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Alles nur Theorie? – Industrie 4.0 – Praxisbeispiele in der Umsetzung

Alles Nur Theorie? – Industrie 4.0 – Praxisbeispiele In Der Umsetzung

In der Theorie klingt Industrie 4.0 zugleich spannend als auch beängstigend. Sehen wir bald menschenleere Produktionen? Die folgenden Beispiele sollen Ihre ersten Ängste nehmen und Ihnen zeigen, wo sich Industrie 4.0 bereits heute sinnvoll einsetzen lässt.

Professor Dr. Matthias Pfeffer ist als Lehrbeauftragter an verschiedenen Universitäten und Hochschulen in Deutschland und Österreich tätig. Nach seinem Wirtschaftsingenieurwesen-Studium promovierte Matthias Pfeffer an der TU Wien.

Er arbeitete unter anderem bei BMW in München und am Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart. Außerdem ist Prof. Dr. Pfeffer Chefredakteur der Zeitschrift „Produktionsleiter aktuell“ des BWR Media Verlags.

Industrie 4.0 verspricht eine Flexibilisierung der Produktion durch sich selbst anpassende Maschinen und Materialflüsse. Ermöglicht wird das durch die Vernetzung von Maschinen, Betriebsmitteln, Material und Produkten. Die Firma Phoenix Contact hat beispielsweise ein Fertigungssystem konzipiert und aufgebaut, das – unterstützt von einem entsprechenden Leitsystem – die parallele Produktion verschiedener Varianten eines Produktes mit der Losgröße eins ermöglicht. Gleichzeitig wird die Fertigungshistorie protokolliert, sodass ein lückenloser Bericht vorliegt, der im Fehlerfall zur Analyse der Fehlerquelle herangezogen werden kann. Dabei lassen sich Fertigungszeiten wie bei einer Massenfertigung erreichen, sodass die Kosten trotz Flexibilisierung nicht über den bisherigen liegen.

 

Maschine Produktion

C-Teile-Management

Wer kennt es nicht, ein C-Teil fehlt und ein Auftrag kann nicht fertig bearbeitet werden. Die Alternative sind hohe Bestände und bei vielen C-Teilen ein entsprechender Flächenbedarf. Oder das jährliche Zählen von Schrauben im Lager bindet wertvolle Ressourcen in Ihrer Logistik. Abhilfe schafft ein intelligenter Behälter. Bei der Erstbefüllung wird der Füllgrad fotografiert. Werden jetzt Teile entnommen, beginnt der Behälter über die optische Veränderung im Behälter den Füllgrad zu bestimmen. Daraus lassen sich die Entnahmegeschwindigkeit und die zu erwartende Reichweite bestimmen. Diese Informationen werden an den C-Teile-Lieferanten, ergänzt um einen Lieferauftrag, voll elektronisch gesendet. Dieser füllt dann rechtzeitig und selbstständig den Behälter auf. Eine manuelle Kontrolle entfällt, Puffer können reduziert und so auch Fläche eingespart werden.

Roboter-Mensch-Kooperation

Bild: Roboter mit virtuellem Interface vor grauem HintergrundRoboter sind flexible Arbeitsmaschinen, die einen hohen Freiheitsgrad an Bewegungen bei einer hohen Reproduzierbarkeit der Abläufe aufweisen. Daher eignen sie sich gut für eine gemeinsame Arbeitsumgebung mit dem Menschen, um beispielsweise schwere oder monotone Arbeiten zu unterstützen. Industrie 4.0 ermöglicht durch die zahlreichen Sensoren und deren Vernetzung ein sicheres Zusammenarbeiten von Mensch und Roboter ohne physikalische Barrieren wie Schutzzaune. So übernimmt der Roboter beispielsweise die monotone Klebearbeit in einem Montageprozess, während Ihr Mitarbeiter für die genaue Positionierung und Bereitstellung des Bauteils sorgt.

Doch auch die Sicherheit muss an solchen Arbeitsplätzen gewährleistet sein. Hierfür müssen die entsprechenden Normen der DIN eingehalten werden. Sicherlich besonders erwähnenswert sind neben den allgemeinen Vorschriften zur Maschinensicherheit die EN ISO 10218 Teil 1/Teil 2 Industrieroboter Sicherheitsanforderungen „Roboter“ (Teil 1) und „Robotersystem und Integration“ (Teil 2) sowie die ISO/TS 15066 Robots and robotic devices – Collaborative robots Safety requirements (erganzt EN ISO 10218 Teil 2).

Condition Monitoring und Diagnose

Die Vielzahl vernetzter Sensoren von der Maschine bis zum Produkt ermöglicht Ihnen eine ständige Kontrolle und Überwachung des Zustandes der Prozesse. Abweichungen können schnell erkannt werden. Das System unterstützt bei der Analyse durch Hinweise auf mögliche Ursachen für Toleranzabweichungen oder Prozessinstabilitäten. So können Sie beispielsweise Werkzeugverschleiß oder veränderte klimatische Parameter schnell erkennen und gegensteuern.

Weitreichender ist das Konzept der Anpassung der Produktionsgeschwindigkeit oder der Auftragsreihenfolge in Abhängigkeit zum Energiepreis. Hier hat die Firma Weidmüller erste Systeme in ihrer Spritzgussfertigung im Einsatz und senkt damit die Energiekosten.

Predictive Maintenance

Eine weitere Spezialdisziplin der Zustandsüberwachung ist die Analyse von sehr vielen Betriebs- und Produktparametern zur Erkennung von Mustern, die auf einen Ausfall von Maschinen hindeuten. Dabei werden nicht nur die direkt mit der Bearbeitung verbundenen Sensoren ausgewertet, sondern vielmehr auch Sensoren, die beispielsweise Vibrationen bei der Achsbewegung, Druck in Zuleitungen oder Betriebsgeräusche aufnehmen. Diese Sensordaten werden mit den charakteristischen Belastungen und Ausprägungen bei der normalen Bearbeitung verglichen. Unterschiede zum normalen Muster werden erkannt und in Beziehung zu der Maschinenbewegung gesetzt. Aus dieser Verknüpfung können Teile der Maschine, beispielsweise ein Lager in einem Spindelantrieb, detektiert werden, welches erste Abnutzungserscheinungen aufweist. Dabei erkennen Sie die Abnutzung noch, bevor es zu Einbußen in der Produktqualität oder gar zu einem Maschinenausfall kommt. Planen Sie nun die Wartung und ersetzen Sie nur die Teile, die wirklich abgenutzt sind. So sparen Sie Wartungs- und Teilekosten und erhöhen durch geringere Ausfallzeiten auch die Produktionsleistung Ihrer Anlagen.

Augmented Reality – AR

Virtual RealityAuch Sie als Produktionsleiter können von Industrie 4.0 profitieren. Durch eine erweiterte Realität (Augmented Reality) in einer Datenbrille oder auf dem mobilen Endgerät erhalten Sie ergänzende Informationen und Einblicke in die Maschine. So werden Ihnen mögliche defekte Teile angezeigt, die Demontageschritte lassen sich schrittweise einblenden und die Servicekraft erhalt Information zu Gefahren und besonderen Einstellungen für die Sicherung der Qualität. Ergänzend können Sie per Videokonferenz besondere Fachexperten ziehen. Gerade bei der steigenden Komplexität der miteinander verknüpften Maschinen und funktionsintegrierten hybriden Fertigungsanlagen bedarf es ergänzender Informationen, die immer auf dem aktuellen Stand sein müssen, um schnell und sicher den Fehler zu beheben.

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Marina Vogt

Bei Management Circle bin ich für die Digitalisierungs- und Immobilien-Themen sowie die Assistenz-Veranstaltungen zuständig. In den drei Blogs informiere ich Sie über neue Entwicklungen in diesen Bereichen. Vor meiner Tätigkeit bei Management Circle habe ich Germanistik in Frankfurt und Paderborn studiert. Ich freue mich über Fragen, Anregungen und einen
regen Wissensaustausch!

Dieser Beitrag hat einen Kommentar
  1. Diese Entwicklung spielt inzwischen nicht nur in der Industrie eine erhebliche Rolle. Im Marketing Bereich erlebe ich täglich, dass sich die Ansprüche ändern und es ständig neue
    Weiterentwicklungen gibt. So bestand typisches Werbematerial für Geschäfte, Hotels, oder Immobilien vor 2 Jahren noch größtenteils aus netten Fotos und ein paar Texten. Inzwischen sind Virtuelle 360° Rundgänge viel stärker gefragt. Aber auch in der Umsetzung dieser bieten moderne KI Systeme eine relevante Zeitersparnis für die Bearbeiter. Diese Entwicklung fängt im kleinen an, hilft dem Endverbraucher, geht weiter über neue Softwareanwendungen für mittlere Unternehmen und zieht nun auch Einzug in die Industrie!

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