Waarom traceerbaarheid een essentiële basis is voor IIoT-enabled productiesystemen

Industrial Internet of Things (IIoT)-technologieën kunnen leiden tot een dramatische toename van de productiekwaliteit en doorvoer, maar het zijn vaak niet de plug-and-play-oplossingen die veel bedrijven in de productiesector mogen verwachten. Om het meeste uit een IIoT-oplossing te halen, moeten fabrikanten de aard van hun activiteiten grondig begrijpen en investeren in een robuust, realtime traceerbaarheidssysteem om relevante gegevens op een proactieve en systematische manier te verzamelen.

Traceerbaarheidssystemen maken gebruik van identificatiemethoden zoals barcodes en radiofrequentie-identificatie (RFID) om gegevens te verzamelen en te analyseren over de beweging van onderhanden werk en afgewerkte goederen door de fabriek en de toeleveringsketen. Ooit een relatief simplistische methode voor het volgen van producten en componenten, is traceerbaarheid nu uitgegroeid tot een krachtige strategie voor het optimaliseren van productiviteit, kwaliteit en merkreputatie binnen de productie door producten te koppelen aan procesparameters en input van grondstoffen.

Van eenvoudige producttracking tot uitgebreide proceszichtbaarheid

De transformatie van traceerbaarheid in de loop van de tijd - van het eenvoudig lezen van streepjescodes van afzonderlijke onderdelen en producten tot systemen die een diepgaand onderzoek naar knelpunten en kwaliteitsproblemen mogelijk maken - biedt een verscheidenheid aan manieren om deze alomtegenwoordige productiepraktijk voor te stellen. Omron heeft deze veranderingen opgedeeld in vier algemene fasen, met als hoogtepunt de Traceability 4.0-fase, die track-and-trace-oplossingen op een lager niveau combineert met geavanceerde Industry 4.0- en IIoT-technologieën.

Traceerbaarheid 1.0 gaat over het automatisch identificeren van producten om nauwkeurigheid en efficiëntie te stimuleren. De mogelijkheid om een ​​onderdeel te markeren en het vervolgens te volgen met behulp van barcodelezers was baanbrekend en deze strategie heeft de productie-efficiëntie en nauwkeurigheid verbeterd tijdens de verwerking van grote aantallen discrete items of transacties.

Traceerbaarheid 2.0 gaat over het beheren van voorraden en het voldoen aan de behoeften van de samenleving. Fabrikanten erkenden aanvullende toepassingen voor streepjescodes, met name de mogelijkheid om materialen binnen de productiefaciliteit en door de hele toeleveringsketen te volgen. Deze strategie heeft gerichte productterugroepingen mogelijk gemaakt, de kosten van kwaliteitsverbeteringen verlaagd en het consumentenvertrouwen vergroot.

Traceability 3.0 gaat over de optimalisatie van de productie en beveiliging van de toeleveringsketen door te focussen op alle grondstofcomponenten en subcomponenten die nodig zijn om een ​​product te bouwen, evenals het eindproduct met een gecodeerd serienummer. Dit helpt de authenticiteit van het product te waarborgen en biedt een sterke basis voor programma's tegen namaak.

Traceability 4.0 is de combinatie van al het bovenstaande, samen met machine- en procesparameters om het hoogste niveau van kwaliteit, productiviteit en algehele effectiviteit van de apparatuur (OEE) te bereiken. Hoewel sommige fabrikanten Traceability 4.0 hebben omarmd, vertegenwoordigt het voor de meesten de toekomst. Degenen die de strategie volgen, stijgen naar de voorgrond van productie en merkbescherming.

Het is deze laatste — en cumulatieve — fase van traceerbaarheid waarin IIoT volledig wordt ondersteund en functioneel wordt. Met de soorten data die Traceability 4.0 met zich meebrengt, kunnen fabrikanten eenvoudig een verscheidenheid aan productiegerelateerde vragen beantwoorden, zoals welke machine op welk moment aan welk product werkte en wie de machine op dat moment bedient. De mogelijke diagnostische en procesanalysescenario's zijn vrijwel onbeperkt en er ontstaan ​​op veel gebieden substantiële verbeteringen wanneer de relevante machine- en procesgegevens systematisch worden verzameld.

Productiebeslissingen sturen

IIoT-oplossingen slaan in feite een brug tussen de processen op een lager niveau op de fabrieksvloer en de overkoepelende bedrijfsdoelen. Het belangrijkste ingrediënt in deze holistische kijk op de productieactiviteiten van een bedrijf zijn gegevens, die worden verkregen, georganiseerd en gebruikt door middel van een traceerbaarheidssysteem. Bij het implementeren van een traceerbaarheidssysteem moeten de volgende vragen in overweging worden genomen om de vereisten te helpen definiëren.

• Hoe wordt bevestigd dat upstreamcomponenten of grondstoffen conform zijn op basis van informatie die is gecodeerd in een streepjescode, RFID-tag of andere identificatie?

• Door welk proces beweegt een bepaald onderdeel tijdens de productie?

• Welke productietooling, procesparameters en testscripts moeten worden gebruikt bij het uitvoeren van een specifieke processtap voor een bepaald artikel in een flexibele productieomgeving?

• Welke componenten worden gebruikt op een specifieke subassemblage?

• Welke gegevens moeten bij elke processtap worden verzameld en hoe moeten die gegevens beschikbaar worden gemaakt voor MES- of historici-toepassingen op een hoger niveau?

• Welke realtime beslissingen kunnen worden genomen op basis van verzamelde gegevens?

Wanneer fabrikanten een traceerbaarheidssysteem implementeren dat rekening houdt met de bovenstaande factoren, kunnen ze steeds complexere en delicatere processen ondersteunen. Uiteindelijk zullen zelfs de meest elementaire componenten, zoals deurschakelaars of naderingssensoren, geschikt zijn voor netwerken. Assemblageverificatie, kwaliteitsborging en stuklijstcontrole kunnen allemaal effectief worden geoptimaliseerd met een Traceability 4.0-strategie die gebruikmaakt van slimme productietechnologieën zoals IO-Link-compatibele sensoren.

IO-Link is een recente innovatie die ten grondslag ligt aan veel "slimme" apparaten om een ​​verbinding te bieden tussen de sensor/actuator en een interfacemodule die helpt om meer informatie van de sensoren zelf te verzamelen dan een eenvoudige AAN/UIT-meting. Proceswaarden, parameters en diagnostische berichten kunnen nu worden uitgewisseld, waardoor de pool van beschikbare informatie wordt uitgebreid en een breed scala aan procesopties mogelijk is.

Slimme componenten leveren niet alleen meer gegevens om mee te werken, ze helpen ook de kosten van machineconstructie en algemeen onderhoud te verlagen door over te schakelen van een traditionele directe draadoplossing naar een netwerkoplossing voor de afzonderlijke componenten van hun apparatuur. Met slimme componenten op een netwerk is vervanging van defecte apparaten letterlijk plug-and-play en sommige OEM's hebben gemeld dat de bedradingskosten tot 38% zijn gedaald.

Wat biedt de toekomst voor traceerbaarheid en IIoT?

Kunstmatige intelligentie (AI) wordt steeds vaker gebruikt om nieuwe aspecten van productie te ondersteunen. Het gebruik van deze algoritmen in de cloud om processen te bewaken en te ondersteunen is niet nieuw, maar fabrikanten beginnen AI uit de cloud te halen en op de machine te duwen om de productie op een specifieke machine in realtime te beïnvloeden. Als onderdeel van een traceerbaarheidssysteem kan het trends identificeren wanneer er te veel variabelen zijn om expliciet te programmeren.

Dat gezegd hebbende, is het belangrijk om in gedachten te houden wat AI doet en wat het niet doet. Het is in feite een geavanceerde manier om gegevens te kraken en daarom is menselijke expertise vereist om te bepalen welke gegevens moeten worden gebruikt en hoe deze moeten worden gebruikt. Algoritmen laten functioneren als een 'zwarte doos' zonder een goed begrip van de fijne kneepjes van de productielijn is misschien geen recept voor een ramp, maar het is ook geen recept voor succes. Fabrikanten moeten begrijpen wat voor soort informatie ze voor elk proces verzamelen en waarom die informatie belangrijk is.

Dit is in wezen de reden waarom er rekening moet worden gehouden met een duidelijke traceerbaarheidsstrategie voor elke fabrikant die IIoT-technologieën gebruikt. Traceerbaarheid is per definitie een manier om gegevens op de fabrieksvloer in realtime te verzamelen en te organiseren. Als deze gegevens lukraak worden verzameld met minimaal begrip van het belang ervan, is dat geen effectieve traceerbaarheid en is het geen werkbare basis voor het implementeren van slimme productieoplossingen. Slimme productie met IIoT vereist een goed georganiseerde traceerbaarheidsoplossing.

Hoe meer inzicht fabrikanten hebben in hun processen, hoe dichter ze bij het uiteindelijke doel van plug-and-play IIoT-oplossingen komen op basis van specifieke, gerichte behoeften. Dit zijn het soort hiaten dat AI het meest effectief opvult. Hoewel het bouwen van een robuust, realtime Traceability 4.0-systeem dat de architectuur van de productielijn echt weerspiegelt, een ontmoedigende taak kan zijn, maar het is geen ondankbare. De immense waarde van een dergelijke onderneming zal blijken uit het gemak waarmee gegevens kunnen worden gemanipuleerd om inzichten te bieden.

Dit artikel is geschreven door Felix Klebe, Marketing Manager – Sensor and Advanced Sensing, Omron Automation Americas, Hoffman Estates, IL. Voor meer informatie, bezoek hier .