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Fertigung

IoE, Big Data und Industrie 4.0

Die globale verarbeitende Industrie unterliegt derzeit einer großen Veränderung, die durch die Implementierung automatisierter Technologien, erhöhte Effizienz und verbesserte Produktqualität gekennzeichnet ist.

Insgesamt bewegt sich die Industrie weg von reaktiven und hin zu proaktiven Maßnahmen. Durch die Nutzung moderner Technologie können Hersteller vorausschauend handeln und sicherstellen, dass der Betrieb für längere Zeit als je zuvor optimiert und effektiv bleibt.

Diese Verschiebung wird vor allem von zwei technologischen Entwicklungen bestimmt, die, wenn sie durch Big Data angetrieben werden, die Art und Weise der Fertigung revolutionieren können: Industrie 4.0 und das Internet der Energie.

Wie verändern diese technologischen Entwicklungen die Fertigung, wie wir sie kennen? Lassen Sie mich es erklären ...

Das Internet der Energie

Das Internet der Energie (IoE), eine Teilmenge des Internets der Dinge, bietet eine zusätzliche Schicht von Intelligenz, die zusätzlich zu Big-Data- und Industrie-4.0-Prozessen laufen kann. Der Begriff IoE bezieht sich auf die Digitalisierung von Energieressourcen und -infrastruktur. IoE erfasst und analysiert Daten aus dem intelligenten Netz sowie die Aufnahme von Geräten auf Schaltungsebene im gesamten Betrieb, wodurch eine intelligente Feedbackschleife entsteht (dadurch werden ein zuverlässiges und stabiles Energieverteilungssystem sowie reibungsfreie und äußerst profitable Nachfragereaktions- und Leistungspreis-Optimierungsmaßnahmen erzeugt). Dies ermöglicht Entscheidungsträgern neue, detaillierte Erkenntnisse über den Systemzustand und die Integrität jedes Aspekts ihrer Produktionsumgebungen.

Um dieses Konnektivitätslevel zu erreichen, muss jede Komponente innerhalb des Betriebs ständig mit dem ganzen System kommunizieren. Letztlich ist es eigentlich die Kommunikationsstruktur, die IoE zu dem macht, was es ist – mit Millionen von Sensoren, die Live-Daten nach oben und unten entlang einer Kette von zweckbestimmten Terminals melden, um sicherzustellen, dass die relevanten Informationen analysiert und auf intelligente Weise gehandhabt werden.

Infografik zur Macht des Internets der Energie.

Dieser Rahmen kann viele menschliche Anstrengungen und Geschäftsprozesse automatisieren, sodass Ziele schneller, leichter, intelligenter und mit perfekter Transparenz erreicht werden.

Durch die Überwachung der Energieaufnahme und Nutzungsmuster auf Standort-, Bereichs-, System- und Geräteebene wird ein datengesteuerter Hersteller auf eine Reihe von Auswirkungspunkten aufmerksam gemacht, die bisher nicht bekannt waren. Diese Punkte können von überdrehenden Maschinen bis zu fehlerhaften Vorwärmern, von Energieverschwendung außerhalb der Betriebszeiten oder übermäßigem Phantomlastverbrauch bis zu überladenden Motorkomponenten und von Ungleichzeitigkeiten im System bis zu unsichtbaren Sequenzen von Betriebsfehlern und menschlichen Fehler reichen.

GE Power, das rund 30% der weltweiten Stromversorgung produziert, konnte ungeplante Ausfallzeiten Berichten zufolge durch IoE-Technologie um 5% reduzieren. Darüber hinaus meldete GE Power eine Reduzierung der Fehlalarme um 75% und eine Verringerung der Instandhaltungskosten um 25%. Egal wie klein oder groß Ihr Unternehmen ist, diese Zahlen sind erheblich und summieren sich schnell.

Industrie 4.0

Industrie 4.0 ist der nächste logische Schritt in der Entwicklung von Fertigungstechnologien. Einfach gesagt ist sie die Verbindung von Informationstechnologie und Produktionsverfahren. Dies bedeutet Automatisierung, fortgeschrittene Robotik und Kommunikation zwischen Maschinen, um die Produktivität und Effizienz zu steigern, Kosten zu senken und letztlich die Bilanz zu stärken.

Aber Industrie 4.0 geht weit über die Automatisierung hinaus. Die Werksgeräte, die den Großteil des Industrie-4.0-Ökosystems ausmachen, sind nicht nur vernetzt und kommunikativ, sie sind „intelligent“. Die Geräte der vierten industriellen Revolution nutzen drahtlose Sensoren – entweder integriert oder nachgerüstet – um Daten aus ihrer Umgebung zu erfassen, zu analysieren und darauf zu reagieren. An dieser Stelle bilden Big Data und Industrie 4.0 eine Synergie.

Einem Bericht von 2015 von Accenture zum Internet der Dinge für die Industrie zufolge wird geschätzt, dass Big Data und Industrie 4.0 bis 2030 rund 14,2 Billionen $ (12,10 Billionen €) zur Weltwirtschaft beitragen könnten – dank ihrer Fähigkeit, die Produktivität zu steigern, die Betriebskosten zu senken und die Produktqualität zu verbessern.

Industrie 4.0

Dies sind nur einige der Vorteile, die Hersteller erwarten können:

  • Gesteigerte Wettbewerbsfähigkeit: Hersteller haben zuvor Outsourcing genutzt, um die Lohnkosten niedrig zu halten und wettbewerbsfähig zu bleiben. Industrie 4.0 hält nicht nur die Lohnkosten niedrig – intelligente, automatisierte Prozesse erfordern weniger menschliche Bediener – sondern verbessert auch die Effizienz des Prozesses insgesamt. Das Ergebnis ist ein flexibleres, wettbewerbsfähigeres Unternehmen.
  • Erhöhte Produktivität: Rund-um-die-Uhr-Automatisierung und umfassende, detaillierte Einblicke in den gesamten Fertigungsprozess gewährleisten eine höhere Produktivität. Mithilfe von Algorithmen des maschinellen Lernens können Ihre Produktionsanlagen besser, länger, zu niedrigeren Kosten und mit weniger Ausfallzeiten laufen.
  • Bessere Verwaltung und Archivierung von Datensätzen: Ein Nebenprodukt der Erfassung und Katalogisierung großer Datenmengen besteht darin, dass die Hersteller Zugriff auf alle notwendigen Informationen für den internen Betrieb, die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und verbraucherorientierte Transparenz haben.
  • Verbesserungen bei Unternehmensstrukturen und Geschäftsbeziehungsmanagement: Zusätzliche Daten stellen auch eine große Chance dar. Hersteller können die Informationen direkt an Marktforschungs- und Analyseunternehmen verkaufen, die ihre Datensätze verstärken und ihre Ergebnisse verbessern möchten. Alternativ können sie die erfassten Informationen zur Neustrukturierung von Vereinbarungen mit ihren Lieferanten verwenden.

Da die intelligente Fertigung zunehmend generalisierte Anlagenstrukturen für hyperspezialisierte Funktionen zulässt, ist es sinnvoll für alle Beteiligten, mehr Produktionsverantwortlichkeiten in der Lieferkette weiter nach oben zu verschieben. Es ist eine Chance für die Anbieter, ihre Marktanteile und ihren Mehrwert zu erhöhen und gleichzeitig einen Teil der Kapitallast von kleineren nachgelagerten Herstellern zu nehmen und es ihnen zu ermöglichen, sich auf ihre Kernkompetenzen zu konzentrieren.

Da Daten jetzt allgegenwärtig in der Lieferkette vorhanden sind, gibt es auch zusätzliche Kontrolle. Dies ist eine weitere Gelegenheit für gewiefte Geschäftsleute, ihr intern aufgebautes Know-how für externe Zwecke zu verpacken und verkaufen. Zum Beispiel bietet Walmart seinen Lieferanten Hilfe beim Verfolgen und Einschränken der CO2-Emissionen und des Energieverbrauchs an.

Einfach ausgedrückt steigen die Monetarisierungsmöglichkeiten exponentiell mit den Daten.

IoE-fähige Industrie 4.0

Die großen Errungenschaften der modernen Fertigungsstätte – egal, ob es um mehr Automatisierung, prospektive Instandhaltung, gesteigerte Effizienz oder verbesserte Produktqualität geht – gehen fast immer auf eine winzige Komponente zurück: den Sensor.

Infografik: Symbole zur Demonstration des Internets der Energie.

Mit diesem Stück Technologie erhalten Hersteller Einblick in die operativen Prozesse, die zuvor möglicherweise verstanden wurden, aber schwer zu kontrollieren sind, solange nichts komplett schiefläuft. Durch das Nutzen dieser riesigen Datenmengen ermöglichen drahtlose Sensoren eine intelligentere, agilere Entscheidungsfindung.

Diese Sensoren erfassen und übertragen kontinuierlich detaillierte Daten, die letztlich Aufschluss über die Funktionalität des Systems geben und Entscheidungsträgern ermöglichen, Verbesserungsmöglichkeiten zu identifizieren. Ob es sich um die Erkennung von Maschinen im Leerlauf oder von Problemen wie Leckagen handelt, Sensoren ermöglichen es Herstellern, Probleme frühzeitig zu erkennen und im Rahmen von Instandhaltung, Reparaturen oder Upgrades zu korrigieren – bevor sie die Produktivität beeinträchtigen.

Das ultimative Ziel ist natürlich eine optimierte Produktion. Das Vereinen der Vorteile von Internet der Energie, Big Data und Industrie 4.0 sorgt für eine höhere Verfügbarkeit. Geplante und ungeplante Instandhaltung können auf einer prospektiven Grundlage erfolgen, um sicherzustellen, dass die Instandhaltungsarbeiten immer und nur dann durchgeführt werden, wenn sie erforderlich sind und wenn sie die geringsten Störungen im Betrieb verursachen.

Auf ähnliche Weise können Pannen schon bald der Vergangenheit angehören, und die Fabrikhalle kann in eine Symphonie perfekt orchestrierter Bewegungen verwandelt werden. Ressourcen müssen für die Instandhaltung oder die Stilllegung natürlich weiterhin offline geschaltet werden, aber die Produktion wird nie angehalten.

Eine unterdurchschnittliche Leistung der Maschinen wird ebenfalls intelligent und methodisch eliminiert, ohne dass es Beeinträchtigungen des laufenden Betriebs gibt. Ob durch verstärkte Energienutzung, erhöhte Durchlauftemperaturen oder andere Anomalien, das Internet der Energie identifiziert und korrigiert Ressourcen, die nicht ihre volle Leistung bringen. Keine Störung, egal wie klein, bleibt unbemerkt.

Kurz gesagt, durch die Zusammenführung der Kräfte von IoE, Big Data und Industrie 4.0 werden der ROI maximiert und die Effizienz Ihrer Fertigung optimiert. Es geht um die intelligenten, vernetzten Systeme, die auf reale Bedingungen und Entwicklungen reagieren. Indem Konnektivität, Synchronizität und Intelligenz der nächsten Generation in die Fertigung eingebracht werden, sind bessere Prozesse, schnellere Problemlösungen und Produkte höherer Qualität möglich – und das zu niedrigeren Kosten.

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