „dunkle Fabrik“ bekannt) ist eine Produktionsmethode, die wenig bis keine menschliche Interaktion erfordert – im Wesentlichen läuft sie selbstständig, selbst in einer dunklen und ansonsten leeren Fabrik.

Um dies zu erreichen, müssen Sie in der Lage sein, jeden einzelnen Schritt des Fertigungsprozesses zu automatisieren. Unternehmen, die diese Strategie nutzen, tun dies mit einem Tech-Stack, der normalerweise Machine Vision, additive Fertigungsausrüstung (3D-Druck), Industrial IoT, Edge Computing, Cloud-Daten, Machine Learning und Robotik umfasst.

Ein Beispiel für ein Unternehmen, das diese Technik mit großem Effekt nutzt, ist FANUC, das eine Lights-Out-Fabrik nutzt, um Roboter und Fertigungssysteme ohne menschliche Unterstützung herzustellen.

FANUC hat erfolgreich eine Lights-Out-Fabrik gestartet, die es ihren Robotern ermöglicht, Roboter ohne viel menschliches Zutun zu bauen. [Quelle]

Wir verstehen, dass Hersteller in den frühen Phasen der Einführung von Automatisierung in ihren Abläufen sind. Im Kern der Ermöglichung von Automatisierung stehen genaue Produktionsdaten, die Entscheidungsfindung für Menschen und Maschinen antreiben können. Mit Daten direkt aus der Steuerung der Ausrüstung können Hersteller beginnen, Automatisierung basierend auf der Leistung und dem Zustand ihrer Maschinen einzuführen.

Das kann so einfach sein wie die Anzeige von Echtzeit-OEE-Daten auf Dashboards über dem Shopfloor oder so anspruchsvoll wie die Erfassung von Hochfrequenzdaten zur Ermöglichung prädiktiver Wartung.

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Die Vorteile einer Lights-Out-Produktion

Vollautomatisierung kann von außergewöhnlichem Nutzen sein, besonders in feindlichen Fertigungsumgebungen wie solchen mit Ölen und Schmierstoffen, ätzenden Chemikalien, Dämpfen usw. Schließlich können Roboter aus weitaus langlebigeren Komponenten bestehen als ihre menschlichen Pendants.

Während die meisten Hersteller derzeit nicht auf End-to-End-Automatisierung abzielen, nutzen die meisten derzeit oder beabsichtigen, viele der Prozesse zu nutzen, die der Vollautomatisierung zugrunde liegen, und das mit großem Nutzen. Die Kernvorteile von Lights-Out Manufacturing sind Kostenreduzierung und Steigerung der Effizienz, aber auch:

• Unfälle reduzieren und Arbeitssicherheit erhöhen
• Betriebseffizienz verbessern
• Schrott und Nacharbeit durch größere Produktionskonsistenz reduzieren
• Fortgeschrittenere Wartungsstrategien vorantreiben

Die Herausforderungen des Lights-Out Manufacturing

Es wäre nicht angemessen, nur die Vorteile einer vollautonomen Fabrik zu beleuchten. Im Folgenden skizzieren wir die Herausforderungen, denen ein Hersteller bei der Einführung einer dunklen Fabrik begegnen kann.

Technische Herausforderungen

Das Licht einzuschalten ist so einfach wie einen Schalter umzulegen. Leider kann das Einrichten vollständig automatisierter Prozesse eine hochtechnische Herausforderung sein, die eine erhebliche Investition erfordern kann. Lösungen wie MachineMetrics ermöglichen es Herstellern jedoch, Maschinendaten einfach und schnell zu erfassen und zu nutzen, um Prozesse zu automatisieren, mit ROI in nur 5 Tagen.

Komplexe Produktion

Einfache, wiederholbare Aufgaben eignen sich am besten für Automatisierung. Komplexere Aufgaben sowie Kleinserienproduktion und -abläufe können sich als schwieriger erweisen, Automatisierung auszurollen oder genug Wert zu erfahren.

Sicherheit und Ausfallverhütung

Bei fehlender menschlicher Überwachung der Produktion gibt es einen Haken. Wenn etwas schiefgeht, ist möglicherweise niemand da, um es zu bemerken, was zu Tausenden Dollar wertem Schrott oder erheblichen Maschinenschäden führen könnte. Glücklicherweise können Fernüberwachung und automatisierte Maschinenausfallerkennung diese Probleme vermeiden.

Was ist mit Wartung in einer Lights-Out-Fabrik?

Lights-Out-Hersteller müssen auch auf Eventualitäten wie Wartung vorbereitet sein. Während Maschinen weniger fehleranfällig sein mögen als menschliche Bediener, ändern sie nicht die Gesetze des Chaos. Maschinen verschleißen. Werkzeuge brechen. Doch Automatisierung kann die Auswirkungen solcher Fälle erheblich reduzieren, indem sie Ausfallzeiten verringert und manchmal sogar dynamisch Reparaturen plant.

Durch die Nutzung eines Hochfrequenz-Datenadapters können Hersteller Ausrüstung aus der Ferne auf Anomalien überwachen. Mit der Hinzufügung von Machine-Learning-Technologie, um Muster rund um Ausfälle zu suchen, kann diese Art von System sowohl für prädiktive als auch für präskriptive Wartung verwendet werden – die beiden fortschrittlichsten Fertigungswartungstechniken, die heute verfügbar sind.

MachineMetrics bietet einen Hochfrequenz-Datenadapter, der die Computersysteme von Fertigungsausrüstung nutzt, um Maschinendaten mit einer Rate von 1000 Datenpunkten/Sekunde zu erfassen – ohne garantieverletzende Aktionen oder Sensoren. Neben der genauen Vorhersage, wann Wartung ansteht, manchmal vierzig Minuten bevor ein menschlicher Bediener es bemerken würde, können Maschinen ferngesteuert gestoppt werden, bevor Schäden entstehen.

Im Grunde kann alles, was eine Maschine tun kann, ferngesteuert von einem Menschen oder über einen technikbasierten Entscheidungsbaum verwaltet werden, der in vollständiger Automatisierung basierend auf den Echtzeitumständen der Maschine selbst, den Produktionszielen der Anlage, Qualitätssicherung und mehr resultiert. Über das automatische Stoppen einer Maschine für Reparaturen vor weiteren Verschleiß oder Schäden an umliegender Maschinerie hinaus kann dieses System auch präskriptive Wartung bieten, indem es If-Then-Szenariovorhersagen für verschiedene Aktionen bezüglich der Maschine liefert.

Unsere Tools bieten Herstellern Ressourcen für Maschinendiagnosen, Werkzeugoptimierung, damit Hersteller weniger Brüche und idealen Durchsatz haben, Qualitätsoptimierung basierend auf Werkzeugratternerkennung und natürlich prädiktive Wartung. Sie halten sogar feindlichen Fertigungsumgebungen stand, im Gegensatz zu Aftermarket-Sensorlösungen.