Industrie 4.0: Automatisering Benutten om Productie te Transformeren

In 1784 begon de eerste industriële revolutie met machines aangedreven door water en stoom. De tweede revolutie kwam in 1870 met de massaproductie van staal en elektriciteit; de werelde was ook getuige van de uitvinding van vliegtuigen tijdens deze periode. In 1960 introduceerde de derde industriële revolutie gesofisticeerde elektronica, computers en automatisering. Deze revolutie was hoofdzakelijk gericht op de digitale revolutie in het industriële proces. Vandaag de dag leven we in een cyber-fysiek systeem dat gericht is op het synchroniseren van de echte wereld met de virtuele wereld. Dit wordt aangeduid als de vierde revolutie, of Industrie 4.0, een term officieel geprägt in 2015 door Mr. Klaus Schwab, de voorzitter van het Wereldeconomisch Forum.

Industrie 4.0 is de nieuwe industriële revolutie om slimme fabrieken te creëren aangedreven door het netwerken van machines en processen met intelligente platforms. Er zijn verschillende elementen van de Industrie 4.0 productierevolutie, zoals data-analyse, Internet of Things (IoT), geavanceerde robotica, augmented reality, additieve productie, virtuele fabriek software en digitale traceerbaarheid.

Dit artikel neemt een diepgaande kijk op Industrie 4.0 productie, inclusief de processen en technologieën die uitblinken en wat nog verbeterd moet worden.

Belangrijkste Technologische Elementen van Industrie 4.0 Productie

Hieronder detaileren we enkele van de belangrijkste technologische elementen die de Industrie 4.0 productieprocessen van vandaag de dag vormen en kijken naar hun voordelen en beperkingen.

Additieve Productie

Additieve productie (AM), ook bekend als 3D-printen, maakt gebruik van een 3D CAD-model om onderdelen laag voor laag te fabriceren door toevoeging van materiaal, in tegenstelling tot conventionele subtractieve technieken. Vandaag de dag voldoet AM-technologie aan de gesofisticeerde ontwerpbehoeftes van veel industrieën, zoals automotive, productie, luchtvaart en medisch.

De afgelopen twintig jaar heeft AM-technologie zich ontwikkeld door verschillende fasen. Stereolithografie was de eerste gepatenteerde snelle prototypetechniek ontwikkeld onder AM in 1986. Daarna heeft het de volgende successies doorlopen:

• 3DP (driedimensionaal printen) – 1993
• Fused deposition modeling – 1992
• Selective laser sintering – 1989
• Laminated object manufacturing – 1988
• Laser engineered net shaping – 2000

Voordelen

In tegenstelling tot traditionele subtractieve processen, kan AM-technologie u helpen een functioneel prototype in een korte tijdframe te ontwerpen. Het materiaalverspilling is aanzienlijk verminderd, omdat de technologie het benodigde rauwmateriaal voor het onderdeel gebruikt en een optie biedt om het overgebleven materiaal te hergebruiken. Omdat het onderdeel geproduceerd wordt met één proces en weinig setup vereist, bespaart u tijd en geld op verschillende productie- en montageappen.

Beperkingen

Additieve productie is nog steeds in de bètastadium. Er zijn functionele beperkingen, zoals lage snelheden, die het niet geschikt maken voor massaproductie. Prototypes gecreëerd met additieve productie hebben vaak ook nog post-productie afwerking nodig. Bovendien, aangezien additieve productie vloeistofpoeders en metaalpolymeren gebruikt, missen de materialen voldoende sterkte om grote onderdelen te produceren.

Virtuele Fabrieken

Vandaag de dag slimme fabrieken gebruiken cyber-fysieke systemen en benutten de kracht van informatietechnologie in grote mate. In slimme fabrieken faciliteert het systeem machines en andere productiehulpbronnen om te communiceren, samenwerken en als een team te werken met weinig of geen menselijke interventie. Het installeren van deze productiesystemen is echter duur en kan riskant zijn om te testen. In dit opzicht biedt het virtuele fabriek framework de benodigde beslisondersteuning.

Voordelen

Het virtuele fabriek (VF) framework is een geavanceerde 3D-simulatie softwareomgeving om de prestaties van uw slimme fabriek te beoordelen onder variabele vraag en dynamische fabrieksomstandigheden. U kunt het gebruiken voor een enkel stuk apparatuur of de hele fabriek. VF-technologie is zeer nuttig om de procesvariabiliteit van een nieuw productiesysteem te voorspellen in de afwezigheid van historische data.

Beperkingen

Voor het simulatieprogramma om betrouwbare resultaten te retourneren, moet het een accurate synopsis krijgen van de specifieke omstandigheden van uw faciliteit. Dit zijn arbeidsintensieve aanpassingen en vereisen subject matter experts. Aangezien de simulatie draait op basis van continue real-time data input, kan elke parameterwijziging binnen het productiesysteem, machines of robots de nauwkeurigheid van het resultaat beïnvloeden.

Industriële Robots

Met behulp van technologieën zoals kunstmatige intelligentie en big data analytics, vertrouwen Industrie 4.0 productieprocessen op industriële robots om productiesnelheid te verhogen en proceskosten te verlagen.

Voordelen

In tegenstelling tot hun traditionele voorouders, zijn robots in de Industrie 4.0 productierevolutie ontworpen om zelfbewustzijn, zelfonderhoud en zelfvoorspellende vermogens te hebben. Met geavanceerde sensorische systemen interacteren deze nieuwe generatie robots met andere robots en menselijke werknemers om de productiekwaliteit te verbeteren. Ze gebruiken geavanceerde sensortechnologieën om hun perceptie te versterken voor diverse handmatige taken, zoals automatische onderdeeldetectie, correcte materiaalopname en veilige afhandeling van het item.

Beperkingen

Het onboarden van hoog gevoelige en energie-zuinige robots is uitdagend. Bovendien zijn robots in de industriële 4.0 fase nog niet volwassen genoeg ontwikkeld om ervaren werknemers te vervangen voor complexe taken in de montagelijnen en distributiecentra.

Industrie 4.0 en Metaalverwerkingsfaciliteiten

De metaalverwerkingsindustrie kan enorm profiteren van de Industrie 4.0 revolutie in termen van gereduceerde operationele kosten, laag materiaalverspilling, snelle levering en een lage mogelijkheid van revisies. Fabrikanten kunnen op elk stadium van het productieproces voordeel halen.

Slimme CNC-machines kunnen voorspellende modellen bouwen met historische data om te beschermen tegen potentiële foutpunten. Het gecombineerde effect van IoT-sensoren en slimme meters kan grote machines effectief helpen energiestroom te beheren tijdens rusturen. Real-time procesfeedback van machines zou een ideale keuze zijn voor operators om eventuele fouten tijdens de alfa-fase te elimineren.

Automatisering kan productiesnelheid verhogen en menselijke fouten verminderen, maar bepaalde elementen zouden nog steeds buiten hun bereik blijven. Een dergelijk element is de inkoop van het juiste materiaal voor het project. Een geautomatiseerde slimme CNC-machine is van geen nut als het werkstuk van slechte kwaliteit is.

Materialen Kopen voor Industrie 4.0 Productie bij een Betrouwbare Metaalleverancier

Industrial Metal Service is een one-stop shop voor metaalinkoop, recycling en zagen. Al meer dan twee decennia bieden wij de San Francisco Bay Area en landelijk onze betrouwbare metaaldiensten. Onze brede voorraad metalen omvat aluminium, staal, koper en titaan alsook specialiteitsmetalen zoals Inconel en Monel.