Da Sensoren immer kleiner und billiger werden, lassen sie sich an sehr vielen Stellen der Produktion einsetzen. In der Kabelsatzherstellung lassen sich vier Ebenen unterscheiden, auf denen Sensoren zur Optimierung des Produktionsprozesses beitragen.
Gastbeitrag von Christoph Plüss, Leiter Markt-Management bei DiIT
In der rasant fortschreitenden Digitalisierung der Industrieproduktion nimmt die Sensorik eine zentrale Rolle ein. Sie bildet eines der Kernelemente des Internets der Dinge (IoT), wo sie die Messung und Kontrolle von Veränderungen der jeweiligen Objekte übernimmt, so zum Beispiel Temperatur, Feuchtigkeit, Vibration, Bewegung, Beschleunigung, aber auch chemische Zustände wie den CO2- oder Sauerstoffgehalt einer Entität. Über Kommunikationseinrichtungen können die Sensoren mit IoT-Plattformen kommunizieren, so dass die Daten in Echtzeit verarbeitet werden können. Mittlerweile sind zahlreiche solcher Plattformen für Aufnahme, Verarbeitung und Kommunikation der entsprechenden Daten für den industriellen Einsatz verfügbar.
Vor allem zwei Entwicklungen haben die Einsatzmöglichkeiten der Sensorik in den letzten Jahren enorm erweitert: Zum einen die fortschreitende Miniaturisierung der Sensoren, die nun den Einsatz auf oder in nahezu allen Objekten ermöglicht, auch sehr kleine Bauteile lassen sich so mit Sensoren versehen; zum anderen sind die Sensoren und die entsprechenden Kommunikationssysteme im letzten Jahrzehnt massiv billiger geworden, so dass der Einsatz auf allen möglichen Objekten auch betriebswirtschaftlich darstellbar ist, sogar die Verwendung von "Wegwerfsensoren" ist heute kein Thema mehr.
Die erfassten Daten lassen sich in der Industrieproduktion auf vielfältige Weise nutzen, etwa für die unmittelbare Steuerung der Prozesse, aber auch für die Ermittlung von betrieblichen Kennzahlen und deren Übernahme in das MES (Manufacturing Execution System) sowie für die Vorhersagen von Prozessverläufen – etwa hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit von Störungen und von Verschleisserscheinungen in Maschinen. Insgesamt können Unternehmen mit den aus den diversen Sensoren gewonnenen Informationen ihre Produktionsprozesse optimieren.
Für die Produktion von Kabelsätzen, die beispielsweise in der Bordelektronik von Fahrzeugen Verwendung finden, ergeben sich auf vier Ebenen Ansatzpunkte für die Implementierung solcher Sensoren.
Sensoren an Maschinen:
Die meisten Maschinen, insbesondere in der Schneiderei, verfügen über Online-Schnittstellen, über die sie mit übergeordneten MES-Systemen kommunizieren können. Eine zusätzliche Sensorik benötigen sie nicht. Es gibt allerdings auch ältere Maschinen, die diese Fähigkeit nicht haben. Hier können einfache Sensoren zum Einsatz kommen, beispielsweise als Stückzähler, die die produzierten Teile zählen, was dann in Verbindung mit anderen Informationen Rückschlüsse auf den Prozess erlaubt: ein Absinken der Stückzahl pro Zeit kann auf eine Störung verweisen; da die Sensorik die Kontrolle in Echtzeit ermöglicht, kann sofort reagiert werden.
Sensoren an Rohmaterial:
Damit lässt sich beispielsweise die Füllmenge oder die aktuelle Position bestimmen und feststellen, ob ein Rohmaterial zur richtigen Zeit am richtigen Ort ist; dadurch können die Auffüllzeiten des verbrauchten Rohmaterials verkürzt werden; indem der Sensor die Daten an das MES sendet, lässt sich kontrollieren, ob für einen Auftrag die richtigen Rohmaterialien an der richtigen Maschine bearbeitet werden.
Sensoren an Werkzeugen:
In der Kabelsatzproduktion sind Werkzeuge – beispielsweise für das Zuschneiden oder das Crimpen – teuer, nicht zuletzt, weil sie ständigem Verschleiss unterliegen; sie sind daher oft in begrenzter Stückzahl vorhanden und werden auch unter den Maschinen ausgetauscht. Auch hier ermöglichen es Sensoren Werkzeuge schneller aufzufinden, beispielsweise per Smartphone-App; durch Auslesen des Werkzeugsensors können Wartungsprotokoll, Verwendungszweck oder Ersatzteilnummern der Verschleissteile erfasst werden; Verbindung mit den Informationen aus dem MES zum Beispiel festzustellen, ob Werkzeuge an den richtigen Maschinen für den richtige Auftrag eingesetzt werden, wann sie verfügbar sind oder auch, ob eine Wartung durchgeführt werden muss.
Zusätzliche Sensoren an Maschinen:
Über die "Basis-Sensoren" an Maschine wie Stückzähler hinaus ermöglicht die technische Weiterentwicklung der Sensoren mittlerweile auch die Erfassung komplexer Informationen der Maschinen, aber auch von deren Umgebung. Zustände wie Vibration, Noise, Lux oder CO2 erlauben das frühzeitige Erkennen beziehungsweise Antizipieren von Störszenarien: zum Beispiel, wenn bei einer bestimmten Umgebungstemperatur ein definiertes Vibrationsmuster auftritt, ist in der nächsten Stunde mit einer Störung des Typus X zu rechnen. Auf diese Weise lassen sich Einbussen bei Leistung, Qualität oder Verfügbarkeit vermeiden, beispielsweise indem man eine Wartung von Maschine oder Werkzeug vorzieht oder auch herauszögert, beziehungsweise für Tuning-Massnahmen um Maschinen ohne Qualitätseinbussen schneller laufen zu lassen.
Neben der unmittelbaren Implementierung von Sensorik und Kommunikationssystemen im Produktionsprozess ist immer die Integration in das jeweilige MES von entscheidender Bedeutung. Erst damit werden aus den erfassten Daten tatsächlich Kennzahlen, die für die Benutzer visualisiert werden, und damit zur Grundlage fundierter Entscheidungen. Die Analyse der Daten zeigt zum Beispiel auf, wie Kennzahlen verbessert werden können und wie sich der Prozess der Kabelsatzproduktion insgesamt weiter optimieren lässt.
