Neue Technologien in der Praxis Die automatisierte Fabrik: eine neue Ära der Fertigung

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Die Fertigungslandschaft befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel, der vor allem durch die rasche Einführung der industriellen Automatisierung vorangetrieben wird. Von traditionellen Fliessbändern bis hin zu hochgradig vernetzten, datengesteuerten Fabriken – die Automatisierung revolutioniert die Art und Weise, wie Produkte hergestellt werden.

Mehrere Faktoren beschleunigen die Einführung der Automatisierung in der Fertigung, darunter:

• höhere Effizienz und Produktivität: Durch die Automatisierung können die Arbeitskosten erheblich gesenkt, die Produktionsgeschwindigkeit erhöht und die Ausfallzeiten minimiert werden.

• verbesserte Qualität und Konsistenz: Automatisierte Systeme können eine gleichbleibende Produktqualität liefern und so Fehler und Nacharbeit reduzieren.

• erhöhte Flexibilität: Moderne Automatisierungstechnologien ermöglichen es den Herstellern, sich schnell an veränderte Marktanforderungen und Produktvarianten anzupassen.

• datengestützte Entscheidungsfindung: Die Automatisierung erzeugt grosse Datenmengen, die analysiert werden können, um Prozesse zu optimieren, die Effizienz zu verbessern und potenzielle Probleme zu erkennen.

• Mangel an Arbeitskräften: In vielen Regionen ist die Verfügbarkeit von qualifizierten Arbeitskräften begrenzt, sodass die Automatisierung eine praktikable Lösung darstellt.

Neue Technologien gestalten die Zukunft

Bei DigiKey haben wir die Auswirkungen verschiedener Technologien auf die Zukunft der Fertigung genau beobachtet. Robotik, künstliche Intelligenz, das Internet der Dinge und Augmented Reality läuten eine neue Ära der Fertigung ein.

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Robotik: Moderne Robotersysteme können Aufgaben mit grösserer Präzision und Komplexität als je zuvor ausführen. Kollaborative Roboter (Cobots), autonome mobile Roboter (AMRs) und fahrerlose Transportsysteme (AGVs) werden weiter an Popularität gewinnen. AMRs ermöglichen die Arbeit in engen Räumen, in denen giftige Chemikalien und schwere Maschinen eine Gefahr für Menschen darstellen können. Durch den Einsatz von Sensoren, maschineller Bildverarbeitung und künstlicher Intelligenz sind AMRs in der Lage, die Umgebung genau und völlig unabhängig von menschlicher Kontrolle zu navigieren. AGVs sind eine hervorragende Lösung für den Materialtransport in Lagern und Vertriebseinrichtungen. Sie bewegen sich auf vorprogrammierten Bahnen durch Softwareprogrammierung und den Einsatz von Sensoren wie LiDAR. AGVs sind für Aufgaben wie das Bewegen von Paletten oder das Entfernen von Müll ausgelegt.

Cobots gibt es schon seit einiger Zeit. Es handelt sich dabei um Roboter, die in Anwesenheit ihrer menschlichen Gegenstücke arbeiten sollen. Sie übernehmen niedere und sogar gefährliche Aufgaben, um Menschen für kompliziertere Aufgaben zu entlasten. Cobots sind mit einer Reihe von Sensoren ausgestattet, um die Anwesenheit von Personen oder Hindernissen zu erkennen. Mithilfe von Laserscannern reduzieren die Cobots die Geschwindigkeit in vorher festgelegten Bereichen, um die Sicherheit der Arbeiter zu gewährleisten.

Künstliche Intelligenz (KI): KI hat die ganze Welt im Sturm erobert und wird zur Optimierung von Produktionsprozessen, zur Vorhersage von Anlagenausfällen und zur Verbesserung der Qualitätskontrolle eingesetzt. Wir beobachten, dass KI zur Programmierung von SPSen und Robotern eingesetzt wird, um genaue Prognosen für die Produktionsplanung zu erstellen und vieles mehr.

In den letzten Jahren haben wir beobachtet, dass die Technologie der digitalen Zwillinge in den Fabriken immer beliebter wird. Digitale Zwillinge geben Herstellern die Möglichkeit, ihre gesamte Fabrik in einer simulierten Umgebung genau zu betrachten. Dies gibt den Herstellern die Möglichkeit, zu sehen, wie sich Änderungen in der Programmierung auf die reale Produktion auswirken würden, wodurch sich die Entwicklungs- und Testzeit verkürzt und die Ergebnisse verbessert werden. KI kann die Genauigkeit und den Realismus digitaler Zwillinge verbessern, indem sie computerbasierte Bildverarbeitung, maschinelles Lernen und Deep Learning zur Analyse von Daten aus Sensoren, Kameras und anderen Quellen einsetzt.

KI kann auch realistische 3D-Modelle von physischen Objekten und Umgebungen mithilfe von generativen adversen Netzen (GANs) und anderen Techniken erzeugen. Mithilfe von KI können digitale Zwillinge Simulationen und Szenarien durchspielen, um Performance, Effizienz und Nachhaltigkeit zu optimieren. KI kann digitalen Zwillingen auch dabei helfen, aus ihren eigenen Erfahrungen zu lernen, sich an veränderte Bedingungen anzupassen und auf der Grundlage der Daten und Ergebnisse der Simulationen Erkenntnisse und Empfehlungen zu geben.

Internet der Dinge (IoT): Vernetzte Geräte und Sensoren ermöglichen die Echtzeit­überwachung von Produktionsprozessen, erleichtern die vorausschauende Wartung und verbessern die Gesamteffizienz. Die Ausbreitung des IoT hat auch einige der innovativsten Sensortechnologien auf dem Markt hervorgebracht. Und das Internet der Dinge (IoT) treibt diese Sensortechnologien und die Vernetzung weiter voran, was letztlich zu einem besseren Endprodukt führt.

Vorausschauende Wartung gibt es schon sehr lange, aber in den letzten Jahren ist der Bedarf an der Erfassung von Daten aus allen Bereichen des industriellen Fertigungsprozesses enorm gestiegen. Jeder Schritt auf dem Weg eines hergestellten Produkts wird analysiert. Sensoren überwachen Vibrationen, Temperaturen, Geräusche, Feuchtigkeit usw., um Ausschuss und Ausfälle zu verringern, indem sie sicherstellen, dass eine Anlage mit höchster Effizienz arbeitet.

Zustandsüberwachungssysteme melden, wenn ein Lager oder ein Motor das Ende seines Lebenszyklus erreicht. Vorbei sind die Zeiten, in denen ein Techniker zur planmässigen Routinewartung eines Motors geschickt wurde, nur weil der Kalender dies vorschrieb. Mit der Möglichkeit, jeden Aspekt der Leistung dieses Motors zu überwachen, wissen wir jetzt genau, wann er ausfallen wird und wann wir einen Ersatz bestellen sollten. Das bedeutet, dass es seltener zu Ausfällen oder Produktionseinschränkungen kommt und der Durchsatz der Anlage so wenig wie möglich beeinträchtigt wird.

Augmented Reality (AR): AR, eine der am schnellsten wachsenden immersiven Technologien, kann Arbeitnehmern Informationen und Anweisungen in Echtzeit liefern und so die Produktivität steigern und Fehler reduzieren. Letztes Jahr habe ich auf einer Messe gesehen, wie ein Elektriker mithilfe von AR ein Problem in einem Schrank diagnostizierte und die Reparatur durchführte. Die AR gab dem Elektriker eine Schritt-für-Schritt-Anleitung und ermöglichte es ihm, den Schrank in kürzester Zeit wieder in Betrieb zu nehmen. Immersive Technologien wie die virtuelle Realität (VR) können auch auf andere Weise eingesetzt werden, z. B. bei der Schulung von Arbeitnehmern in den Bereichen Fabrikbetrieb und Wartung. Dies trägt dazu bei, die Zeit bis zur Erlangung der Kompetenz zu verkürzen und ein hohes Mass an Fähigkeiten, Betriebswissen und Situationsbewusstsein zu vermitteln.

Nutzung neuer Technologien: Beispiele aus der Praxis

In der neuen Staffel der Videoserie «Fabrik der Zukunft» hat sich DigiKey mit erstklassigen Herstellern wie Siemens und Banner Engineering zusammengetan, um die Produkte und Technologien zu erforschen, die die Fabrik von heute prägen und sie in die Zukunft führen.

Ein Team von DigiKey hat Siemens bei LIFT Technologies in Detroit, Michigan, besucht. Dort ist zu sehen, wie die Technologie des digitalen Zwillings zur Optimierung des Fertigungsprozesses eingesetzt wird. Anhand von Echtzeitsimulationen und -analysen ist zu sehen, wie die digitale Transformation des Fertigungsprozesses es den Herstellern ermöglicht, neue Effizienzen zu schaffen, um die Produktion zu steigern und gleichzeitig Fehler und Abfall zu reduzieren.

Beim anschliessenden Besuch am Hauptsitz von Banner Engineering in Minneapolis, Minnesota, erfuhr das Team mehr über den Fortschritt des IIoT (Industrielles Internet der Dinge) und die Rolle, die es bei der Kommunikation in der Fabrikhalle spielt. Bei Banner Engineering war zu sehen, wie Maschine- zu-Maschine-Kommunikation die Gesamt­effizienz verbessert und die Langlebigkeit der mechanischen Anlagen erhöht, wodurch die Investitionen der Hersteller geschützt werden. Banner Engineering entwickelt sofort einsatzbereite Lösungen mit Plug-and-Play-Designs, die die Einführung für den Kunden noch einfacher machen als je zuvor.

Der Aufstieg der industriellen Automatisierung

Bei der Erkundung der Technologien, die die automatisierte Fabrik von morgen prägen werden, wird deutlich, dass sich die Fertigungslandschaft in einem seismischen Wandel befindet. Die industrielle Automatisierung, die durch Fortschritte in den Bereichen Robotik, KI, IoT und AR vorangetrieben wird, ist im Begriff, die Art und Weise, wie Produkte hergestellt werden, neu zu definieren. Auch wenn es Herausforderungen wie Anfangsinvestitionen und Arbeitsplatzverlagerungen gibt, machen die langfristigen Vorteile wie höhere Effizienz, verbesserte Qualität und grössere Flexibilität die Automatisierung zu einer überzeugenden Wahl für Hersteller, die auf dem globalen Markt wettbewerbsfähig bleiben wollen. Die Partnerschaften mit Siemens und Banner Engineering sollen zeigen, dass die Zukunft der Fertigung durch eine Konvergenz von Technologie und Innovation gekennzeichnet ist. Digitale Zwillinge und IIoT verändern die Fabrikhalle und ermöglichen es Herstellern, Prozesse zu optimieren, Kosten zu senken und die Produktqualität zu verbessern. Durch die Nutzung dieser Technologien können Unternehmen neue Möglichkeiten erschliessen, ihren Gewinn steigern und sich im Zeitalter der automatisierten Fabrik für nachhaltiges Wachstum positionieren. Wir bei DigiKey wissen, wie wichtig es ist, die richtigen Produkte zur Verfügung zu haben, um Automatisierung und Innovation zu ermöglichen. Unsere Produkte sind bereit, jederzeit in die ganze Welt versandt zu werden. Wir erleichtern unseren Kunden die Geschäftstätigkeit, was dem gesamten DigiKey-Team wichtig ist. Weitere Informationen, Ressourcen und Produkte zur Automatisierung finden Sie unter www.digikey.de/automation.

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