Traceerbaarheid: De sleutelbasis voor IIoT-ingeschakelde productiesucces

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

Traceerbaarheidssystemen maken gebruik van identificatiemethoden zoals barcoding en radio-frequency identification (RFID) om data te verzamelen en te analyseren over de verplaatsing van works-in-process en afgewerkte goederen door de fabriek en toeleveringsketen. Een ooit relatief simpele methode voor het tracken van producten en componenten, is traceerbaarheid nu geëvolueerd tot een krachtige strategie voor het optimaliseren van productiviteit, kwaliteit en merkreputatie binnen de productieoperatie door producten te koppelen aan procesparameters en grondstofinputs.

Van simpel producttracking tot uitgebreide proceszichtbaarheid

De transformatie van traceerbaarheid door de tijd — van basaal barcode-lezen van individuele onderdelen en producten tot systemen die diepgaand onderzoek van knelpunten en kwaliteitsproblemen mogelijk maken — biedt een verscheidenheid aan manieren om deze alomtegenwoordige productiepraktijk te verplaatsen. Omron heeft deze veranderingen opgebroken in vier algemene fasen, geculmineerd in de Traceerbaarheid 4.0-fase die lagere track-and-trace oplossingen combineert met geavanceerde Industrie 4.0 en IIoT-technologieën.

Traceerbaarheid 1.0 gaat over het automatisch identificeren van producten om nauwkeurigheid en efficiëntie te drijven. De mogelijkheid om een onderdeel te markeren en het vervolgens te tracken met barcode-lezers 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 voorraad en het voldoen aan de behoeften van de samenleving. Fabrikanten herkenden additionele toepassingen voor barcodes — met name de mogelijkheid om materialen binnen de productiefaciliteit en door de toeleveringsketen te tracken. Deze strategie heeft gerichte productterugroepacties mogelijk gemaakt, de kosten van kwaliteitsverbeteringen verlaagd, en consumentenvertrouwen verhoogd.

Traceerbaarheid 3.0 gaat over de optimalisatie van productie en toeleveringsketenbeveiliging door te focussen op alle grondstofcomponenten en subcomponenten die nodig zijn om een product te bouwen alsook het afgewerkte product met een gecodeerd serienummer. Dit helpt productauthenticiteit te waarborgen en biedt een sterke basis voor anti-contrefactieprogramma's.

Traceerbaarheid 4.0 is de vereniging van al het bovenstaande, samen met machine- en procesparameters om het hoogste niveau van kwaliteit, productiviteit en overall equipment effectiveness (OEE) te bereiken. Hoewel sommige fabrikanten Traceerbaarheid 4.0 hebben omarmd, vertegenwoordigt het de toekomst voor de meeste. Degene die de strategie adopteren, stijgen naar de voorhoede van productie en merkbescherming.

Het is deze finale — en cumulatieve — fase van traceerbaarheid waar IIoT volledig ondersteund en functioneel wordt. Met de typen data die Traceerbaarheid 4.0 binnenbrengt, kunnen fabrikanten een verscheidenheid aan productiegerelateerde vragen gemakkelijk beantwoorden zoals welke machine aan welk product werkte op welk moment en wie de machine op dat moment bediende. De potentiële diagnostische en procesanalytische scenario's zijn praktisch onbeperkt en substantiële verbeteringen ontstaan in veel gebieden wanneer de relevante machine- en procesdata systematisch wordt verzameld.

Productiebeslissingen sturen

IIoT-oplossingen bouwen in feite een brug tussen de lagere processen die op de fabrieksvloer gebeuren en de overkoepelende zakelijke doelen. Het cruciale ingrediënt in deze holistische kijk op de productieoperaties van een bedrijf is data, die wordt verworven, georganiseerd en benut door middel van een traceerbaarheidssysteem. Bij het implementeren van een traceerbaarheidssysteem, zouden de volgende vragen overwogen moeten worden om eisen te definiëren.

• Hoe zullen upstream componenten of grondstoffen bevestigd worden als compliant op basis van informatie gecodeerd in een barcode, RFID-tag, of andere identifier?

• Door welk proces beweegt een bepaald onderdeel tijdens productie?

• Wat voor productietooling, procesparameters, en testscripts zouden gebruikt moeten worden bij het uitvoeren van een specifieke processtap voor een gegeven item in een flexibele productieomgeving?

• Welke componenten worden gebruikt op een specifieke subassembly?

• Wat voor data zou op elke processtap verzameld moeten worden en hoe zou die data beschikbaar gemaakt moeten worden aan hogere MES of Historian applicaties?

• Wat voor realtime beslissingen kunnen gemaakt worden op basis van verzamelde data?

Wanneer fabrikanten een traceerbaarheidssysteem implementeren dat de bovenstaande factoren overweegt, zullen ze in staat zijn om steeds complexere en delicatiezere processen te ondersteunen. Uiteindelijk zullen zelfs de meest basale componenten — zoals deurschakelaars of nabijheidssensoren — netwerk-gecapaciteerd zijn. Assemblageverificatie, kwaliteitsborging, en bill of material (BOM) controle kunnen allemaal effectief geoptimaliseerd worden met een Traceerbaarheid 4.0-strategie die slimme productietechnologieën als IO-Link-ingeschakelde sensoren inneemt.

IO-Link is een recente innovatie die veel "slimme" apparaten ondersteunt om een verbinding te bieden tussen de sensor/actuator en een interfacemodule die helpt meer informatie uit de sensoren te halen dan een basis AAN/UIT-lezing. Proceswaarden, parameters, en diagnostische berichten kunnen nu uitgewisseld worden, wat de pool van beschikbare informatie verbreedt en een breed scala aan procesopties toelaat.

Naast het leveren van meer data om mee te werken, helpen slimme componenten ook de kosten van machineconstructie en algehele onderhoud te verlagen door te shiften van een traditionele direct-draad-oplossing naar een netwerkoplossing voor de individuele componenten van hun apparatuur. Met slimme componenten op een netwerk, is vervanging van defecte apparaten letterlijk plug-and-play en hebben sommige OEM's tot 38% reductie in bedradingskosten gerapporteerd.

Wat is er verder voor Traceerbaarheid en IIoT?

Kunstmatige intelligentie (AI) wordt steeds vaker gebruikt om nieuwe aspecten van productie te ondersteunen. Het inzetten van deze algoritmen in de cloud om processen te monitoren en te ondersteunen is niet nieuw, maar fabrikanten beginnen AI uit de cloud te halen en op de machine te duwen om 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 expliciete programmering toe te laten.

Dat gezegd hebbende, is het belangrijk om in gedachten te houden wat AI wel en niet doet. Het is eigenlijk een geavanceerde manier om data te verwerken en daarom vereist het menselijke expertise om te bepalen welke data te gebruiken en hoe te gebruiken. Algoritmen laten functioneren als een "black box" zonder een stevig begrip van de ingewikkeldheden van de productielijn is misschien geen recept voor ramp, maar het is ook geen recept voor succes. Fabrikanten moeten begrijpen wat voor type informatie ze voor elk proces verzamelen en waarom die informatie belangrijk is.

Essenitieel, dit is waarom een duidelijke traceerbaarheidsstrategie in rekening gebracht moet worden voor elke fabrikant's adoptie van IIoT-technologieën. Traceerbaarheid, per definitie, is een middel om fabrieksvloerdata in realtime te verzamelen en te organiseren. Als deze data willekeurig wordt verzameld met minimaal begrip van het belang, is dat geen effectieve traceerbaarheid en is het geen werkbare basis voor het implementeren van slimme productieoplossingen. IIoT-ingeschakelde slimme productie eist een goed georganiseerde traceerbaarheidsoplossing.

Hoewel meer inzicht fabrikanten in hun processen hebben, des te dichter ze bij het uiteindelijke doel van plug-and-play IIoT-oplossingen gebaseerd op specifieke, gerichte behoeften zullen zijn. Dit zijn de typen gaten die AI het meest effectief vult. Hoewel het bouwen van een robuust, realtime Traceerbaarheid 4.0-systeem dat de architectuur van de productielijn echt weerspiegelt, een ontzagwekkende taak kan zijn, is het geen ondankbare. De immense waarde van zo'n onderneming zal gezien worden in de gemak waarmee data gemanipuleerd kan worden 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 .