Hoe draadloze energie de productie transformeert

Moderne fabrieken gaan in een ongekend tempo draadloos. In een revolutie die sommigen "Industrie 4.0" noemen, implementeren fabrieken industriële internet-of-things (IIOT)-technologieën die realtime, gegevensgestuurde methoden en strategieën mogelijk maken. En op de fabrieksvloer is draadloze technologie gangbaarder en winstgevender dan ooit tevoren.

Maar met nieuwe vormen van integratie komen ook nieuwe uitdagingen. Naarmate IIoT-technologieën steeds gewoner worden, moeten fabrikanten een andere reeks problemen oplossen. Deze nieuwe apparaten hebben stroom nodig en het is niet altijd duidelijk hoe deze stroom op een effectieve manier kan worden geleverd. Om deze uitdaging aan te gaan en de Industrie 4.0-revolutie tot een hoogtepunt te brengen, schakelen fabrieken over op draadloos opladen over lange afstanden.

Dynamische eisen

Naarmate gegevens en analyses steeds belangrijker worden voor de productie, zetten een groeiend aantal fabriekseigenaren apparaten en technologieën in om de efficiëntie, snelheid en kwaliteit te maximaliseren. Velen vertrouwen op een van de volgende zaken:

• Activatrackers. Productie- en distributiecentra kunnen grote, uitgestrekte complexen zijn. Het kan dus een uitdaging zijn om te allen tijde te weten waar de voorraad zich bevindt. Asset trackers zijn kleine apparaten die zijn ontworpen om dit probleem op te lossen en gebruikmaken van intuïtieve, onopvallende technologie. Met een activatracker kan een fabrikant op elk moment direct bepalen waar de bijgehouden artikelen zich bevinden.
• Handscanners. Deze apparaten worden door teamleden gebruikt om items te scannen terwijl ze door het productieproces gaan:ontvangst, assemblage, QA, verzending, enz. Handscanners zijn ontworpen om flexibel te zijn en kunnen worden geprogrammeerd om voor tal van doeleinden te scannen.
• IIoT-sensoren. Moderne productiesystemen gebruiken een verscheidenheid aan sensoren om hun primaire functies uit te voeren. Deze sensoren kunnen bijvoorbeeld factoren als druk of temperatuur, de activiteit van een vorkheftruck of de snelheid van een robotarm bewaken. In sommige gevallen zijn deze sensoren rechtstreeks in apparaten ingebouwd. Op andere momenten kunnen sensoren later worden bevestigd voor meer flexibiliteit.
• Mobiele werkstations. In veel productieomgevingen kunnen teamleden worden toegewezen aan flexibele, verplaatsbare werkstations. Elk werkstation, vaak inclusief in hoogte verstelbare werkoppervlakken, kan worden aangepast om de tools, integraties en functies te bieden die nodig zijn voor dagelijkse taken.

Door gebruik te maken van draadloze IIoT-technologieën kunnen deze verschillende apparaten naadloos communiceren. "Het gaat niet alleen om de sensoren en de gegevensgeleiding", zegt Steven Martin, Chief Digital Officer of Power bij General Electric. "Het gaat erom de waarde te begrijpen en vervolgens beslissingen te nemen over hoe die hardware te optimaliseren op basis van de economische realiteit."

Flexibele kracht

Er is één universele vraag op de fabrieksvloer:stroom. Het was inderdaad pas met de komst van stoommachines dat fabrieken zelf een gebruikelijke manier van bouwen werden. Hoewel de krachtbron is veranderd, is hetzelfde concept van toepassing.

De overgrote meerderheid van deze IoT-apparaten is draagbaar en flexibel. Fabrikanten kunnen de apparaten plaatsen waar ze ze nodig hebben of ze in de hand houden, afhankelijk van de situatie. Om deze apparaten van stroom te voorzien, gebruiken fabrieksvloeren hoogrenderende batterijen als oplossing, of proberen ze draden en netsnoeren te leiden.

Maar na verloop van tijd hebben zelfs krachtige batterijen deze merkbare nadelen:

• Kosten. Veel fabrikanten hebben mogelijk een aanzienlijk aantal apparaten, van handscanners tot activatrackers. Als elk apparaat een nieuwe set vervangende batterijen nodig heeft, kunnen de kosten van die batterijen astronomisch worden.
• Stilstand. Batterijen moeten worden vervangen of opgeladen. Wanneer dit gebeurt, kan het apparaat in kwestie niet in gebruik zijn, wat aanzienlijke alternatieve kosten met zich meebrengt.
• Beperkte kosten. Zelfs de batterij met het hoogste rendement kan maar zo snel zoveel stroom leveren. Als u op deze beperkte lading moet vertrouwen, kunnen de mogelijkheden van apparaten worden beperkt. Een fabrikant kan mogelijk niet volledig profiteren van IoT op hun fabrieksvloer die alleen op batterijstroom werkt. En apparaten die zijn ontworpen om uitsluitend op batterijen te werken, hebben mogelijk niet de mogelijkheden die moderne productie vereist. Een fabrikant kan bijvoorbeeld willen dat een sensor elk kwartier informatie meldt, maar batterijbeheer kan de overdracht van gegevens beperken tot eenmaal per 60 minuten. Dat kan van invloed zijn op de algehele efficiëntie van de assemblagelijn of op de effectiviteit van een datagestuurde aanpak.

Sommige fabrikanten hebben alternatieve energiebronnen gebruikt om deze energieproblemen te verlichten. De meest populaire optie tot nu toe zijn zonnepanelen, maar zelfs deze heeft enkele grote nadelen. Ten eerste kunnen zonnepanelen maar zoveel energie halen uit elektrische verlichting. Ten tweede wordt de grootte van de panelen meestal beperkt door het oppervlak van het apparaat dat ze moeten voeden (apparaten die steeds compacter worden).

Draadloze stroom biedt een oplossing

Een groeiend aantal fabrikanten wendt zich tot een innovatieve technologie om dit probleem op te lossen:draadloze voeding op lange afstand. Door energie te gebruiken die op afstand wordt uitgezonden, kunnen moderne draadloze oplaadsystemen met groot bereik een breed scala aan apparaten veilig en efficiënt van stroom voorzien - zonder de productieprioriteiten te verstoren - en het volledige potentieel van Industrie 4.0 te ontketenen.

Hier is hoe de technologie werkt. Masterzenders worden periodiek in de fabriek of werkplaats geïnstalleerd. Elk apparaat dat stroom nodig heeft, kan vervolgens via een eenvoudige draadloze stroomontvanger op dit oplaadnetwerk worden aangesloten.

Er zijn verschillende kandidaat-technologieën voor draadloze energie over lange afstanden, maar een veelbelovende is het gebruik van infrarood licht. Deze onzichtbare energiebron kan veilig en efficiënt een aanzienlijk vermogen op afstand leveren en biedt verschillende belangrijke voordelen voor fabrikanten:

• Lange afstand. Het laadsignaal kan over een fabrieksvloer of groot magazijn worden verzonden.
• Veiligheid. Omdat infrarood licht veel voorkomt in de natuur en in alledaagse apparaten zoals tv-afstandsbedieningen, is het veiligheidsprofiel uitstekend:zinvolle energieniveaus kunnen worden verzonden terwijl het ruim binnen de veiligheidslimieten voor consumenten en bedrijven blijft.
• Kracht. Omdat draadloze stroom oneindig veel energie levert, kunnen fabrikanten apparaten gebruiken die meer stroom vragen, de rapportagesnelheid verhogen, lokale sensorintelligentie toevoegen en vele andere functies.
• Integratie. IIoT-apparaten zijn ontworpen om de productie op een aantal manieren te ondersteunen en zijn vooral handig voor het verzamelen en gebruiken van gegevens. Maar dat kan lastig zijn als batterijen of bedrade voedingen in de weg zitten. Draadloze technologie met groot bereik kan eenvoudig in bestaande systemen worden geïntegreerd, waardoor de installatie voor elke fabrikant eenvoudig is.
• Flexibiliteit. Anders dan wanneer ze zijn aangesloten op statische kabels, kunnen sensoren vrij bewegen binnen de onderneming en ontvangen ze vrijwel overal energie.

De voordelen van draadloos opladen

Voor fabrikanten die hun proces slank, flexibel en winstgevend willen houden, biedt draadloos opladen verschillende krachtige voordelen, waaronder:

• Tijd en geld bespaard. Het vervangen van batterijen kost tijd en geld - niet alleen in termen van alternatieve kosten (een apparaat dat vervangen moet worden, draagt ​​niet bij aan het fabricageproces), maar ook gewoon in termen van absolute kosten. Draadloos opladen helpt beide drastisch te verminderen.
• Grotere flexibiliteit. Apparaten die draadloos opladen gebruiken, kunnen fabrikanten een aanzienlijke boost geven in wendbaarheid en aanpasbaarheid. Apparaten worden bijvoorbeeld niet beperkt door de nabijheid van een oplaadpunt of een zwak draadloos signaal. Met draadloos opladen kunnen apparaten overal in het zicht van de oplaadzender worden geplaatst en toch stroom krijgen. Dit betekent dat fabrikanten apparaten kunnen plaatsen op basis van hun assemblagebehoeften en -processen.
• Sensormogelijkheden toegevoegd. Veel apparaatmogelijkheden zijn beperkt vanwege het stroomverbruik. Door draadloos opladen op lange afstand te introduceren, kunnen fabrikanten investeren in sensoren met meer mogelijkheden. Soms betekent dit de mogelijkheid om de temperatuur, druk of stroom vaker te volgen. In andere situaties kan het eenvoudigweg een groter bereik of meer integratie betekenen. Dat soort prestaties vereist echter stroom en draadloos opladen kan de nodige energie produceren om de prestaties te verbeteren.

Met draadloos opladen over een groot bereik kunnen fabrikanten zich concentreren op het gebruik van IIoT om te innoveren - en fabrieksvloeren aan te passen voor een datagestuurde toekomst.

Yuval Boger is Chief Marketing Officer bij Wi-Charge.