Der Einfluss von Sensoren in der Fertigung

Seit Beginn der industriellen Automatisierung setzt die Fertigungsindustrie Sensoren ein. Ursprünglich wurden sie verwendet, um mechanische Reaktionen auszulösen, um manuelle Arbeit zu reduzieren. Als sich die Sensortechnologie weiterentwickelte, wurden die Geräte verbessert, um Daten von einzelnen Maschinen zu sammeln, sodass Unternehmen die Daten verwenden konnten, um Produktionsprozesse zu analysieren und Bereiche für Verbesserungen zu identifizieren.

Angesichts des Aufkommens von Maschinenüberwachungslösungen und industriellem IoT sind die manuelle Analyse von Daten und einfache mechanische Reaktionen auf Sensoreingaben ineffizient und unnötig geworden. Mit der exponentiellen Steigerung der Fähigkeit, Daten zu sammeln und sie mit atemberaubender Geschwindigkeit und Präzision zu analysieren, hat sich die Sensortechnologie entwickelt, um das IoT-System zu speisen, anstatt der Haltepunkt für automatisierte Prozesse zu sein.

Heute sind Fertigungssensoren nach wie vor ein wichtiger Teil des IoT- und Datenerfassungspuzzles. Hersteller stellen fest, dass industrielle Sensoren zwar auf absehbare Zeit benötigt werden (aufgrund veralteter Geräte), Fortschritte im IoT jedoch dazu beigetragen haben, ihre Rolle in der Fabrikhalle und bei der Datenerfassung zu definieren.

Was sind Fertigungssensoren?

Fertigungssensoren werden in der Datenerfassung eingesetzt, um physikalische Zustände an einer Maschine zu messen. Sie bestehen aus einem Gerät, das Eingaben empfängt oder misst und eine Ausgabe in Daten erzeugt. Diese Daten können verwendet werden, um eine Maschinenantwort auszulösen, oder sie können verwendet werden, um Daten zur Analyse und Speicherung zu sammeln.

Industrielle Sensoren gibt es für eine Vielzahl von Messarten. Heute können intelligente Sensoren Daten an den Rand der Cloud übertragen, wo ein intelligentes Gerät oder eine intelligente Plattform sie verarbeiten und analysieren kann, bevor sie an die Cloud gesendet werden. Diese Informationen können dann Handlungsfähigkeit ermöglichen, sei es das Füllen eines Produktions-Dashboards, das Auslösen einer Wartungsanfrage oder einfach das Sammeln von Daten für historische Analysen.

Ein Beispiel für einen Fertigungssensor. Diese Geräte haben die Fähigkeit, ältere oder "dumme" Geräte anzuschließen und verschiedene Maschinen- und Umgebungsbedingungen zu überwachen.

Mithilfe verschiedener Kommunikationsmethoden wie 5G, Wi-Fi, einer Mobilfunkverbindung und Ethernet ermöglicht die Datenerfassung in Echtzeit der Plattform, Erkenntnisse zu generieren, die dazu beitragen, Produktionsprozesse zu verbessern, Kosten zu senken und eine vorausschauende Wartung zu ermöglichen. Aber Sensoren allein sammeln nicht genug Daten, um Einblicke in den Gesamtzustand der Maschine zu liefern. Aus diesem Grund bleiben sie eher eine Ergänzung zu einer vollständigen Konnektivitätslösung als eine Lösung für sich.

Sensoren sind eher einfache Geräte. Sie helfen dabei, Daten freizugeben, die nie geteilt werden sollten, wie im Fall von „dummen“ Geräten (d. h. Geräten, die nicht IoT-fähig sind) oder in dem Fall, dass Geräte keinen nativen Datenpunkt bereitstellen, der ein Ende hat -Benutzer benötigt.

Maschinendatenplattformen ermöglichen die Datenerfassung zusammen mit Sensoren, um sicherzustellen, dass Rohdaten von allen Geräten erfasst und in einem gemeinsamen Modell standardisiert werden, um die Umsetzbarkeit zu ermöglichen.

Allein bei Sensoren müssten Hersteller die Daten manuell erheben und standardisieren. Analysieren Sie es dann manuell oder erstellen Sie Anwendungen, die Analysen und Aktionen ermöglichen.

Arten von Sensoren, die in der Fertigung verwendet werden

Welche Arten von Sensoren werden in industriellen Umgebungen häufig verwendet?

1. Triaxiale Beschleunigungsmesser

In Produktionsanlagen gibt es viele Drehteile. Ein dreiachsiger Beschleunigungssensor überwacht und misst Vibrationen an rotierenden Teilen und Geräten. Diese intelligenten Sensoren können auch andere Variablen wie Verschiebung, Beschleunigung und Geschwindigkeit messen. In Verbindung mit erweiterten IoT-Analysen können diese Daten wertvolle Erkenntnisse liefern, um Manager und Techniker wissen zu lassen, ob eine Maschine in gutem Zustand arbeitet oder ob eine Abweichung ein einmaliges Ereignis oder ein beunruhigendes Muster ist.

2. Temperatur

Bewegte Geräte erzeugen viel Wärme, und viele Branchen nutzen zusätzliche Prozesswärme für ihre Fabrikhallen. Hitze ist ein ausgezeichneter Indikator für den Gesamtzustand einer Maschine. Temperatursensoren können dabei helfen, Maschinenverschleiß, beschädigte Abschnitte und Überhitzung zu erkennen, was zu Ausfällen und Qualitätskontrollproblemen führen kann.

3. Vibrationssensoren

Vibrationen treten nicht nur an sich drehenden Teilen auf. Vibrationssensoren können mit Förderbändern, Platten und anderen Maschinenteilen verwendet werden, um Bediener und Techniker zu informieren, wenn etwas nicht stimmt.

4. MEMS-Sensoren (Mikroelektromechanische Systeme)

MEMS-Sensoren sind Bewegungssensoren, die Bewegung und Leistung verfolgen. In ihrer einfachsten Form erkennen sie Bewegungen und lösen eine Maschinenreaktion aus, um eine Komponente der Ausrüstung neu auszurichten. Bei der CNC-Bearbeitung können sie komplexer sein und Neigung, Beschleunigung und Schwerkraft auf einem Achsenraster verfolgen, um die Präzisionsbearbeitung aufrechtzuerhalten.

5. Drehmomentsensoren

Hochgeschwindigkeitsmotoren können an einer Maschine ein starkes Drehmoment erzeugen. Unter Last sind diese Kräfte noch deutlicher. Wenn Drehmomentsensoren einen Motor oder eine Welle überwachen, können die Erkenntnisse den Herstellern helfen, die Qualität sicherzustellen, den Maschinenverschleiß zu reduzieren und Probleme zu beheben, bevor sie auftreten. Diese intelligenten Sensoren werden oft mit anderen Sensoren kombiniert, um eine sehr detaillierte Ansicht des Gerätezustands zu erstellen.

6. Drucksensoren

Drucksensoren überwachen alle Maschinenkomponenten, die von Flüssigkeiten oder Gasen verwendet werden, einschließlich Hydraulik, Wasser, Chemikalien, Luft und Stickstoff. Sie können so eingestellt werden, dass sie das Werksüberwachungssystem alarmieren, wenn obere oder untere Grenzwerte erreicht werden.

Datenmanagement für intelligente Sensoren

Intelligente Sensoren erschließen das Potenzial von Big Data, da sie die Daten liefern, die für die erweiterte Analyse des IoT erforderlich sind. Diese Daten müssen jedoch kontextualisiert und standardisiert werden, damit sie den Wert für Benutzer und Systeme steigern.

Kontextbezogen

Kontextdaten bedeutet das Hinzufügen relevanter realer Informationen zu Sensordaten, die an die IoT-Plattform gesendet werden. Ohne Kontext sind Rohdaten für Endbenutzer möglicherweise nicht hilfreich. Beispielsweise ist die Verfolgung und Analyse von Stillstandsereignissen für Hersteller wichtig. Aber ohne Bedienereingaben zum „Warum“ hinter einem Ausfallereignis sind die Daten weniger hilfreich.

Relevante Daten

Es reicht nicht aus, einfach nur Daten zu erfassen – die gesammelten Daten müssen relevant sein. Das bedeutet, dass intelligente Sensoren hochwertige Informationen heraussuchen und redundante oder unnötige Informationen verwerfen müssen.

Standardisierte Daten

Sensoren können Daten liefern, aber die Aufgabe einer IoT-Plattform besteht darin, sicherzustellen, dass die Daten für alle Geräte und Geräte standardisiert sind. Ohne Datenstandardisierung wird es ein Durcheinander unterschiedlicher Datentypen geben, die keine Handlungsfähigkeit seitens der Beteiligten und anderer Systeme zulassen.

Umsetzbare Daten

Ausrüstungsdaten sind für die Steigerung der betrieblichen Effizienz und Produktivität von entscheidender Bedeutung, da sie ein genaues Bild der Produktionsleistung bieten, das als umsetzbare Erkenntnisse an die gesamte Werkstatt geliefert werden kann. Umsetzbare Daten mit Echtzeitbenachrichtigungen ermöglichen es den Bedienern, proaktive Maßnahmen zu ergreifen, um Ausfallzeiten und Ausfälle maschinenübergreifend zu reduzieren. Außerdem bietet es Managern vollständige betriebliche Transparenz.

Wie industrielle Sensoren die Fertigung verbessern

Industrielle Sensoren verbessern die Fertigung durch die Integration mit fortschrittlichen IoT-Plattformen, um verwertbare Erkenntnisse für die Produktionsfläche und darüber hinaus zu liefern. Intelligente Sensortechnologie trägt zu diesem Ökosystem bei, um eine hervorragende Sichtbarkeit von Maschinenzuständen, Prozessen, Produktion und mehr zu bieten.

In diesem Ökosystem helfen industrielle Sensoren (kombiniert mit einer direkten Verbindung zu Maschinendaten, wo keine Sensoren benötigt werden) bei der Erfassung von Daten, die Produktionsprozesse verbessern, die Entwicklung vorausschauender Wartungsprogramme ermöglichen und die Betriebskosten senken können.

Anwendungen digitaler Sensoren in der Fertigung

Es gibt viele Anwendungen für digitale Sensoren in der Fertigung, darunter:

Datengesteuerte Einblicke

In Kombination mit fortschrittlichem IoT sammeln Industriesensoren Daten, die den Benutzern in Echtzeit als wertvolle und umsetzbare Erkenntnisse zurückgegeben werden können. Dies revolutioniert die Fabrik und den Fertigungsbereich, indem es dem Personal ermöglicht, den Betrieb zu überwachen, zu regulieren und zu verbessern.

Sicherheit

Da sie Teil eines Systems sind, das eng mit KI-gestützten Analysen verbunden ist, können digitale Sensoren einem Unternehmen Sicherheitsvorteile bieten. Dies könnte eine präzise Arbeitsunterbrechung bei Entdeckung einer Gefahr oder Echtzeit-Benachrichtigungen an Einsatzkräfte vor einer Krise umfassen. Wenn beispielsweise eine Werkzeugmaschine einer höheren Belastung als normal ausgesetzt ist, kann sie automatisch angehalten werden, um einen katastrophalen Werkzeugausfall zu vermeiden.

Verbesserte Wartungsprogramme

IoT mit digitalen Sensoren kann Geräteausfälle erkennen, sodass das Wartungspersonal ein Verfahren einleiten kann, bevor Geräte ausfallen. Es kann auch verwendet werden, um die Wartung zum optimalen Zeitpunkt zu planen.

Genaue historische Daten

Viele produzierende Unternehmen müssen sich mit der umfassenden Einhaltung gesetzlicher Vorschriften befassen. Mit Daten, die von intelligenter Sensortechnologie zurückgegeben und in der Cloud organisiert werden, ermöglichen präzise Produktionsaufzeichnungen eine bessere Transparenz und eine bessere Produktkette. Dadurch können Manager genaue Produktions-Benchmarks festlegen und die Leistung prognostizieren.

Verfahrens- und Qualitätsmeldung

Viele produzierende Unternehmen verlangen die strikte Einhaltung von SOPs. Dies gilt insbesondere in Branchen wie der CNC-Bearbeitung für Medizin und Luft- und Raumfahrt. Da diese Prozeduren als Kontextdaten hinzugefügt werden können, können Sensoren erkennen, wenn eine Prozedur aus dem Ruder läuft, und Manager warnen. Dasselbe gilt für Qualitätsbenachrichtigungen, eine besonders wichtige Funktion in Umgebungen mit strengen Vorschriften.

Verbesserung des Informationsflusses und der Marktreaktion

Die Stärke von Echtzeitdaten liegt in ihrer Fähigkeit, sofortige und proaktive Maßnahmen zu ergreifen. Das bedeutet, dass die Informationen jedem im Unternehmen zur Verfügung stehen. Die Reaktion auf Markttrends – ob gut oder schlecht – kann einem Unternehmen dabei helfen, schnell wechselnde Bedingungen zu meistern und wettbewerbsfähig zu bleiben.

Die Zukunft von Sensoren in der Fertigung

Sensoren ermöglichen einen wirklich vernetzten Betrieb, indem sie Diagnosedaten in Echtzeit liefern, die tiefe Einblicke aus fortschrittlichen Analyse-Engines in der Cloud ermöglichen. Dies stellt sicher, dass Hersteller Zugriff auf alle Gerätedaten haben, sogar auf ältere Assets, und spricht dafür, dass Sensoren in absehbarer Zukunft weiterhin eine Rolle spielen werden.

Sensoren allein sind jedoch nicht in der Lage, fortgeschrittene Anwendungsfälle oder eine effektive Maschinenüberwachung voranzutreiben. Sie erfordern technische Ressourcen, um Daten zu sammeln, zu standardisieren und zu visualisieren. Aber Sensoren tragen zusammen mit einer IoT-Plattform dazu bei, eine genaue und zuverlässige Datenerfassung in der gesamten Fertigung zu gewährleisten.

MachineMetrics ermöglicht die direkte Integration in Maschinensteuerungen und bietet die Möglichkeit, Sensoren hinzuzufügen, um viel mehr Daten per Plug-and-Play zu sammeln, wodurch Daten sofort in ein gemeinsames Modell für alle Geräte umgewandelt werden. Darüber hinaus bieten wir vorgefertigte und anpassbare Berichte für eine sofortige Umsetzung an.

Die direkte Verbindung zu Maschinen ist eine entscheidende Komponente des MachineMetrics-Systems, ebenso wie die Datentransformation. Die MachineMetrics-Plattform verwandelt Maschinen- und Sensordaten in ein gemeinsames Modell, auf das sich Stakeholder und Systeme für eine bessere und schnellere Entscheidungsfindung verlassen können.

Dies stellt sicher, dass Hersteller ihre Produktion effektiv überwachen und gleichzeitig eine Grundlage für kontinuierliche Verbesserungen mit fortschrittlicheren Anwendungsfällen schaffen können.

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