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Vier zentrale Herausforderungen von Industrie 4.0 an den Maschinen- und Anlagenbau

erstellt am: 13.04.2017 | von: | Kategorie(n): Feldbus, Industrie 4.0

Industrie 4.0 verspricht eine nachhaltige Produktivitätssteigerung in den verschiedensten Bereichen – von der Produktion bis in die Intralogistik. Als Basis für die Umsetzung wird häufig ein Mentalitätswandel in Unternehmen und Politik gefordert. Doch nicht nur auf diesen Metaebenen spielt sich der digitale Wandel ab. Bereits jetzt sieht sich der Maschinen- und Anlagenbau ganz konkreten Veränderungen gegenüber, die in naher Zukunft noch dringlicher werden. Wer also Shopfloor und Warenlager seiner Kunden fit für Industrie 4.0 machen will, wird unter anderem den folgenden Herausforderungen begegnen:

1. Viele Protokolltypen

ethernet_multiprotokollHerausforderung: Was früher unter dem Schlagwort „Globalisierung“ zusammengefasst wurde, findet in Industrie 4.0 seine konsequente Fortsetzung: Durch den Zugewinn an digitaler Konnektivität arbeiten Unternehmen noch stärker standortübergreifend und Landesgrenzen überschreitend. Bis jedoch die vielfältigen Standards, Normen und Protokolle, die für die Maschinenkommunikation gegenwärtig existieren, entsprechend vereinheitlicht sind, wird noch Zeit vergehen.

Mögliche Lösung: Um diese Lücke zwischenzeitlich zu schließen, sollten Maschinen bzw. deren Komponenten sich durch „Mehrsprachigkeit“ auszeichnen. Multiprotokollfähigkeit auf der I/O-Ebene ist einer der Schlüssel, durch die Maschinenbauer ein einheitliches und standardisiertes Anlagendesign umsetzen, mit dem sie internationale Märkte optimal bedienen können. Eine Änderung des Installationskonzepts ist nicht nötig, da an unterschiedlichen Endlieferorten eingesetzte Steuerungen verschiedener Hersteller ohne Umstellung genutzt werden können. Zudem führt die reduzierte Anzahl an benötigten Komponenten zu einer vereinfachten Lagerhaltung.

2. Hoher Verkabelungsaufwand

ethernet_verbindungstechnikHerausforderung: Industrie 4.0 bringt eine wesentlich umfassendere Vernetzung auf der Feldebene mit sich. Immer mehr Sensoren und Aktoren müssen in Maschinen integriert werden – natürlich bei entsprechendem Verkabelungsaufwand. Die heute oftmals gängige Vorgehensweise, die Verdrahtung direkt über das Feldbussystem herzustellen, bietet für die Zukunft keine dauerhafte Lösung.

Mögliche Lösung: Gut skalierbare I/O-Systeme unterhalb des Feldbusses gewinnen zunehmend an Relevanz. Damit wächst der Anspruch an die hier eingesetzten Sensor-Aktor-Verteiler: Neben den gewohnt hohen Anforderungen an die mechanische Belastbarkeit steht nun auch die Leistungsfähigkeit der Verbindungstechnik stärker im Fokus als zuvor. Performante Feldbusmodule, deren Versorgungsleitung hohe Ströme transportieren kann, reduzieren die Parallelverdrahtung zur Energienachführung und decken höhere Spitzenlasten ab.

3. Steuerungstechnik am Limit

ethernet_dezentrale_intelligenz_sensorik40Herausforderung: Industrie 4.0 erfordert ein Plus an Rechenleistung. Wenn weitere Sensoren und Aktoren angebunden werden und zusätzliche Maschinendaten zur vorbeugenden Wartung erfasst und übermittelt werden sollen, geraten bereits am Leistungslimit arbeitende Steuerungen zusehends an ihre Grenzen.

Mögliche Lösung: Entsprechend fortschrittliche Technologie auf der I/O-Ebene bietet eine willkommene Entlastung der Steuerung. Verfügen die hier verwendeten Feldbusmodule über eine implementierte „dezentrale Intelligenz“, können sie Funktionen der SPS übernehmen und so den Kommunikationsaufwand zugunsten der eigentlichen Steuerungsaufgaben senken. Moderne Feldbusmodule sind zum Beispiel in der Lage, Zählerfunktionen für die Verschleißüberwachung abzuwickeln und nur bei Erreichen des Grenzwerts eine Wartungsmeldung an die SPS zu senden. Teilweise können solche Module sogar völlig autark und dezentral Ausgänge in Abhängigkeit vom Status der Eingänge steuern. Als Feedback an die SPS wird nur der Status der Maschine gesendet. Prozesse müssen so nicht erst in der oftmals komplexen SPS-Software ausprogrammiert werden.

4. Mehr Maschinentransparenz gefordert

io_linkHerausforderung: Für die Zukunftssicherheit von Maschinen und Anlagen ist entscheidend, dass sie dem „Datenhunger“ von Industrie 4.0 entsprechen. Nur wenn umfassende Informationen zum Maschinenzustand zur Verfügung stehen und Diagnosemechanismen integriert sind, kann vollumfängliche Transparenz in einem Produktions- oder Logistikprozess erreicht werden.

Mögliche Lösung: Intelligenter Sensorik kommt bei der Erfassung dieser Daten eine Schlüsselrolle zu. IO-Link hat sich hier bereits als der Standard etabliert, der die nahe Zukunft bestimmen wird. Durch integrierte Diagnosemechanismen von IO-Link-fähigen Geräten können Ausfallrisiken rechtzeitig erkannt und behoben werden. Besonders effizient lässt sich die umfassende Einbindung intelligenter Sensorik über Feldbusmodule mit integrierter IO-Link-Master-Funktion realisieren: Dieses Feature ermöglicht eine Port-bezogene, Event-gesteuerte azyklische Kommunikation, die automatische Parametrierung von Sensoren im Austauschfall sowie die Übertragung von Diagnosedaten der angeschlossenen Sensoren und Aktoren.

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