Wie Digitalisierung und das Internet der Dinge kleinen und mittelständischen metallverarbeitenden Unternehmen helfen können

Angesichts steigender Kundenerwartungen, komplexer globaler Lieferketten und eines wachsenden Bedarfs an individueller Anpassung suchen Fertigungsunternehmen nach innovativen Wegen, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Für viele ist eine IoT-Digitalisierung hier die richtige Lösung.

Die wichtigsten Treiber für die Nutzung des IoT in der Fertigung

Zu den wichtigsten Treibern für die Nutzung des Internets der Dinge (IoT) gehören die folgenden:

Kostenreduzierung

Mit einer optimierten Anlagen- und Bestandsverwaltung können Fertigungsunternehmen ihre Betriebskosten senken und neue Einnahmequellen erschließen. Geringere Maschinenausfallzeiten, niedrigere Lagerhaltungskosten und eine effizientere Energienutzung mit intelligenten, vernetzten Produkten erleichtern den Übergang vom Verkauf von Produkten zum Anbieten von Erfahrungen.

Kürzere Markteinführungszeiten

Eine flexiblere und effizientere Gestaltung der Produktions- und Lieferkette ermöglicht eine Verkürzung der Produktzyklen. Unternehmen können mehr Produkte in kürzeren Zeiträumen auf den Markt bringen und so die Produktion und den Umsatz maximieren.

Verbesserte Sicherheit

Das IoT kann auch zur Überwachung der Sicherheit und Gesundheit von Mitarbeitern eingesetzt werden. Gefährliche Situationen, die zu Verletzungen führen können, wie z.B. Vergiftungen am Arbeitsplatz, können mit Hilfe des IoT erkannt werden. Es befasst sich auch mit Sicherheitsproblemen, die in der Umgebung auftreten, wie z.B. Gaslecks oder anderen mechanischen Ausfällen.

Massenanpassungen

Der Prozess der Massenanpassung erfordert eine Zunahme der Vielfalt der produzierten SKUs, was die Herausforderungen bei der Lagerhaltung erhöht. Auch die Herstellung wird immer komplexer, da einzelne Chargen in schneller Folge produziert werden. Es ist schwierig, den Überblick über diese Vorgänge zu behalten, und für einige Hersteller möglicherweise nicht praktikabel. Das IoT ermöglicht die Massenanpassung, indem es Echtzeitdaten für Prognosen und Planungen liefert.

Die Auswirkungen des IoT in kleinen und mittelständischen Fertigungsbetrieben

Das IoT revolutioniert Produktionssysteme in drei Hauptbereichen:

Sichtbarkeit im Geschäft und im Außendienst

IoT bringt revolutionäre Transparenz in die Fertigung und eine bessere Kontrolle über die Ressourcen. Führende Systeme wie Enterprise Resource Planning und Manufacturing Execution weisen kritische Lücken auf, wie z. B. die zeitaufwändige manuelle Dateneingabe und das Fehlen von Echtzeitinformationen, die durch IoT geschlossen werden.

Hersteller erhalten Zugang zu Echtzeitdaten über die Fertigung, was die Produktivität im Fertigungsprozess verbessert. Laut IBM kann die IoT-Optimierung im Fertigungsprozess die Produktzahl um bis zu 20% erhöhen.

Zu den Anwendungen, die das höchste Maß an Transparenz bieten, gehören Anwendungen für den Fertigungsbetrieb und Anwendungen für die Anlagenverwaltung.

Laut einer Studie von McKinsey könnten die Verbesserungen der Betriebsabläufe durch IoT-Anwendungen bis 2025 einen Wert von über 470 Milliarden Dollar pro Jahr erreichen. Dazu können Anwendungen zur Überwachung und Optimierung der Anlagenleistung, der Interaktion zwischen Mensch und Maschine und der Qualitätskontrolle in der Produktion gehören.

Die Überwachung der Anlagennutzung ist ein weiterer Aspekt, der die Produktivität in der Fertigung um 10 bis 25 % steigert, was bis 2025 einem Wert von über 1,8 Billionen Dollar entspricht, so eine Studie des ITIF. Hersteller erhalten in Echtzeit Metriken über die Ausrüstung, um jede Phase des Produktionsprozesses zu verstehen.

Dazu werden zunächst relevante Daten zu den Maschinenparametern abgerufen, darunter Betriebsgeschwindigkeit, Leistung und Laufzeit. Die Daten werden dann zur Verarbeitung in die Cloud übertragen. Von dort aus können die Daten analysiert werden, um Erkenntnisse über die Nutzung zu gewinnen.

Zur Überwachung der Qualität von Waren können Hersteller die laufenden Arbeiten im Produktionszyklus oder die Kalibrierung der Ausrüstung, die die Fertigung durchführt, überprüfen. Die Qualitätskontrolle anhand der laufenden Produktion ist genauer, aber sie ist teuer und zeitaufwändig.

Die Überwachung der Kalibrierung der Ausrüstung bietet weniger tiefgreifende Einblicke, aber sie kann genutzt werden, um Ineffizienzen im Herstellungsprozess und wartungsbedürftige Ausrüstung zu identifizieren.

Darüber hinaus werden auch die Kalibrierung der Geräte, der Zustand der Maschinen und die Umgebungsbedingungen überwacht. Wenn die Schwellenwerte für Geschwindigkeit, Luftfeuchtigkeit, Temperatur usw. die Schwellenwerte überschreiten, die zu Produktfehlern oder -ausfällen führen können, kann die Überwachung die Ursache des Problems identifizieren und einen Alarm auslösen.

Schließlich kann die Sicherheit der Mitarbeiter mit Hilfe von am Körper getragenen Sensoren und RFID-Etiketten überwacht werden. Diese sammeln Daten über die Herzfrequenz, die Hautreaktion, die Temperatur und vieles mehr eines Mitarbeiters. Die Daten werden anhand historischer und kontextbezogener Daten analysiert, um Anomalien wie eine problematische Herzfrequenz zu identifizieren, die zu einem schwerwiegenden medizinischen Ereignis oder einem Hitzschlag führen können.

Transparenz in der Fertigungslieferkette

Für viele Supply Chain Manager ist eine durchgängige Transparenz der Lieferkette noch weit entfernt. IoT-gesteuerte Fertigungslösungen können dieses Problem jedoch lösen. Die Interaktionen in der Lieferkette finden bereits über Cloud-basierte Netzwerke statt, so dass der Übergang zu IoT-fähigen Lösungen für das Lieferkettenmanagement die Produktivität der Lieferkette steigern kann.

IoT-fähige Lösungen für das Management der Lieferkette bieten Echtzeiteinblicke in den Standort, den Zustand und den Status von Produkten, ob im Bestand, beim Transport oder auf individueller Basis, an jedem Punkt der Lieferkette.

Mit herkömmlichen Methoden konnten Hersteller beispielsweise nur auf allgemeine Informationen über eine SKU zugreifen, z. B. dass sich 1.200 Artikel der SKU X im Lager 2 befinden. Das IoT ermöglicht detaillierte Informationen über den Standort und die Eigenschaften der Artikel in der SKU, z. B. 500 Artikel wurden vor zwei Wochen und 100 Artikel vor 5 Tagen produziert.

IoT kann den Zustand der gelagerten und gelieferten Artikel überwachen. Bisher wurde der Zustand der Artikel nur bei der Auslieferung überwacht. IoT ermöglicht die Überwachung während des Transports, was für Hersteller mit zerbrechlichen Produkten oder Komponenten wertvoll ist.

Sichtbarkeit von Remote- und ausgelagerten Prozessen

Die Kombination aus Anpassungsbedarf, der komplexen globalen Lieferkette, den Logistikkosten und dem Mangel an lokalen Arbeitskräften zwingt die Hersteller oft dazu, ihre Produktion an entfernte Standorte auszulagern.

Wenn ein Hersteller seine Produktion auf verschiedene Regionen oder Länder verteilt, muss er die Herstellungs- und Produktionsstandards an allen Standorten einhalten. Mit herkömmlichen Methoden ist dies nicht machbar, aber IoT kann bei der Überwachung der Produktionsstandards helfen.

Die vorausschauende Wartung mit IoT und die Vorhersage möglicher Ausfälle ermöglicht zum Beispiel eine vorbeugende Wartungsplanung und reduziert den Bedarf an einem lokalen Wartungsteam.

Die Überwachung ermöglicht es den Herstellern auch, die Effizienz der Arbeitsabläufe zu beurteilen, ohne Zugang zur Produktionsstätte zu haben, was bei Remote-Prozessen entscheidend ist.

Verbesserung von Fertigungsprozessen dank des IoT

Die IoT-gesteuerte Fertigung ist ein unglaubliches Potenzial für kleine und mittelgroße Hersteller, denen die Ressourcen fehlen, um die laufenden Herausforderungen der Lieferkette, die steigenden Anforderungen und den Druck des Outsourcings zu bewältigen. Mit IoT können Hersteller ihre Produktivität bei reduzierten Kosten maximieren, den Ausschuss verringern und die Betriebszeit der Produktion maximieren, während sie gleichzeitig ein tieferes Verständnis für ihre Prozesse erlangen.

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Über den Autor:

Guido Voigt ist Director of Engineering bei Lantronix, einem globalen Anbieter von schlüsselfertigen Lösungen und technischen Dienstleistungen für das Internet der Dinge (IoT). Guidos und Lantronix‘ Ziel ist es, ihre Kunden in die Lage zu versetzen, intelligente, zuverlässige und sichere IoT- und OOBM-Lösungen anzubieten und gleichzeitig die Markteinführung zu beschleunigen.

 

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