Internet of Things im Mittelstand

Für eine vernetzte Fertigung: Intelligenter als je zuvor

IoT im industriellem Umfeld

Beim Internet of Things (IoT) bekommen Gegenstände eine eindeutige Identität/Adresse und können untereinander kommunizieren oder Befehle annehmen. Der Begriff wird am häufigsten im Kontext bei der Vernetzung von Gegenständen des Alltags oder von Maschinen im industriellen Umfeld verwendet. Die Gegenstände, die mit einer elektronischen Intelligenz ausgestattet sind, können durch die eindeutige Adresse auch über das Internet kommunizieren, Befehle verarbeiten oder Werte senden.

Vorteile der Vernetzung mittels IoT

Die Grundlagen der digitalen Produktion bilden vernetzte Maschinen und Anlagen. Mit Hilfe von IoT ermöglichen Sie Ihren Maschinen und Anlagen, Geräten und Systemen einen Informationsaustausch. Durch die Erfassung, Verarbeitung und Analyse von IoT-Daten sind Sie in der Lage, Wertschöpfungspotentiale in dem Fertigungsprozess und im Service für die Anlagen frühzeitig zu nutzen sowie Qualitätsprobleme zu identifizieren.

Zusammenführung von Sensordaten aus unterschiedlichen Maschinen und Anlagen
Aufdecken von Schwachstellen zur Verbesserung der Produktivität und vorbeugenden Instandhaltung
Größere Flexibilität bei individuellen Kundenwünschen innerhalb der Serienfertigung
Stärkung der Logistik und der Planung im ERP-System durch Echtdaten von den Maschinen
Mehr Transparenz in der Gesamtanlageneffektivität bzw. Overall Equipment Effectiveness (OEE)
Höhere Qualität durch Sensorüberwachung und automatische Zustands- und Mengenerfassung

Wie kann IoT eingesetzt werden?

Internet of Things kann in der Industrie verschiedene Verwendungen finden und positiv auf Produktion, Logistik und Energieeffizienz einwirken. Als Basis kommen immer die durch IoT zur Verfügung stehenden Informationen zum Einsatz. Auf dieser Grundlage lassen sich mit Analysen wertvolle Erkenntnisse über bspw. die Produktion und die Wirtschaftlichkeit von Prozessen ermitteln. IoT bietet aber auch die Möglichkeit die Mitarbeiter abzuholen und die erfassten Daten und Werte visuell auf einem Dashboard zur Verfügung zu stellen.

Retrofit
Energiemanagement
Predictive Maintenance

Alte Maschinen fit machen für Industrie 4.0

Mit Retrofit ist die Aufrüstung bzw. Modernisierung einer alten Anlage gemeint. Dabei werden vorhandene Komponenten einer Bestandsmaschine durch moderne Bauteile ersetzt oder neue Komponenten hinzugefügt. Im Vergleich zur Neuanschaffung bietet ein Retrofit zahlreiche Vorteile. Das Hauptargument sind die geringeren Investitionskosten.

So können durch die Implementierung entsprechender Bauteile mit einem niedrigen Kapitaleinsatz trotzdem die gewünschten Effekte erzielt werden:

Verlängerung der Nutzungsdauer der Maschine
Verringerung von Ausfallzeiten
Geringere Produktionskosten durch Verbesserung von Energieeffizienz, Produktivität und Produktqualität
Erfüllung gesetzlicher Vorgaben (z. B. Emissions- und Sicherheitsbestimmungen)
Erfassung von Prozess- und Maschinendaten für Industrie 4.0

Unternehmerischer Fokus: Energiemanagement

Grundsätzlich ist Energiemanagement ein geeignetes Instrument, um die Reduktion des Energieverbrauchs und damit der Energiekosten systematisch und langfristig im Unternehmen zu verankern. Seit 2009 gibt es eine europaweite gültige Norm DIN EN 16001 zum Aufbau eines Energiemanagementsystems (EnMS). Neben einer punktuellen Aussage über Energieverbräuche von einzelnen Maschinen oder Geräten lassen sich mittels IoT ganze Anlagen oder Smart Factorys mit einem ausgeklügelten Energiemanagement überwachen und steuern.

Mehrwerte eines Energiemanagements:

Senkung der Anlagenkosten
Reduzierung der Energiekosten
Kontinuierliche Verbesserung der Energieeffizienz
Verbesserung der Marktchancen/Wirtschaftlichkeit
Lastspitzen einzelner Maschinen werden sichtbar

Erfassen, bewerten und vorhersagen

Die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) wird in Zukunft immer mehr im Unternehmen stattfinden. Dienstleister mit den klassischen Service-Routinen, in Form von fest definierten regelmäßigen Wartungsplänen, werden am Markt verlieren. Die im Unternehmen ermittelten Zustandsdaten über IoT können clever mit den Daten aus dem MES aber auch ERP kombiniert werden. Dadurch lassen sich Wartungszeitpunkte besser als bisher planen und es erfolgt erst dann eine Wartung, wenn es wirklich notwendig ist.

Damit verdächtige Vibrationen, Unwuchten oder Handlings-Kollisionen der Vergangenheit angehören, hilft Predictive Maintenance zu einer:

Erhöhten Anlagenverfügbarkeit
Optimierung des Ersatzteilhandlings
Besseren Ausschusserkennung
Reduzierung von Wartungs- bzw. Servicekosten
Erhöhung der Anlagenlebensdauer und deren Sicherheit

IoT-Gateway: Produzieren mit vernetzten Maschinen

Ein IoT-Gateway ist der zentrale Bestandteil von vielen IoT-Systemen und sorgt für die notwendige Interoperabilität zwischen alten und neuen Sensoren, Geräten, Netzwerken und Knotenpunkten. Im verbautem Zustand fristen IoT-Gateways eher ein Schattendasein im Schaltschrank – obwohl sie wichtige Aufgaben übernehmen, denn kaum ein IoT-Szenario kommt ohne sie aus.

Interoperabilität: Ausgestattet mit einer großen Vielzahl an Schnittstellen und unterstützen Protokollen, vereinfachen IoT-Gateways die Zusammenarbeit von unterschiedlichen Geräten und Anlagen.

Konzentrator: An ein IoT-Gateway können innerhalb eines IoT-Systems mehrere Sensoren angeschlossen werden, welches diese mit der notwendigen Interoperabilität zu einem Datenstrom vereint und weitertransportiert. Das erzielt wirtschaftliche Effekte, aber auch IT-Sicherheits-Effekte, denn nur das Gateway ist über die definierte IP-Adresse erreichbar – nicht aber die Sensoren oder Geräte, die daran angeschlossen sind.

Lokale Datenverarbeitung: Das IoT-Gateway filtert anhand von definierten Parametern nachgelagerte Aktionen. Zum Beispiel werden nur Daten gesendet, wenn gewisse Schwellwerte wie zum Beispiel Temperaturwerte oder Stückzahlen überschritten wurden.

IoT-Gateway von in.hub — Ein IoT-Gateway (schwarze Box) im Schaltschrank einer Maschine

Wie funktioniert eine IoT-Lösung am Beispiel einer Popcorn-Maschine

Das IoT-Gateway erfasst verschiedene Sensorwerte, bereitet diese auf und stellt diese visualisiert über eine IoT-Plattform dar. Im Dashboard lassen sich Werte, wie der aktuelle Energieverbrauch inkl. einer Historie, die produzierten Mengen an verschiedenem Popcorn sowie die unterschiedlichen Maschinenzustände abbilden. Dieses IoT-Szenario wird zur intec 2019 in Leipzig präsentiert.

Ihr unkomplizierter Einstieg in IoT

Nutzen Sie das IoT-Gateway um einfach, unkompliziert und ohne Eingriff in die Maschinensteuerung Werte zu ermitteln und damit hilfreiche Erkenntnisse zu gewinnen, damit Sie weiter markt- und wettbewerbsfähig mit Ihrem Produkt bleiben.