IoT in der Fertigung: Anwendungen und künftige Trends

Was ist IoT in der Fertigung?

Industrieunternehmen räumen Investitionen in die digitale Transformation zunehmend Priorität ein, doch viele haben Probleme mit der Skalierung, weil sie sich nicht ausreichend auf die Definition der Geschäftsziele konzentriert haben, die diese Investitionen unterstützen sollen. Während die digitale Transformation viele verschiedene Formen annehmen kann, ist das Internet der Dinge (IoT) eine gemeinsame Basistechnologie. Die meisten Industrie 4.0-Initiativen, die sich auf die Bereitstellung von Daten - von vernetzten Geräten und Sensoren bis hin zu vernetzten Menschen, Produkten und Prozessen - stützen, nutzen das IoT für die digitale Transformation. Durch den Einsatz von IoT-Plattformen können Fertigungsunternehmen auf der Grundlage von Live-Daten Verbindungen herstellen, überwachen, analysieren und fundierte Maßnahmen ergreifen. Dieser transformative Ansatz steigert die Effizienz, maximiert das Umsatzwachstum und reduziert die Kosten in der gesamten Fertigungslandschaft.

Da die Technologie und der Nutzen des IoT ausgereift sind, sind die Anwendungen vielfältiger und die Anwendungsfälle einschneidender geworden. So hat sich das IoT in einem Hype-Zyklus von einem allgegenwärtigen Schlagwort zu einer echten Grundlagentechnologie entwickelt, die als notwendiger Bestandteil der digitalen Transformation akzeptiert wurde - und die entscheidend ist, um in einem immer anspruchsvolleren Markt Schritt zu halten. Um den aktuellen Stand des IoT und die sich abzeichnenden Möglichkeiten zu verstehen, ist es sinnvoll, einen Blick zurück zu werfen und die Umstände zu verstehen, die zur Entstehung des Internets der Dinge geführt haben. 

Die Geschichte von IoT in der Fertigung 

Die Geschichte des IoT in der Fertigung begann mit der Erfindung der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) im Jahr 1968, die eine detaillierte Steuerung einzelner Elemente der Fertigungskette ermöglichte. 1975 stellten Honeywell und Yokogawa die weltweit ersten verteilten Steuerungssysteme (DCS) vor, die eine flexible Prozesssteuerung im gesamten Werk ermöglichten. Während die IT-Systeme dank der Internet-/Extranet-/Intranet-Konnektivität einen rasanten Aufstieg erlebten, zogen die OT-Systeme leise (und zugegebenermaßen langsamer) nach, als sich Möglichkeiten zur Nutzung von Daten für die Automatisierung, Information und Steuerung ergaben. Während IT und persönliche Anwendungen des Internets eine Revolution für OT und Fertigung darstellten, war das IoT eher eine Evolution.

Das IoT, wie wir es heute kennen, entstand in den frühen 2000er Jahren. Durch die Verbindung von ehemals isolierten Maschinen und die Möglichkeit, mit ihnen zu kommunizieren, Daten zu analysieren und die Leistung zu optimieren, begann das IoT, eine Welt zu schaffen, in der Betreiber auf der Grundlage von Echtzeitdaten fundierte Entscheidungen treffen können. Natürlich gibt es eine Reihe von Faktoren, die das Tempo des Wachstums einschränken. Zu diesen Faktoren gehören die Komplexität des Edge Computing (z. B. die Fähigkeit von in Fabrikmaschinen eingebetteten Prozessoren, Algorithmen auszuführen und Daten zu speichern) sowie die Fähigkeit des Cloud Computing, Berechnungen effektiv (und sicher) zu verwalten. Die Konnektivität führte auch zu der Auffassung, dass nur nagelneue Maschinen für einen IoT-gestützten Betrieb in Frage kämen; für Unternehmen, die auf einen zuverlässigen Bestand an Altanlagen und Maschinen angewiesen sind, war das IoT lediglich ein Verkaufsargument, das in der Praxis keine Bedeutung hatte.

Industrie 4.0 ist der nächste Schritt in der Evolution der Fertigung und definiert die Erwartungen an die Fähigkeit von Maschinen, sich miteinander zu vernetzen, um Effizienz und Wachstum zu steigern. Angetrieben von der Notwendigkeit, die Effizienz zu steigern, flexibler auf unvorhersehbare Marktentwicklungen zu reagieren und die Qualität zu verbessern, setzen Fertigungsunternehmen aller Art nun auf Industrie 4.0 - und profitieren von den Vorteilen digitaler Transformationsinitiativen.

In dem Maße, in dem die Fähigkeiten und die Zuverlässigkeit von Cloud- und Edge-Computing ausgereift sind und Konnektivitätslösungen auf dem Nachrüstungsmarkt es ermöglichen, zuvor isolierte Maschinen IoT-fähig zu machen, haben Unternehmen erkannt, dass das IoT nicht nur eine Möglichkeit ist, sondern einen begehrten Wettbewerbsvorteil darstellt. Da immer mehr Unternehmen IoT-gesteuerte Lösungen einsetzten, die immer umfangreicher und wertvoller wurden, wurden die Wettbewerber aufmerksam. Industrieunternehmen konnten klare Beispiele für die transformative Wirkung des IoT sehen und profitierten von klar definierten Fahrplänen für den IoT-Erfolg

Heute hat sich das IoT als unverzichtbarer Bestandteil der digitalen Transformation für Hersteller etabliert, und die meisten Unternehmen würden das Fehlen von IoT-Technologien heute als erheblichen Nachteil betrachten. 

Wie wird das IoT in der Fertigung eingesetzt? 

IoT-Lösungen sind unverzichtbar, wenn es darum geht, den Betrieb zu optimieren und die Produktivität zu steigern, um mit den Chancen und Herausforderungen des Marktes Schritt zu halten. Durch den Einsatz von vernetzten Geräten und Sensoren erhalten Hersteller Echtzeitdaten aus verschiedenen Produktionsstufen, die eine Predictive Maintenance ermöglichen, um Ausfallzeiten zu minimieren und Kosten zu senken. IoT-vernetzte Produktionsumgebungen liefern auch verwertbare Erkenntnisse zur Optimierung von Produktionsprozessen und Ressourcennutzung und fördern so die kontinuierliche Verbesserung und operative Exzellenz. Durch den Einsatz von vernetzten Geräten und Datenanalysen können Hersteller ein neues Maß an Effizienz, Agilität und Innovation erreichen. Insgesamt hat das IoT ein Niveau an Produktivität, Effizienz, Sicherheit und Qualität erreicht, das ohne das IoT einfach nicht möglich wäre.

Was sind die Vorteile des IoT in der Fertigung? 

In der dynamischen Fertigungslandschaft stellt die Integration von IoT-Lösungen einen Paradigmenwechsel dar, der weit über einfache betriebliche Verbesserungen hinausgehende Vorteile bietet. Von der Minderung der mit Ausfallzeiten verbundenen Risiken bis hin zur Optimierung von Wartungsprotokollen, der Gewährleistung einer strengen Qualitätskontrolle, der Verbesserung von Sicherheitsmaßnahmen und letztlich der Senkung von Kosten dienen IoT-Lösungen als unverzichtbare Tools für das gesamte Fertigungsunternehmen.

Höhere Produktivität und Effizienz

Die Suche nach neuen Wegen zur Verbesserung der Effizienz in der gesamten Wertschöpfungskette ist wichtiger denn je. Unabhängig davon, ob Fertigungsunternehmen die Leistung von Anlagen in der Produktion steigern oder Mitarbeitern helfen wollen, in der Fabrik intelligenter zu arbeiten, ermöglichen IoT-Lösungen eine verbesserte Effizienz durch:

• Beseitigung überschüssiger Bestände um bis zu 90%

• Beschleunigung der Umrüstung um bis zu 70%

• Verringerung ungeplanter Ausfallzeiten um bis zu 50%

Ungeplante Ausfallzeiten stellen eine ernsthafte Bedrohung für die industrielle Rentabilität dar. Von der Abfallproduktion über die Unterbrechung von Lieferkettennetzwerken bis hin zur Gefährdung der Anlagensicherheit - Maschinenstillstände können erhebliche nachgelagerte Auswirkungen haben. Mit IoT-Lösungen erhalten Hersteller einen Echtzeit-Einblick in die Leistung und die Nutzungsdaten ihrer Anlagen, um Probleme zu beheben, bevor sie zu kostspieligen Unterbrechungen führen.

Verbesserte Wartung 

In Branchen, die auf die Leistung von Maschinen angewiesen sind, können Probleme bei der Wartung den Betrieb stören und die Sicherheit gefährden. Predictive Maintenance ist entscheidend für die Gewährleistung der Zuverlässigkeit und Sicherheit von Maschinen. IoT-basierte Wartungssysteme nutzen datenerfassende Sensoren, um Erkenntnisse über die Betriebsbedingungen von Maschinen und Anlagen zu gewinnen, und verwenden Analysen, um potenzielle Probleme oder Ausfallrisiken zu erkennen. 

Bessere Qualitätskontrolle 

IoT-Lösungen haben einen großen Einfluss auf die Qualitätskontrolle, da sie Echtzeitüberwachung und Fehlererkennung im gesamten Produktionsprozess ermöglichen. Durch die kontinuierliche Überwachung der Leistungsmetriken von Anlagen können IoT-Lösungen rote Fahnen erkennen, die auf potenzielle Ausfälle hinweisen. Indem sie diese Probleme proaktiv angehen, können Fertigungsunternehmen unerwartete Ausfallzeiten vermeiden und sicherstellen, dass die Maschinen wie vorgesehen funktionieren, was zu einer gleichbleibenden Produktqualität führt. 

Erhöhte Sicherheit 

IoT-Feedback in Echtzeit schafft ein höheres Maß an Sicherheit und Compliance, indem es einen Prüfpfad von Kontrollpunkten innerhalb digitaler Arbeitsanweisungen mit Live-Produktionsdaten kombiniert. IoT-Lösungen helfen dabei, wichtige Sicherheitstrends in Fabriken zu überwachen und zu interpretieren, darunter Verletzungen, Beinaheunfälle, Fehlfunktionen, Unfälle, chemische Schäden und Sachschäden. Darüber hinaus wird über diese Probleme bekanntlich zu wenig berichtet, was bedeutet, dass die Sicherheitsdaten oft verzerrt und unrealistisch sind. Ohne umfassende Echtzeitdaten ist es unmöglich, vorauszusehen, wo Risiken entstehen oder ob eine Störung bevorsteht. Mit IoT-Lösungen ist es ein Leichtes, Live-Daten von Fabrikanlagen zu sammeln, um Einblicke in die Arbeitssicherheit zu erhalten. Genauere Echtzeitdaten ermöglichen eine sicherere Entscheidungsfindung und eine bessere Einhaltung von Vorschriften und wirken sich positiv auf die Gesundheit und das Wohlbefinden der Mitarbeiter aus. 

Geringere Kosten 

IoT-Lösungen helfen Führungskräften in der Fertigung, Daten aus vernetzten Produkten und Systemen zu nutzen, um die Produktivität zu steigern, Kosten zu senken und die Effizienz zu verbessern. Durch die Nutzung von Echtzeit-Einblicken aus vernetzten Geräten können Hersteller ineffiziente Bereiche identifizieren, Ausfallzeiten minimieren und Produktionsprozesse optimieren, was letztlich zu erheblichen Kosteneinsparungen führt. 

IoT-Einsatzmöglichkeiten in der Fertigung 

Die Integration von IoT-Lösungen in der Fertigung führt zu einer betrieblichen Optimierung und Effizienz. Von der Fernüberwachung für proaktive Anlagenreparaturen bis hin zur Erleichterung von Predictive Maintenance-Strategien wird das IoT zu einem Schlüsselelement der Innovation und verändert verschiedene Aspekte der Fertigungsabläufe.

Predictive maintenance

Predictive Maintenance analysiert kontinuierlich den Zustand von vernetzten Anlagen und Geräten, um die Wahrscheinlichkeit ungeplanter Ausfallzeiten oder Maschinenausfälle zu verringern. Durch die Nutzung von Echtzeitdaten, die über das IoT gesammelt werden, analysiert Predictive Maintenance kontinuierlich den Zustand von Anlagen und Geräten während des normalen Betriebs, um die Wahrscheinlichkeit von Ausfällen zu verringern und so zu helfen:

• Geringere Ausfallzeiten: Techniker können Probleme im Voraus erkennen und beheben, bevor es zu Ausfällen kommt.

• Höhere Produktivität der Mitarbeiter: Da die Wartung nach den Zeitplänen der Mitarbeiter geplant wird, muss die Produktivität nicht durch unerwartete Störungen oder Ausfälle unterbrochen werden.

• Geringere Außendienstkosten: Serviceabteilungen können durch vorausschauende Maschinenwartung erhebliche Kosteneinsparungen und einen höheren ROI erzielen.

• Verbessertes Produktdesign: Konstrukteure nutzen wichtige IoT-Daten bei der Produktentwicklung.

• Erhöhte Arbeitssicherheit: Durch die Vorhersage, wann eine Störung auftreten könnte, kann die Wartung abgeschlossen werden, bevor eine Maschine gefährlich wird.

Qualitätskontrolle

Durch den Einsatz von IoT-Sensoren zur kontinuierlichen Überwachung der Produktion und zur Erkennung von Fehlern in Echtzeit können Hersteller Anpassungen vornehmen, bevor fehlerhafte Produkte vom Band laufen. Diese Praxis senkt die Kosten in mehrfacher Hinsicht: Erstens wird das Risiko der Herstellung fehlerhafter Produkte gesenkt, sodass Hersteller Geld für kostspielige Rückrufe und Reparaturen sparen können. Die Automatisierung des Qualitätskontrollprozesses trägt auch dazu bei, den Bedarf an manuellen Inspektionen zu verringern, die Verschwendung einzuschränken und die Effizienz zu steigern - das heißt, Unternehmen können ihre Produktivität erhöhen, ohne die Kosten zu steigern.

Sicherheit der Mitarbeiter 

IoT-Lösungen spielen eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Arbeitssicherheit in Produktionsumgebungen, da sie Echtzeitüberwachung und vorausschauende Analysen ermöglichen. Maschinen, die mit Sensoren ausgestattet sind, können Lebenszeichen verfolgen, gefährliche Bedingungen erkennen und Arbeiter und Vorgesetzte auf potenzielle Gefahren aufmerksam machen. Durch den Einsatz dieser Technologien können Hersteller sicherere Arbeitsumgebungen schaffen, Verletzungen am Arbeitsplatz reduzieren und letztlich eine Kultur der Sicherheit und Produktivität fördern. 

Effizienz der Arbeitskräfte 

Die Effizienz der Arbeitskräfte ist eine Schlüsselkomponente der Anlageneffizienz. IoT-Daten ermöglichen es den Anlagenbetreibern, die Effizienz zu steigern, indem sie in Echtzeit Einblick in die Anlagenleistung geben. So können sie den Wartungsbedarf vorhersagen und Probleme beheben, bevor sie zu Ausfallzeiten führen. Darüber hinaus ermöglicht die Implementierung von Prozessen wie dem Single Minute Exchange of Dies (SMED), der die Umrüst- und Einrichtungszeit reduziert, schnellere Umrüstungen und verringert unnötige Ausfallzeiten erheblich. 

Lösungen für das Leistungsmanagement 

Performance-Management-Lösungen liefern die Erkenntnisse, die für die wirkungsvollsten Veränderungen in der Fabrik erforderlich sind. Sie bieten Problemlösungsfunktionen in Echtzeit und versorgen die Fertigungsteams mit zeitnahen Erkenntnissen über Engpässe, Grundursachen und die Verbesserungen, die CI-Initiativen bringen. Auf der Grundlage eines einzigen Zeitmaßstabs können Fertigungsunternehmen mit Hilfe von Performance-Management-Lösungen die effizientesten Prioritäten für Verbesserungsmöglichkeiten vergleichen und festlegen. Auf diese Weise können endliche Produktionsstunden, die in den aktuellen Prozessen verloren gehen, zurückgewonnen werden, wodurch die effektive Zeit um bis zu 20 % oder mehr gesteigert werden kann. Anschließend können Prozessverbesserungen validiert werden, indem sie direkt mit der Gewinn- und Verlustrechnung des Unternehmens verknüpft werden.

IoT-Trends in der Fertigung 

Edge Computing

Edge Computing ermöglicht die Verarbeitung von Daten in der Nähe von Datenquellen, z. B. IoT-Geräten, anstatt sich ausschließlich auf zentrale Cloud-Server zu verlassen. Diese Praxis wird aufgrund ihrer Flexibilität und Echtzeitverarbeitungsfunktionen immer beliebter. In intelligenten Fabriken kann die Datenverarbeitung eng mit den Geräten selbst verbunden werden, was Echtzeitanalysen und Entscheidungsfindung ermöglicht. Unternehmen in der Fertigung nutzen die durch Edge Computing ermöglichte Verarbeitung mit geringer Latenz, um ihre Effizienz und Flexibilität zu verbessern. 

Smart Factories

Fabriken müssen zunehmend komplexere Abläufe bewältigen, um ein breiteres Produktspektrum zu bedienen. Das bedeutet, dass Industrieunternehmen sich neuen digitalen Lösungen zuwenden, während sie die Art und Weise, wie ihre physischen Produkte entwickelt und hergestellt werden, neu überdenken. Tatsächlich führen 92 % der Industrieunternehmen Initiativen zur digitalen Transformation mit dem Ziel durch, diese zu erreichen:

• Geringere Kosten zur Verbesserung der Effizienz

• Exponentielles Wachstum durch Produktinnovation

• Erhöhte Qualität und Kundenbindung

KI und IoT 

KI ist im IoT unverzichtbar, da sie es den Geräten ermöglicht, Daten in Echtzeit zu sammeln und zu analysieren, was intelligente Entscheidungen, die Automatisierung von Aufgaben, die Vorhersage von Mustern und die Erkennung von Problemen ermöglicht, was letztlich die Produktivität und Genauigkeit des Systems verbessert. KI hilft auch bei der Automatisierung von Aufgaben, der Vorhersage von Mustern und der Erkennung von Problemen in IoT-Systemen durch die Analyse von Daten, die dann zur Verbesserung der Effizienz und Genauigkeit der angeschlossenen Geräte beitragen können.

Betriebliche Effizienz 

Die IoT-Integration in der Fertigung strafft die Abläufe, vom Lieferkettenmanagement bis zur Überwachung in der Fabrikhalle, optimiert die Ressourcennutzung und minimiert die Ausfallzeiten. Durch die Nutzung von Echtzeitdaten, die von IoT-Geräten bereitgestellt werden, können Hersteller proaktiv auf Wartungsbedürfnisse eingehen, die Anlagenleistung verbessern und einen nahtlosen Arbeitsablauf sicherstellen. Dieser Fokus auf betriebliche Effizienz ermöglicht es Herstellern, höhere Produktivitätsniveaus zu erreichen und Wettbewerbsvorteile in sich schnell entwickelnden Märkten zu erhalten. 

Vernetzte Mitarbeiter 

In der heutigen, sich schnell entwickelnden Fertigungs- und Dienstleistungslandschaft wird es immer wichtiger, die Mitarbeiter vor Ort zu vernetzen, um die Kluft zwischen Qualifikation und Innovation zu überbrücken und einen Wettbewerbsvorteil zu erzielen. Viele Unternehmen haben jedoch Schwierigkeiten, mit der wachsenden Kluft zwischen Qualifikation und Innovation Schritt zu halten. Durch die Vernetzung von Menschen, Prozessen und Produkten können Mitarbeiter vor Ort effektiver zusammenarbeiten, sich mit modernen Lösungen vertraut machen und auf wichtige Informationen zugreifen, wann und wo sie benötigt werden. Strategien für vernetzte Mitarbeiter bieten eine verbesserte Schulung am Arbeitsplatz, effektivere digitale Anweisungen, nahtlose Zusammenarbeit von Remote-Teams und sparen gleichzeitig wertvolle Zeit und Ressourcen. 

Die Zukunft des IoT in der Fertigung 

Die Industrie 4.0 hat unsere Lebens- und Arbeitsweise bereits verändert, aber sie wird sich nur noch weiter entwickeln. Durch die Kombination des IoT mit Fortschritten in der Robotik und der künstlichen Intelligenz können Unternehmen eine Vielzahl von Vorteilen nutzen, darunter datengestützte Entscheidungsfindung und erhöhte Sicherheit.