Hoe IIoT productontwerp en -fabricage transformeert

Voor het eerst geïntroduceerd door Duitse wetenschappers in 2011, het concept van de industrie 4.0, oftewel de Vierde Industriële Revolutie is gemaakt als een strategie voor de overheid.

De prioriteit lag bij flexibele massaproductie, waaronder flexibele aanpassing van producten, coördinatie van mensen, machines, apparaten en sensoren, transparantie van informatie en de mogelijkheid om beslissingen te nemen op gedecentraliseerde productiepunten.

Om Industrie 4.0 mogelijk te maken, waren nieuwe productieprocessen, technologieën, training en systemen nodig. Het industriële Internet of Things (IloT) speelt een cruciale rol bij het verbinden van de onderdelen en het mogelijk maken van gedecentraliseerde processen en besluitvorming.

Nu, 10 jaar later, hebben bedrijven vooruitgang geboekt op het gebied van productieautomatisering, intelligentie en innovatie die overal zichtbaar zijn in de end-to-end workflows van de productie.

Laten we eens kijken.

Engineering en productontwerp voor IIoT—en Digital Twin

Een nieuw product bedenken, het vervolgens bouwen en testen hoe het werkt, zijn twee verschillende dingen.

Te vaak geven technische afdelingen een productontwerp vrij, waarna een apart team van technici het ontwerp beoordeelt en productwijzigingen aanvraagt ​​op basis van hoe het product in werkelijkheid werkt. Hoewel dit iteratieve ontwerp de productkwaliteit ten goede kan komen, kosten revisies tijd en geld.

Met de virtuele digitale tweelingen van IIoT kunnen productontwerpers nu wat als virtuele representaties uitvoeren om te zien hoe producten presteren in verschillende scenario's. De digitale tweeling, een computerprogramma, injecteert real-world gegevens over een fysiek object of systeem en voert vervolgens voorspellingen of simulaties uit van hoe dat object of systeem zal werken.

Digital twin-simulaties verbeteren en herzien producten. Omdat digitale tweelingen productsimulaties zijn, kan het gebruik ervan tijdverlies op de productievloer elimineren wanneer fouten worden ontdekt en duurder zijn om te repareren.

"Realtime gegevens van de digitale tweeling laten de ontwerper in realtime "zien" hoe [product]functies worden gebruikt of genegeerd, en patronen van misbruik die te wijten kunnen zijn aan slechte documentatie", zegt W. David Stephenson, directeur van Stephenson Strategies, een IoT-adviesbureau. “Vaak kan het product digitaal worden bijgewerkt, door middel van software-updates, waardoor onderhoudsproblemen worden verminderd en de klanttevredenheid en loyaliteit wordt vergroot.

Tesla doet dit bijvoorbeeld met over-the-air software-updates.”

Automatisering, realtime zicht op de productievloer

Een centraal uitgangspunt van Industrie 4.0 is gedecentraliseerde productie.

Vanuit IT-oogpunt betekent dit dat er meer rekenkracht op afstand wordt uitgevoerd aan de randen van de onderneming en buiten centrale datacenters. Het zijn IIoT-technologieën zoals sensoren, robotica, automatisering en videostreaming die edge-productie mogelijk maken.

Op de productievloer ligt de focus op het automatiseren van productieprocessen en op inzicht in dat proces voor efficiëntie en kostenbesparingen. Vooral in repetitieve productieomgevingen, waar een enkel item, zoals een doos ontbijtgranen of een rol keukenpapier herhaaldelijk wordt vervaardigd, heeft IIoT-robotica assemblagelijnen geautomatiseerd door dezelfde bewerkingen steeds opnieuw uit te voeren, zonder afwijkingen die fouten kunnen veroorzaken.

Deze automatisering versnelt processen en kan de fabricagekosten verlagen, maar het voorbehoud is dat mensen moeten kunnen ingrijpen wanneer dat nodig is.

Dit is waar realtime zichtbaarheid van pas komt.

Sensoren die zijn ingebouwd in robotica en andere geautomatiseerde productieapparatuur geven waarschuwingen wanneer een bepaald proces of apparaat de mogelijkheid van een storing signaleert. Aangezien de waarschuwingen een probleem voorspellen voordat het zich voordoet, kan preventief onderhoud worden uitgevoerd om storingen te voorkomen.

IIoT-zichtbaarheid mogelijk gemaakt door sensor- en videostreams speelt een cruciale rol, aangezien de gemiddelde uitvaltijd voor repetitieve productie wordt geschat op $ 6.000 per uur.

Productiefabrieken zijn ook uitgerust met camera's die video streamen vanaf punten in elke fabriek. Een productiesupervisor kan, als hij/zij niet op de grond is, een productieproces observeren dat mogelijk in de problemen zit vanaf zijn of haar smartphone en onmiddellijk reageren. Apparatuur, producten en andere bedrijfsmiddelen op de productievloer en in beveiligde apparatuurkooien kunnen ook continu worden bewaakt met cameravideostreaming voor beveiligingsdoeleinden.

"Het is niet alleen voldoende om de offline analyse uit te voeren, want het doel is om een ​​probleem stroomafwaarts ruim van tevoren vast te stellen, waarvoor realtime monitoring van gebeurtenisinformatie voor kritieke componenten nodig is", zegt Evan Guarnaccia, een SAS-oplossingenarchitect bij SAS, " Het kan een kleine elektromotor zijn die, als hij een probleem heeft, over de hele linie een grotere storing veroorzaakt, of het kan een erg duur onderdeel zijn.”

Proactief IIoT met videostreaming

Vroeg IIoT was gebouwd rond sensoren, robotica en automatisering. Deze IIoT-technologieën zullen een cruciale rol blijven spelen naarmate meer productie wordt uitgevoerd in gedecentraliseerde fabrieken.

Later kunnen we meer videostreaming verwachten, waarmee supervisors en managers praktijken kunnen observeren in fabrieken waar ze fysiek niet aanwezig kunnen zijn, en proactief kunnen reageren op wat ze zien.

Historisch gezien ondervonden productie-ingenieurs uitdagingen wanneer ze probeerden met elkaar te communiceren over een productontwerp. Tegenwoordig kan een productie-ingenieur videostreamen naar een ontwerpingenieur die misschien een halve wereld verwijderd is. Op een praktische manier kan een productie-engineering een productcomplicatie in realtime aan de ontwerpingenieur demonstreren.

Dit maakt tijdige en effectievere productrevisies mogelijk - en het draagt ​​bij aan de kracht van de digitale tweeling, die ingenieurs aan zowel de ontwerp- als de productiekant van de discipline een virtuele rondleiding door het product geeft voordat een enkele chip, bout, motor of gebruiker wordt gebruikt interface is geïnstalleerd.