Die Kombi macht‘s
Industrie-4.0-Technologien für mehr Qualität und Effizienz
Neue Produktionstechnologien tragen weniger für sich allein, aber intelligent kombiniert zur Verbesserung von Qualität und Effizienz bei. Doch welche Kombinationen bringen die größten Erfolge, ohne allzu viel Aufwand und Kosten zu verursachen?
Mit Industrie 4.0 und anderen Initiativen sollen die Fertigung revolutioniert und eine Fülle neuer Möglichkeiten eröffnet werden, damit die Qualität steigt und die Kosten sinken. Doch trotz ihres Nutzens waren die neuen Technologien bis vor Kurzem noch von Kostenfragen gebremst. Während es vielen Unternehmen nicht möglich war, solche finanziellen Verpflichtungen auch nur in Erwägung zu ziehen, gibt es jetzt zahlreiche digitale Technologien, die Unternehmen nutzen können und die selbst die einfachsten, alltäglichen Werkzeuge und Techniken verändern. Sogar Robotik ist jetzt breiter zugänglich und bringt Automatisierung in immer mehr Nischenanwendungen. Solche Technologien ermöglichen stufenweise Verbesserungen, die zusammen zu beträchtlichen Zugewinnen bei der Fertigungseffizienz führen können.
Zu den Anwendungen, die zur Beschleunigung der Produktionsprozesse oder zur Steigerung von Qualität und Ergebnis zunehmend auf Sensoren und Robotik setzen, gehören Lötstationen. Mit dem breit gefächerten Einsatz digitaler Steuerungen werden automatisierte digitale Lötstationen nun für viele erschwinglich. Und durch die digitale Programmierung lassen sich automatisierte Lötstationen wesentlich effizienter betreiben, was Konsistenz, Präzision und Qualität verbessert.
Ein Beispiel ist das MP740686 von Multicomp Pro, ein Mikrocontroller-gesteuertes Lötsystem mit präziser und einfacher Temperatureinstellung. Das Gerät verfügt über eine Option für drei voreingestellte oder häufig verwendete Temperaturen und bietet auch einen automatischen Stand-by-Modus, Abschaltung mit intelligenter Zeiteinstellung und passwortgeschützte Funktionen.
Zudem wird Kameratechnik kostengünstiger und ermöglicht die mikroskopische Inspektion von Lötverbindungen und anderen Schnittstellen, sodass eine hohe Qualität gewährleistet werden kann.
Einfache Werkzeuge effektiver machen
Dass auch einfache Handwerkzeuge von Digitaltechnologie profitieren können, scheint nicht gleich auf der Hand zu liegen. Aber selbst einfache mechanische Produkte wie etwa Crimpwerkzeuge können jetzt mittels Sensoren testen, ob Crimpverbindungen korrekt ausgeführt sind, was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass versehentlich fehlerhafte Kabel hergestellt werden.
In ähnlicher Weise sind Ionisatoren jetzt so erschwinglich, dass sie sich in der gesamten Produktionsstätte einsetzen lassen, um elektrostatische Ladungen und damit das Risiko von Schäden an empfindlichen Bauelementen zu reduzieren.
Ein Beispiel ist der Luftionisator SCS 963E-NO von SCS für die Werkbank, der dazu ausgelegt ist, nicht leitende Gegenstände statisch zu entladen. Er beseitigt Ladungen in weniger als zwei Sekunden, ohne dass dafür Erdungskabel erforderlich sind.
Für Anwender, die nach größtmöglicher Kosteneffizienz suchen, bieten auch Handelsmarken Werkzeuge und Geräte mit günstigem Preis-Leistungs-Verhältnis an. Von Anbietern wie Multicomp Pro, in Europa erhältlich bei Farnell, gibt es Werkzeuge, Messtechnik und viele andere Produkte, darunter Multimeter, Oszilloskope und weitere Messgeräte sowie Tastköpfe, Netzgeräte und Stromversorgungen. Ebenso stehen elektronische und elektromechanische Bauelemente, Steckverbinder, Leitungen und Kabelmanagementprodukte bereit.
Senkung von Stillstandskosten
Die Vermeidung von Produktionsausfällen hat für Hersteller oberste Priorität. Sie müssen wissen, wann eine Maschine oder ein Gerät voraussichtlich ausfällt. Motorantriebe werden in vielen Maschinen verwendet, daher ist es unerlässlich, vorausschauende Wartungsarbeiten daran durchzuführen. Dabei werden Sensoren eingesetzt, die mit hoher Genauigkeit vorhersagen können, wann ein Motor oder ein Bauelement Aufmerksamkeit benötigt.
Eines der wichtigsten Tools, das Daten für ein vorausschauendes Wartungsprogramm liefern kann, ist die Vibrationsanalyse. Die Messung der Vibrationen, denen ein Bauelement ausgesetzt ist, ermöglicht eine Zustandsüberwachung aus der Ferne, sodass Techniker schnell auf Änderungen des Zustands eines Bauelements reagieren können. Der gebräuchlichste Typ von Vibrationssensoren sind Beschleunigungsmesser, doch auch Dehnungsmesser und Mikrofonsensoren sind verbreitet.
Die Fähigkeit, Vibrationen aus der Ferne zu überwachen, hat sich als große Kosten- und Zeitersparnis erwiesen: Wartungskosten sinken um 50 Prozent, unerwartete Ausfälle reduzieren sich um 55 Prozent, und die Reparatur- und Überholungszeiten verkürzen sich um 60 Prozent. Dies ist zu einem großen Teil darauf zurückzuführen, dass jetzt viele Programmierungen und Tests aus der Ferne durchführbar sind, wodurch ein beträchtlicher Teil der zuvor erforderlichen Anfahrten vor Ort entfällt. Zudem ist es nicht mehr notwendig, dass Menschen Bereiche betreten, die potenziell gefährlich sind. Darüber hinaus lassen sich Geräte einstellen und an Ort und Stelle deponieren, sodass Prüfingenieure und Entwickler nicht ständig Spannungen oder Temperaturen vor Ort überwachen müssen. All dies lässt sich tragbar, drahtlos und hochgenau durchführen. Die ferngesteuerte und automatisierte Überwachung reduziert auch menschliche Fehler in hohem Maße.
Schließlich bedeutet eine verbesserte Zuverlässigkeit auch, dass weniger Ersatzteile vorgehalten werden müssen, wodurch wiederum die zusätzlichen Kosten für deren Lagerung und Wartung vor Ort sinken.
Überwachung mit großer Reichweite ermöglicht schnellere Datenerfassung
Die Erfassung von Produktions- und Leistungsdaten wird für den reibungslosen Betrieb einer Anlage immer wichtiger. Die Möglichkeit, auf diese Daten zuzugreifen oder Zustände aus der Ferne zu erfassen, ist ein großer Vorteil. Sensoren mit Datenübertragungsfähigkeiten für hohe Reichweiten lassen sich in fast jeder Entfernung von dem Gerät positionieren, das sie überwachen, und verbrauchen zugleich viel weniger Strom.
Eine weitere Anforderung an Wartungsabteilungen ist, den Zustand von Maschinen und Leitungen schnell und ohne großen Aufwand zu beurteilen, um Gaslecks oder Hotspots zu identifizieren, die auf ein unmittelbar bevorstehendes Problem hinweisen können.
Ein typisches Prüfgerät ist die Wärmebildkamera PTi120 von Fluke im Taschenformat, mit der elektrische Geräte, Pumpen, Motoren, HLK- und Prozesssteuerungsgeräte schnell auf heiße und kalte Stellen gescannt werden, die auf mögliche Ausfälle hinweisen. Viele tragbare Geräte, wie die von Fluke, verfügen jetzt über drahtlose Connectivity, die es Benutzern ermöglicht, sich problemlos mit PCs und tragbaren Geräten wie iPhones und iPads zu verbinden und Daten und Bilder mit anderen Wartungstechnikern zu teilen.
Bei automatisierten Maschinen und Anlagen lassen sich auch Produktionsdaten erfassen, um einer bestimmten Linie automatisch eine geeignete Anzahl von Mitarbeitern zuzuweisen. Dies macht die Planung effizienter.
Adaptive Fertigung
Ein weiterer Trend, der das Risiko menschlicher Fehler verringert und zugleich das Beste aus den menschlichen Fähigkeiten herausholt, ist der boomende Einsatz kollaborativer Roboter, auch als Cobots bekannt. Durch die sichere Zusammenarbeit mit Robotik in einer stark kontrollierten Umgebung können Menschen das tun, was sie gut können, nämlich analysieren und Probleme lösen, während Roboter die sich wiederholenden, langweiligen oder riskanten Aufgaben erledigen. Der höchste Grad der Zusammenarbeit besteht darin, dass Roboter und Mensch gemeinsam Arbeitsbereiche nutzen und Aufgaben erledigen. Dies ist besonders nützlich bei Montagelinien für Kleinteile.
Blockbasierte Software und Simulationen ermöglichen jetzt eine einfachere Programmierung und Einrichtung. Damit lässt sich ein Roboter fertig einrichten, bevor er in Betrieb geht, wodurch Roboterautomatisierung für viele weitere Unternehmen zugänglich wird. Auch Endeffektoren werden leistungsfähiger und ausgeklügelter, sodass selbst empfindliche Produkte wie Obst und Blumen ohne Schäden gehandhabt werden, was Verschwendung reduziert.
Durch 3D-Druck lassen sich zudem Produktionskosten verringern und Lieferzeiten verkürzen. Wenn ein Hersteller ein kleines Teil benötigt, um eine Produktionslinie in Betrieb zu halten, kann er auf einen 3D-Drucker zur Herstellung des benötigten Teils zurückgreifen. Dies verkürzt Ausfallzeiten und vermeidet gleichzeitig die Verzögerungen und Kosten, die mit der Bestellung des Teils oder der Lagerhaltung vor Ort einhergehen.
Ein Beispiel für solche professionellen 3D-Drucker ist der »UltiMaker S7« von UltiMaker, der beim Drucken eine Vielzahl von Materialien verwenden kann, darunter Kohlefaser-, Glas-, Metall- und Holzverbundwerkstoffe. Dank dieser Vielseitigkeit eignet er sich für ein breites Spektrum von Teilefertigungsaufgaben. Mithilfe von Robotern können diese hochgradig adaptiven Technologien viele weitere Arten von Produkten herstellen, und das ohne lange Ausfallzeiten.
Obwohl keiner der oben genannten Faktoren für sich genommen einen großen Einfluss auf die Effizienz einer Fertigungsstätte hat, bedeutet die kombinierte Nutzung digitaler Daten und Steuerungen sowie von Robotik und sensorgestützten Produktionswerkzeugen, dass viele kleine Vorteile sich schnell zu großen Einsparungen summieren. Dadurch können Hersteller elektronische Geräte herstellen, die zuverlässiger, qualitativ hochwertiger und kostengünstiger sind und so zum nachhaltigen Erfolg in einer Vielzahl von Branchen beitragen.
Der Autor:
Lee Turner ist Farnell Vice President of Product & Supplier Management.
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