Rolf Dietz von Dietz Sensortechnik erklärt – die Bedeutung smarter Sensoren für die Industrie 4.0

Die Bedeutung smarter Sensoren für die Industrie 4.0

Der Begriff Industrie 4.0 bezeichnet einen tiefgreifenden Wandel der industriellen Produktion, durch den Fertigungsprozesse mittels intelligenter und digital vernetzter Systeme weitgehend automatisiert und die Kommunikation von Mensch, Maschine, Produkt und Logistik optimiert werden. Eine immer wichtigere Rolle spielen dabei smarte Sensoren. Branchenexperte Rolf Dietz von Dietz Sensortechnik erklärt, wie sie funktionieren, welche Vorteile sie bieten und welche Chancen sie der Branche eröffnen.

Warum Sensoren eine Grundvoraussetzung in der industriellen Fertigung sind

Eine Grundvoraussetzung für die Steigerung der Produktionseffizienz ist Messbarkeit. Aus diesem Grund erfasst man KPI wie die totale effektive Anlagenproduktivität, die Gesamtbetriebskosten, die Qualität der gefertigten Stücke und die Fehlerhäufigkeit in Fertigungsprozessen. Erst auf dieser Grundlage lassen sich Effizienz und Sicherheit von Produktionsabläufen bewerten und Optimierungen vornehmen.

Eine wesentliche Herausforderung besteht dabei in der präzisen Erfassung von Messwerten. Es ist nicht ausreichend, Kennzahlen auf der Basis von Simulationen, Annahmen oder historischen Werten zu ermitteln. Vielmehr müssen sie in Echtzeit im aktuellen Prozess erfasst und mit höchstmöglicher zeitlicher Auflösung dargestellt werden. Dies ist nur mit leistungsstarken Sensoren möglich. Sie messen physikalische und chemische Zustände innerhalb der Anlage, identifizieren Objekte und geben Auskunft über die Qualität von Messwerten. Die erhobenen Daten geben sie an maschinelle Aktoren weiter, die ihre Funktionsweise auf Grundlage festgelegter Algorithmen anpassen.

Darüber hinaus leiten Sensoren die erhobenen Daten (Big Data) über Schnittstellen an Ausgabe- und Analysesysteme weiter, wo sie für die Entwicklung von Prozessmodellen herangezogen werden. Diese Modelle ermöglichen dem Anlagenbetreiber wiederum die Beschreibung, Vorhersage und nachhaltige Optimierung von Abläufen.

Was macht einen smarten Sensor aus?

Ein intelligenter Sensor zeichnet sich dadurch aus, dass er neben der eigentlichen Messgrößenerfassung auch die gesamte Signalaufbereitung und Signalverarbeitung übernimmt. Zu diesem Zweck ist er mit einem Mikroprozessor bzw. Mikrocontroller ausgestattet und bietet normierte Schnittstellen zur Kommunikation mit hierarchisch höheren Systemen. Diese Konstruktionsweise ermöglicht es, die komplexen Aufgaben der Sensoren ohne externe Rechner zu erledigen, was wiederum zu mehr Flexibilität, Zuverlässigkeit und einer erheblich größeren Funktionsvielfalt führt. So können Materialflüsse besser gesteuert und Wartungsprogramme in Echtzeit umgesetzt werden.

Ein mögliches Anwendungsgebiet besteht etwa darin, Überlasten zu registrieren und vor Ausfällen zu warnen, noch ehe es zum Stillstand kommt. Weiterhin sind intelligente Sensoren in der Lage, die Plausibilität von Messwerten zu prüfen und Daten unmittelbar in die Cloud zu laden. Ein grundsätzlicher Vorteil besteht dabei in ihrer einfachen Lokalisierbarkeit. So können beispielsweise Sensor-Beschädigungen nicht nur indirekt, sondern unmittelbar erkannt werden, was die Fehlersuche erleichtert und Stillstandzeiten minimiert.

Die Potenziale smarter Sensoren

Aus dieser besonderen Funktionsweise smarter Sensoren ergeben sich zahlreiche Vorteile und Chancen für die Industrie. Dabei sind vor allem die folgenden drei Aspekte hervorzuheben.

Kostensenkung:

Unternehmen mit entsprechend geschulten Mitarbeitern und angepassten Produktionsabläufen können ihre Just-in-Time-Prozesse durch den Einsatz von Sensoren deutlich verbessern. Durch den sinnvollen Einsatz von Sensoren lassen sich Wartungszeiten senken, Stückkosten und -erlöse präziser errechnen und Ausschüsse verringern.

Weiterentwicklung des Kundenservices:

Durch den gezielten Einsatz von Sensoren lassen sich Reaktionszeiten verkürzen und Chargen verkleinern. Das ermöglicht wiederum ein sehr viel schnelleres und präziseres Eingehen auf Kundenwünsche. Unter diesem Gesichtspunkt sind Sensoren immer auch ein treibender Faktor bei der Entwicklung neuer Geschäftsfelder.

Entstehung neuer Mitarbeiterprofile:

Darüber hinaus eröffnen Sensoren Industriearbeitern auch völlig neue Tätigkeitsfelder. Da einzelne Aufgaben in immer größere Kontexte eingebettet werden, werden auch die Jobs aufgewertet. So müssen etwa Lieferketten koordiniert, Simulationen optimiert oder Roboter von Industrial Data Scientists kalibriert werden. Hierfür braucht es speziell geschulte Fachkräfte.

Fazit

Smarte Sensoren sind eine wichtige Triebfeder bei der Weiterentwicklung der Automatisierungstechnik. Sie verändern nicht nur die Produktion, sondern durch veränderte Service-Intervalle auch die Wartung und durch neue Anforderungsprofile die Personalarbeit. Nicht zuletzt eröffnen sie neue Marketing-Strategien auf Basis eines detaillierten Wissens zum individuellen Anwendungsfall beim Kunden. Eine große Herausforderung wird dabei aber auf absehbare Zeit die präzise und reibungslose Integration in bestehende betriebliche Infrastrukturen sein.

Bildquellen: © Dietz Sensortechnik

Autor: Redaktion 

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