Industrie 4.0: Wie Technologie die verarbeitende Industrie revolutioniert

Industrie 4.0 klingt vielleicht wie ein SimCity-Style-Tycoon-Spiel, aber es ist wirklich die größte Veränderung, die seit der Automatisierung die globale Fertigung trifft. Mit Fokus auf fortschrittliche Robotik und Automatisierung, neue Wege der Mensch-Maschine-Interaktion und riesige Datenmengen und gesteigerte Konnektivität ist Industrie 4.0 bereit, die Fertigung zu modernisieren und die Wettbewerbsfähigkeit der westlichen Industrie zu stärken.

Verbunden mit dem aufkommenden Internet der Dinge (IoT), Industrie 4.0 bietet Herstellern die Möglichkeit, immense Datenbestände wie nie zuvor zu sammeln, zu analysieren und zu bearbeiten und diese dann mit hocheffizienter, automatisierter Robotik in Gang zu setzen. Das Ergebnis? Ein Produkt mit höherer Qualität bei geringeren Betriebskosten.

Was ist Industrie 4.0?

Industrie 4.0, auch Manufacturing 4.0 genannt, ist die Verschmelzung von IT und Fertigung - der Reifeprozess digitaler Technologie in der Fertigungsindustrie. Mark Holleran, ehemals CEO von Xplore Technologies, sagt, dass dies einen "ganzheitlichen Wandel von zentraler zu dezentraler Fertigung" bedeutet, der die Anpassung von Prozessen, Talenten, Geschäftsstruktur und Technologie erfordert.

"Technologie einschließlich fortschrittlicher Robotik und künstlicher Intelligenz , hochentwickelte Sensoren, Cloud-Computing, IoT, Datenerfassung und -analyse und digitale Fabrikation ... verschmelzen zur Einführung dieser nächsten industriellen Revolution ", sagte Holleran gegenüber Mobby Business.

Hier ein Blick auf einige der wichtigsten Komponenten Wegbereiter für die Herstellung von 4.0 und wie sie funktionieren. Zusammen schaffen sie ein High-Tech-Ökosystem von intelligenten Geräten, die einen optimierten, effizienten Arbeitsplatz erreichen.

Internet der Dinge

Mit wachsender Anzahl von intelligenten Geräten und Datenmengen wächst die Konnektivität und Kommunikation wird nur wichtiger werden. Sowohl innerhalb des Unternehmens als auch gegenüber Partnern von Drittanbietern benötigen Unternehmen ihre Daten, um sie gemeinsam zu nutzen und kompatibel zu machen.

Declan Keir-Saks, Direktor von Deskera, sagte, dass IoT die Brücke ist, die das Granulare ermöglicht Erkenntnisse aus High-Tech-Lösungen, die sich zu einem kohärenten Bild auf Unternehmensebene für moderne Hersteller zusammenfügen.

"IoT-Fertigung ermöglicht die virtuelle Verfolgung von Kapitalvermögen, Prozessen, Ressourcen und Produkten", sagte Keir-Saks. "Dies gibt Unternehmen volle Transparenz, die Geschäftsprozesse rationalisiert und Angebot und Nachfrage optimiert."

Entscheidungsträger werden bei richtiger Umsetzung mit mehr und besseren Informationen, automatisierten Prozessen und der Fähigkeit zur prädiktiven oder präventiven Intervention ausgestattet Grundlage für die Vermeidung von Ausfallzeiten oder anderen Problemen, die Produktionsausstoß verursachen könnten.

Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen

Die von Sensoren und IoT-gesteuerten Systemen gelieferten Informationen sind zu umfangreich, als dass der Mensch sie vernünftig analysieren könnte. KI- und maschinelle Lernalgorithmen können die Daten kontextualisieren und Anomalien kennzeichnen oder Empfehlungen abgeben.

"[KI und maschinelles Lernen] kann helfen, Frühwarnsignale von Assets zu erkennen, die ungesund werden", sagte Derick Jose, Mitbegründer und Chief Data Wissenschaftler bei Flutura Decision Sciences and Analytics. "Zum Beispiel könnten Top-Drive-RPM-Temperaturanomalien die Signatur eines bevorstehenden Zusammenbruchs sein."

Darüber hinaus dient AI dazu, die Effizienz im Gesamtbetrieb zu verbessern, sagte Jose. Durch schnelle Rückmeldungen über die Auswirkungen geringfügiger Änderungen können Entscheidungsträger die Auswirkungen verstehen, bevor sie etwas Neues implementieren.

KI ist besonders nützlich, wenn es darum geht, die massiven Informationsflüsse von Sensoren und IoT-fähigen Geräten zu verdauen. Diese riesigen Datenmengen wären für einen menschlichen Operator fast unmöglich zu kontextualisieren, so dass die Computer das tun, macht die erfassten Daten tatsächlich wertvoll.

Gemischte Realität

Mixed Reality ist auch ein wesentlicher Bestandteil von Industrie 4.0. Große Unternehmen stellen bereits gemischte Realitätsgeräte wie Helme und Brillen für Mitarbeiter aus, in der Hoffnung, dass die verstärkte Kommunikation und Visualisierung von kontextualisierten Daten die Produktivität und intelligente Entscheidungsfindung steigert.

"Gemischte Realität ist ein echter Wendepunkt in der Fertigung" Tim Lynch, CEO von Psychsoftpc, sagte. "Für das Wartungspersonal ermöglicht es ihnen, die Maschine, die repariert werden muss," durchzusehen "und an den dahinter liegenden Kabeln und Rohren zu erkennen, wo genau sie bohren oder schneiden müssen."

Verbinden Sie diese Funktionen mit der vorausschauenden Wartung ermöglicht durch IoT und AI, und Sie haben ein Rezept für High-Tech-Erfolg. Wenn die Daten z. B. darauf hinweisen, dass eine Maschine überhitzt und die Maschinenlernalgorithmen es als anomal genug bezeichnen, die Wartung zu gewährleisten, können die Mitarbeiter gemischte Realität einsetzen, um festzustellen, ob eine Maschine überhitzt und welche Komponenten betroffen sind

Um noch einen Schritt weiter zu gehen, stellen Sie sich vor, der Wartungstechniker, der das betroffene Gerät diagnostiziert, erkennt ein Problem, verfügt aber nicht über das nötige Fachwissen, um es zu beheben. Mixed-Reality-Geräte können jemanden mit dem richtigen Fachwissen mit der Person vor Ort verbinden, die ihnen dann Schritt für Schritt durch digitale Overlays zeigen kann, wie die Reparaturen durchgeführt werden.

Zu ​​gemischten Zwecken schafft Mixed Reality ein Umfeld für Mitarbeiter kann virtuelle Situationen erleben, die für ihre Arbeit relevant sind, ohne die tatsächliche Ausrüstung oder die Produktionszeit zu riskieren.

"In der Ausbildung können die Arbeiter auf virtuellen Produkten üben, um Erfahrungen zu sammeln, die in die reale Welt übertragen werden", sagte Lynch. "Sie können in simulierte Situationen versetzt werden, in denen sie ihre Arbeit erledigen können und lernen, wie sie virtuell gehandhabt werden, bevor sie ihnen bei der Arbeit ausgesetzt werden."

3D-Druck

3D-Drucker gibt es seit 1983, oft auch nur in den Händen von großen Unternehmen. Damals hieß der Begriff "Rapid Prototyping", und das machen sie heute sicher auch weiterhin. Aber es sind nicht mehr nur Prototypen. 3D-Drucker werden auch in der Kleinserienfertigung eingesetzt, etwa um Produkte zu testen oder Proben zu Messen zu bringen.

"Wenn kleine Unternehmen neue Produkte entwickeln und 50 Teile zum Testen oder nur für eine Messe produzieren müssen, Werkzeuge für die traditionelle Fertigung können sehr teuer sein ", sagte Doug Collins, Inhaber von Avid 3D Printing. "Sie haben vielleicht nicht das Kapital, um [traditionelle Fertigung] anzupacken. 3D-Drucker ermöglichen eine Produktion in geringen Stückzahlen ohne viel Investition, so dass sie dieses Kapital für andere wichtige Dinge wie Marketing einsparen können."

Die Technologie verbessert sich weiter Es ist häufiger, 3D-gedruckte Teile in größeren Projekten zu finden. Ein Beispiel ist die 3D-gedruckte Zapfpistole von GE Aviation, die Teil des Flugzeugtriebwerks CFM LEAP ist. Durch den Druck bestimmter Komponenten können Hersteller Zeit und Geld sparen, um das gleiche Endprodukt zu erstellen.

Was sind die Vorteile?

Industrie 4.0 erfordert angesichts dieser immensen Versprechen und Spitzentechnologie erhebliche Anfangsinvestitionen. Laut einer Umfrage von 1.000 kleinen und mittleren kanadischen Herstellern im Jahr 2017 investierten beispielsweise Digital Adopter durchschnittlich 250.000 US-Dollar. Für größere Unternehmen wären die Kosten zwangsläufig höher. Aber die erwartete Auszahlung - vernetzte, intelligente Geräte und ein automatisierter Produktionsprozess - verspricht einen großen Return on Investment.

"Diese Softwaresysteme machen mehr als nur Daten aus", sagte Srivats Ramaswami, CTO von 42Q. "Sie eliminieren einen Großteil der menschlichen Eingriffe, die mit ihrer Verwaltung einhergehen. Diese nächste Generation der Automatisierung - unter Verwendung von Big Data, Analytik und künstlicher Intelligenz - ist einer der wichtigsten Treiber für digitale Fertigung und Industrie 4.0."

Ramaswami fügte hinzu Die Vorteile, die die Hersteller von der Implementierung dieser Technologien ernten, sind:

• Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit. Das Outsourcing in Niedriglohnregionen der Welt war früher ein Muss für Hersteller, die wettbewerbsfähig bleiben wollten. Technologische Investitionen ermöglichen es heute jedoch wohlhabenden Ländern, wieder wettbewerbsfähig zu sein. Als Ergebnis Ramaswami sagte, Hersteller können jetzt Standorte basierend auf "technischen Fähigkeiten und Nähe zur Verbrauchernachfrage wählen, anstatt Entscheidungen in erster Linie durch Löhne getrieben."
• Produktivitätssteigerung. Automatisierung, Analytik und maschinelle Lernalgorithmen haben den Schritt von Schritt-für-Schritt-Arbeit in die Hände menschlicher Bediener gebracht. Das bedeutet eine schnellere und effizientere Produktion rund um die Uhr, wobei menschliche Bediener Systeme primär überwachen und warten.
• Umsatz und Rentabilität steigern. Industrie 4.0 schafft nicht nur einen effizienteren und qualitativ hochwertigeren Produktionsprozess, sondern ermöglicht auch Dinge wie prädiktive und vorbeugende Wartung und Upgrades, die zu geringeren Ausfallzeiten und weniger Investitionsaufwand führen.
• Optimierung des Fertigungsprozesses Durch mehr Konnektivität, gemeinsame Daten und bessere Analysen wird eine engere Zusammenarbeit entlang der gesamten Lieferkette möglich "

" Machine-to-Machine-Kommunikation und integrierte Systeme werden die Zusammenarbeit zwischen Herstellern, Zulieferern und anderen Stakeholdern entlang der Wertschöpfungskette vorantreiben ", sagte Ramaswami .

• Nahtlose Protokollierung und Rückverfolgbarkeit. Die immense Erfassung und Analyse von Daten bedeutet auch bessere r ecord Archivierungs- und Suchfunktionen. Dies hat Auswirkungen von der Einhaltung behördlicher Auflagen auf die Kundenzufriedenheit.

"Im Gegensatz zu herkömmlichen Beziehungen, bei denen die Rückmeldungen zu Produkten und Dienstleistungen Zeit brauchen, ist die automatisierte Rückkopplungsschleife eine inhärente Komponente von Industrie 4.0", sagte Ramaswami. "Die nahtlose Aufzeichnung, die durch digitale Systeme ermöglicht wird, wird die Rückverfolgbarkeit beschleunigen und Verbindlichkeiten, Garantiekosten und Rückrufe begrenzen."

Trotz dieser Vorteile befindet sich die Verschiebung noch in einem frühen Stadium. Nach Recherchen von Capgemini , gelten nur 6 Prozent der Hersteller als "digitale Meister", die in der Digitalisierung des Produktionsprozesses weit fortgeschritten sind.

Dennoch ist die Bewegung real; Capgemini schätzt, dass 76 Prozent der Hersteller bereits eine Smart-Factory-Initiative in Arbeit haben oder derzeit in Ausarbeitung sind. Klar ist, dass Industrie 4.0 und fortgeschrittene digitale Technologien bald weltweit zur Norm werden. Diejenigen, die früh adoptieren, haben eine bessere Chance, sich in der Zukunft günstig zu positionieren.

Einige Quelleninterviews wurden für eine frühere Version dieses Artikels durchgeführt.

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