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Industrie 4.0 Vernetzter, innovativer, flexibler muss die Industrie der Zukunft werden

| Autor / Redakteur: Margit Kuther / Nico Litzel

Die drei Trends, an denen das produzierende Gewerbe im Jahr 2020 nicht mehr vorbeikommen wird, sind Open Source Hardware, Sensorik und die Smart Factory. Warum, verrät Tobias Thelemann, Produktmanager bei reichelt elektronik.

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Fortschreitende Vernetzung: Die Industrie muss innovativer werden.
Fortschreitende Vernetzung: Die Industrie muss innovativer werden.
(Bild: Clipdealer, Nirut Sangkeaw)

Im Zuge der voranschreitenden Digitalisierung sehen sich Organisationen jeglicher Art mit Herausforderungen konfrontiert. Für die produzierende Industrie bedeutet der Paradigmenwechsel vor allem den Druck, bei der Entwicklung und Markteinführung von Innovationen der Konkurrenz immer einen Schritt voraus zu sein. Daher ist es für diese Unternehmen absolut unerlässlich, stets über neueste Entwicklungen in der Branche auf dem Laufenden zu bleiben.

Open Source Hardware – flexible Lösungen für die Industrie

Open Source Software ist laut Bitcom in deutschen Unternehmen bereits weit verbreitet. Nun weitet sich der Trend auf die Hardware-Seite aus – und hat das Potenzial, zum Innovationstreiber zu werden. Denn die Baupläne für Prototypen aller Art sind frei zugänglich, können von jedem Nutzer verändert und weiterverbreitet werden. Zudem werden Standardkomponenten und Materialien verwendet, die größtenteils leicht erhältlich sind. Daher eignet sich Open Source Hardware ideal dafür, kostengünstige und maßgeschneiderte Lösungen zu bauen sowie neue Ideen schneller testen und umsetzen zu können.

Als Basis dieser Prototypen dienen oft Entwicklerboards wie der Raspberry Pi oder Arduino-Boards. Ursprünglich für das Hobby entwickelt, hat beispielsweise die Raspberry Pi Foundation mit dem Raspberry Pi 4B auf die Nachfrage der Industrie nach Single-Board-Computern reagiert. Denn das neueste Modell verfügt über mehr Rechenleistung, leistungsfähiges Gigabit-LAN und Bluetooth 5. Fehlende Funktionen lassen sich durch Module ergänzen, die einfach auf die Platine aufgesteckt werden.

„Am meisten nachgefragt werden für den Raspberry Pi Steckmodule, die so genannten HATs (Hardware Attached on Top) für Power over Ethernet (PoE), Display und Sound – bei den Arduino-Boards (hier heißen die Module Shields) sind es Base-, Ethernet- und CAN-Bus-Erweiterungen. Das zeigt uns ganz klar, dass die Entwicklerboards für Unternehmen immer interessanter werden. Um die Computer noch besser für industrielle Anforderungen zu wappnen, sind vor allem im Bereich der Gehäuse neue Entwicklungen zu erwarten.

Sensordaten als Basis von Geschäftsentscheidungen

Die zunehmende Vernetzung von Geräten untereinander schreitet sowohl im privaten als auch im professionellen Bereich immer weiter voran. Ganz gleich, ob in Maschinenbau, Sicherheitstechnik, Automobilindustrie, Luftfahrt, Landwirtschaft oder Medizin – Anlagen und Maschinen werden mit Sensoren ausgestattet, deren gesammelte Daten als Basis für Geschäftsentscheidungen dienen. Daher ist der Bedarf an smarten Lösungen enorm gestiegen. Laut Prognosen wird die Halbleiterindustrie in diesem Jahr weltweit mit Sensoren doppelt so viel Umsatz generieren wie 2011.

Besonders gefragt sind Näherungssensoren im Allgemeinen, welche als Füllstandssensoren oder zur Positionsbestimmung und Überwachung von Klappen sowie Verschlüssen eingesetzt werden. Vor allem Reed-Sensoren als Unterkategorie, die sich durch die Betätigung mittels eines Magnetfeldes auszeichnen, finden häufig Anwendung. Zunehmend interessanter für die Industrie werden Messfühler auf Basis von LoRaWAN, da bei diesen die Anbindung per Kabel an die Kommunikationszentrale entfällt. Der Datenaustausch geschieht ausschließlich über Funk. Bisher eignen sich die Sensoren jedoch aus Kostengründen noch nicht für den flächendeckenden Einsatz.

Vernetzt, vernetzter, Smart Factory

Sind alle Anlagen und Maschinen ganz im Sinne der Industrie 4.0. untereinander durch Sensoren vernetzt und erfordern kaum oder im Idealfall gar keinen menschlichen Eingriff, spricht man von einer Smart Factory. Von der optimalen Auslastung aller eingesetzten Geräte über die Vermeidung von Verschleiß und sogar die Vorhersage notwendiger Reparaturen bringen die smarten Lösungen zahlreiche Vorteile mit sich. So können Produktionsausfälle oder sogar -Stillstände verhindert werden. In einigen Branchen ist dabei die Erfassung und Auswertung von Daten in Echtzeit nötig – beispielsweise bei der Produktion Erneuerbarer Energien. Um die von einer Windkraftanlage erzeugte Energie und den aktuellen Verbrauch optimal aufeinander abzustimmen, bedarf es einer Automatisierungslösung mit geringen Latenzen.

Dafür könnte 5G die erhoffte Lösung bringen. Denn Anlagen, sowohl für die Produktion erneuerbarer Energien als auch in anderen Bereichen, liegen teilweise sehr weit von der nächsten kabelgebundenen Infrastruktur entfernt. Durch den neuen Mobilfunkstandard könnte Kommunikation in Echtzeit mit der Steuerleitzentralen hergestellt werden. In der Konsequenz verringern sich Kosten und Aufwand für die Wartung, Steuerung und Diagnose von abgelegenen Produktionsstätten, da nicht jedes Mal ein Mitarbeiter entsandt werden muss. Um diese Vorteile nutzen zu können, muss der Ausbau des 5G-Netzes allerdings schnell vorangehen und auch im ländlichen Raum gewährleistet sein.

Ganz gleich, welche überraschenden Innovationen die Branche im kommenden Jahr aufmischen werden – Unternehmen, die den Absprung verpassen, werden hinter der Konkurrenz zurückbleiben.

Dieser Artikel stammt von unserem Partnerportal Elektronikpraxis.

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