WAS IST INDUSTRIE 4.0?

Der Begriff „Industrie 4.0“ ist in den Bereichen Automatisierung und industrielle Fertigung allgegenwärtig. Aber was bedeutet er und wie wird er angewendet?

Der deutsche Minister für Bildung und Forschung hat den Begriff bereits 2006, d. h. vor dem iPhone, geprägt. Erst 2011, als die Idee formeller präsentiert wurde, gewann der Begriff als Schlagwort an Bedeutung. Der Ausdruck „4.0“ bezeichnet die Idee der vierten Welle der industriellen Revolution: Die erste Welle konzentrierte sich auf Dampfkraft und Mechanisierung, die zweite auf Massenproduktion und elektrisch betriebene Geräte, die dritte auf Computer und Automatisierung und die vierte auf cyber-physische Systeme.

Industrie 4.0 basiert auf vier Prinzipien:

1.     Vernetzung – Menschen und Maschinen sind vernetzt und kommunizieren miteinander

2.     Informationstransparenz – Virtualisierung/Simulation der realen Welt mithilfe von Informationen

3.     Technische Assistenz – Automatisierung von Aufgaben durch die Erfassung aussagekräftiger Daten

4.     Dezentrale Entscheidungen – Entscheidungen, relevant für die Arbeit, auf Systemebene mit der Möglichkeit, externe Entscheidungen an eine höhere Kontrollebene zu delegieren

Vernetzung wird durch kollaborative Roboter, erweiterte Realität, Sicherheitsscanner oder Just-in-Time-Produktion verkörpert. Kollaborative Roboter (Cobots) stehen im Mittelpunkt dieses Prinzips. Die Interaktion zwischen Roboter und Mensch hilft dabei, die Lücke zwischen der vollständigen Automatisierung und den Aufgaben zu schließen, die auf der Geschicklichkeit und Flexibilität eines menschlichen Bedieners beruhen. Cobots werden manchmal als die einzige Technologie in Industrie 4.0 angesehen, obwohl sie in Wirklichkeit nur einen kleinen Vorteil gegenüber dem Rest der Technologie bieten, die die vierte industrielle Revolution antreibt.

Informationstransparenz wird am häufigsten als SCADA-System (Supervisory Control and Data Acquisition) und MES angesehen. SCADA-Systeme gibt es schon seit Jahren, lange bevor Industrie 4.0 ihren Namen erhielt. Durch das Internet der Dinge und neue Protokolle wie IO Link spielen SCADA-Systeme aufgrund der Datenmenge, die vom System und von intelligenten Sensoren erfasst wird, eine wichtige Rolle in Industrie 4.0.

Intelligente Sensoren geben viele Daten aus, von denen die meisten bei diskreter Betrachtung bedeutungslos wären. Im Laufe der Zeit können die Daten jedoch auf vielfältige Weise verwendet werden. OEE-Berechnungen (Overall Equipment Effectiveness) und SPC (Statistical Process Control, statistische Prozesslenkung) sind typische Verwendungszwecke für diese Daten. Vorausschauende Wartung und Just-in-Time-Produktion sind jedoch wichtige Methoden für die Verwendung dieser Daten in Industrie 4.0. Durch das Sammeln von Rohdaten von einem Servoantrieb kann ein Algorithmus für die vorausschauende Wartung vorhersehen, wann der Servoantrieb ausfallen könnte, noch bevor dies der Fall ist. Dies reduziert ungeplante Ausfallzeiten und kann sogar den Ersatzteilbestand reduzieren, da ein Servoantrieb bestellt werden kann, wenn die Daten darauf hinweisen, dass er bald ausfallen wird.

Technische Assistenz automatisiert sich wiederholende oder mit Gefahren verbundene Aufgaben wie die Berichterstellung oder die Handhabung schwerer Materialien. Anstatt dass eine Person Daten von Hand aufschreibt oder Excel zum Erstellen eines Berichts verwendet, kann das SCADA-System zum Drucken von Qualitätssicherungsberichten verwendet werden, nachdem jedes Teil eine QS-Station durchlaufen hat. Kollaborative Roboter können auch verwendet werden, um ein Teil zu übertragen, das für eine Person als zu schwer angesehen wird, oder um sogar Werkzeuge zu halten, während eine Person den Roboter dorthin bewegt, wo die Werkzeuge benötigt werden.

Dezentrale Entscheidungen übertragen die Verarbeitung auf die Maschine. Indem eine Maschine Entscheidungen in ihrer unmittelbaren Umgebung treffen kann, kann Autonomie genutzt werden, um die Taktzeit zu verkürzen. Beispielsweise kann ein mit dezentralen Entscheidungen programmiertes FTS (fahrerloses Transportsystem) seine eigenen Entscheidungen zur Vermeidung eines Hindernisses treffen. Intelligente FTS vermeiden Ausfallzeiten, die von im Weg stehenden Personen verursacht werden, da sie nicht anhalten und warten, sondern sich in sicherer Weise weiterbewegen.

Es gibt viele neue Technologien, aber mithilfe von Forschung, Partnerschaften mit Lieferanten und Technologieunternehmen sowie der Zusammenarbeit mit unseren Kunden entwickelt JR Automation seit Jahren Geräte im Industrie 4.0-Spektrum. Wir haben die Möglichkeit, SCADA- und MES-Systeme in unsere kundenspezifischen Geräte oder bereits vorhandenen Maschinen zu integrieren. Unser Standardverfahren besteht darin, Anlagen bereitzustellen, die unseren Kunden über die Effizienz der Anlage informieren und bei einem Problem darüber informieren, wo das Problem aufgetreten ist. Das Software Integration Team von JR Automation kann auch Lösungen für Anlagen bereitstellen, mit denen unsere Kunden neue Teiletypen offline programmieren oder automatisch neue Sequenzen basierend auf einer hochgeladenen CAD-Datei einführen können, wodurch anpassbare und flexible Anlagen erstellt werden. Während die Branche im Allgemeinen noch die Anzahl der Anwendungsfälle untersucht, die mit diesem Grad an Konnektivität und Datenerfassung verbunden sind, ist JR entschlossen, in Industrie 4.0-Technologien und Best Practices zu investieren. 

Hier erhalten Sie einen Einblick in die verfügbaren Technologien und wie sie in die Prinzipien von Industrie 4.0 passen:

 „Industrie 4.0: Mit dem Internet der Dinge auf dem Weg zur 4. industriellen Revolution“. Vdi-nachrichten.com (auf Deutsch). 01.04.2011.

Hermann, Pentek, Otto, 2016: Design Principles for Industrie 4.0 Scenarios, Zugriff am 4. Mai 2016