Begriffe rund um die vernetzte Produktion

Was ist was bei Industrie 4.0?

23.07.2019
Von 
Jürgen Mauerer ist Journalist und betreibt ein Redaktionsbüro in München.

Predictive Maintenance

Predictive Maintenance soll einen kostspieligen Ausfall der Maschine proaktiv verhindern.
Predictive Maintenance soll einen kostspieligen Ausfall der Maschine proaktiv verhindern.
Foto: Tashatuvango - shutterstock.com

Ein Beispiel für Industrie 4.0 ist Predictive Maintenance, sprich vorausschauende Wartung. Basis dafür ist die Fülle an Sensordaten, die Maschinen, Geräte und Fahrzeuge heute senden. Diese Sensoren übermitteln dabei Daten zum Status etwa einer Anlage wie Leistung, Temperatur, Umdrehungen und Auslastung (meist) an eine Cloud-Plattform. Die Lösung analysiert Kenndaten bezüglich Nutzung, Verschleiß und Zustand aus verschiedenen Quellen und erkennt so Fehlermuster und qualitativ minderwertige Komponenten - und kann Fehler vorhersagen. Der Service kann dadurch rechtzeitig reagieren und einen kostspieligen Ausfall der Maschine proaktiv verhindern, indem er beispielsweise ein neues Ersatzteil einbaut oder die Wartungsarbeiten vorzieht.

Predictive Analytics hilft zudem bei der Entscheidung über die Laufzeit und Konditionen bei der Verlängerung von Serviceverträgen. Hier sind anhand des Anlagen- bzw. Maschinenzustands präzise Prognosen zu Risiken, Ausfällen und Wartungsbedarf möglich; hier lassen sich auch Wetterdaten und sonstige Umwelteinflüsse integrieren. Die Analyse bildet die Basis für die Entscheidung, ob der Vertrag zu den bisher für den Kunden günstigen Konditionen beibehalten oder geändert wird.

Prescriptive Maintenance

Während Predictive Maintenance den kostspieligen Ausfall einer Maschine proaktiv verhindern soll, geht Prescriptive Maintenance noch einen Schritt weiter und erklärt, warum sie kaputt geht. Zusätzlich werden Handlungsempfehlungen gegeben, wie man einen bestimmten Trend in eine gewünschte Richtung beeinflussen, ein vorhergesagtes Ereignis verhindern oder auf ein zukünftiges Ereignis reagieren kann.

Erkennt Predictive Maintenance beispielsweise, dass ein Maschinenteil eine erhöhte Temperatur aufweist und voraussichtlich nach einer bestimmten Zeit ausfällt, gibt Prescriptive Maintenance Auskunft, wie sich verschiedene Faktoren auf den Zeitpunkt des Ausfalls auswirken und wann der geeignete Zeitpunkt für eine Wartung wäre. Ein Maschinenleiter kann die verschiedenen Optionen durchspielen und dabei etwa feststellen, dass die Maschine bei reduzierter Geschwindigkeit bis zum nächsten Wartungsfenster durchhält. Oder die Wartung sofort ausführen, da sich die Maschine (zum Beispiel ein mobiler Kompressor) in den nächsten zwei Wochen in einem entlegenen Gebiet ohne Ersatzteile befindet.

Basis hierfür sind anspruchsvolle analytische Modelle und Monte-Carlo-Simulationen, die mit bekannten und zufälligen Variablen ausgeführt werden, um die nächsten Aktionen zu empfehlen, Wenn/Dann-Szenarien anzuzeigen oder die Bandbreite möglicher Ergebnisse besser verstehen zu können.

Remote Control

Da die Maschinen der digitalen Fabrik über das Internet mit der Zentrale verbunden sind, können Administratoren aus der Ferne (Remote) den Status der Anlagen und IoT-Geräte und Faktoren wie Temperatur, Lüfterdrehzahlen, Spannungen oder Netzwerkverbindung überwachen. Treten Anomalien auf, sendet das System Alarmmeldungen oder Warnungen per E-Mail oder SMS aus. Das aktive Management von Hardware und Software in Echtzeit vermeidet schwere Schäden an Geräten, kostspielige Reparaturen und reduziert die Betriebskosten.

Zudem können Admins alle Geräte und Anlagen einfach aus der Ferne über ihre PCs, Smartphones und Tablet-PCs verwalten. Über Remote Keyboard-Video-Maus (KVM) erhalten sie Kontrolle über die grafische Benutzerschnittstelle (GUI) eines IoT-Geräts und können damit eine Anlage so steuern, als würden sie direkt vor ihr sitzen. Teilweise lassen sich Systeme auch aus der Ferne reparieren und wieder zum Laufen bringen. Damit steigt auch die Verfügbarkeit der Anlagen.

RFID

Radio Frequency IDentification Tags auf Werkstücken sind eine Schlüsseltechnologie für die intelligente Fabrik. Ein Tag besteht aus einem Chip und einer Antenne. Im Chip sind die ID des Werkstücks und weitere Informationen wie etwa die zu durchlaufenden Produktionsschritte. Lesegeräte an den Maschinen erfassen die RFID-Tags mit Lesegeräten über Funk - auch ohne Sichtkontakt. Die Maschine stellt sich dann auf Basis der Informationen des Tags automatisch für den nächsten Fertigungsschritt ein.

Robotik

Die Fabrik der Zukunft besteht ausschließlich aus Industrierobotern, die zusammenarbeiten und die unterschiedlichsten Produkte vollautomatisch herstellen - so zumindest die Vorstellung. Bis es soweit ist, werden noch einige Jahre ins Land ziehen. Doch bereits heute spielen Industrieroboter eine wichtige Rolle bei der Fertigung. Sie können rund um die Uhr arbeiten, benötigen weder Pause oder Urlaub noch werden sie krank oder müde. Damit sorgen sie für konstant hohe Produktqualität. Da sie zudem den Bedarf an menschlichen Arbeitskräften reduzieren, sinken die Lohnkosten.

Industrieroboter bestehen in der Regel aus einem oder mehreren Roboterarmen (Manipulatoren), dem Werkzeug, das am Roboterarm befestigt ist (Effektor), sowie Steuerungseinheit und Sensoren. Da sich die Roboter über die Effektoren an spezifische Arbeitsanforderungen anpassen und neu programmieren lassen, sind sie vielseitig einsetzbar.