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Smarte Fabriken
dank Industrie 4.0

Willkommen im Internet der Dinge

Vollautomatische Produktionsprozesse, transparente Lieferketten, digitale Vernetzung: In der Industrie 4.0 fließen Sensorik, IT und Kommunikationstechnologie zusammen. Die Basis bilden präzise Messwerte, eine digitale Datenübertragung und intelligente Anwendungen. Der wichtigste Rohstoff: Daten, die über Sensoren erfasst werden. In den Steuerungen auf Komponenten-, Maschinen- und Unternehmensebene werden diese verarbeitet und für intelligente Anwendungen genutzt. Über die gesamte Produktionskette generiert „Big Data“ eine enorme Wertschöpfung.

Industrie 4.0 ist eine Frage der Intelligenz. In der smarten Fabrik verlagert sich die Intelligenz in die Komponenten, die weitgehend autark miteinander interagieren, selbständig Entscheidungen treffen und sich selbst organisieren. Das Potenzial möglicher Applikationen ist praktisch unbegrenzt. Kleinste Produktions- und Liefermengen ab Losgröße 1 durch intelligentere Produktionsverfahren oder Predictive Maintenance auf Basis von übertragenden Zustandsinformationen aus der Sensorebene sind Beispiel für bereits heute in vielen Unternehmen realisierte Anwendungen.

 

Auch wenn Industrie 4.0 in weiten Teilen noch Zukunftsmusik ist, sollten Investitionsentscheidungen mit Blick auf die Digitalisierung getroffen werden. Mit der richtigen technologischen Basis können intelligente Anwendungen heute schon zur Effizienzsteigerung genutzt werden; sie ist auch die Voraussetzung für eine schrittweise Migration bis hin zum Internet der Dinge.

In der automatisierten Produktion ist das Konzept der Industrie 4.0 schon fast Realität. Das spart Kosten und schaltet den menschlichen Fehler aus wie hier in der medizinischen Fertigung.

Bausteine der Smart Factory

Die vierte industrielle Revolution ist eine Transformation in allen Unternehmensbereichen:
Sensoren: Kompatibel und konfigurierbar
Die Zukunft gehört konfigurierbaren Systemen aus Master, SPS oder überlagerter Steuerung und dem eigentlichen Sensor. Die Konfiguration und Kommunikation erfolgt zum Beispiel über I/O-Link. Die zentrale Parameterhaltung und die automatisierte Parametrierung der IO-Link-Sensoren erleichtern den Gerätetausch auch bei einem Herstellerwechsel. Alle IO-Link-Sensoren von autosen lassen sich problemlos mit den am Markt erhältlichen Mastern kombinieren und über die SPS-Steuerung parametrisieren. Der SIO-Mode (Standard Input/Output-Mode) ermöglicht auch den Einsatz in einer konventionellen Umgebung und eine spätere Umstellung auf IO-Link.
Kommunikation: Der Schlüssel zur Smart Factory
Eine nahtlose, effiziente und sichere Datenübertragung ist der Schlüssel zur Industrie-4.0-Welt. Über das serielle, digitale Kommunikationsprotokoll IO-Link kann die Übertragung digitalisiert und in den ethernetbasierten Kommunikations-Backbone im Unternehmen integriert werden. Dazu muss jedes IO-Link-Gerät über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung an einen Master angeschlossen sein, der die Kommunikation steuert und die Parameter der Sensoren speichert. Dieser durchgängige, bidirektionale Informationsfluss ist unabdingbare Voraussetzung für intelligente Automatisierungslösungen, die mit der digitalen Transformation möglich werden.
Prozesse: Von der Vernetzung zur Beschaffung
Das Konzept der Industrie 4.0 ist nicht nur eine Frage der Technik, sondern auch eine der Prozesse. Das wesentliche Element ist in jedem Fall die Vernetzung, aber nicht nur die der einzelnen Geräte, sondern auch der Menschen, die in der „intelligenten“ Fabrik der Zukunft arbeiten und der Lieferanten. Das beginnt schon bei der Beschaffung. Die Industrie 4.0 kennt keine Geschäftszeiten oder lange Lieferzeiten. autosen verfolgt das Ideal des offenen Marktplatzes mit transparenten Preisen und Konditionen und verfügt über einen extrem hohen Lagerbestand, um Lieferzeiten wie in einem geschlossenen Procurement-System zu bieten - ohne dessen Nachteile.

Sensoren mit IO-Link

Entdecken Sie eine kleine Auswahl unserer Sensoren mit IO-Link Anbindung!

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Reflexlichtschranke
0,05 ... 5 m
Rotlicht
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M18 x 1,5 I
0,04 ... 3 m/s
-20 ... 90 °C
210,19
198,63

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M18
100 ... 900 mm
Programmierbar
132,76
125,46
„Eine Chance, kein Damoklesschwert“
An der Industrie 4.0 führt schon lange kein Weg mehr vorbei. Bereits 2015 diskutierten wir mit Hans-Jürgen Heitzer, Geschäftsführer des Automatisierungsspezialisten Kardex Mlog, Chancen und Perspektiven. Das vollständige Gespräch, das wir hier in Auszügen veröffentlichen, ist in der Fachzeitschrift etz erschienen.

Herr Boehmert, Herr Heitzer. Kurz und knapp: Was bedeutet Industrie 4.0 heute für Unternehmen?

Boehmert: Für uns ist 4.0 kein Damoklesschwert für Unternehmen, sondern eine Chance, die man zur richtigen Zeit, richtig vorbereitet, ergreifen sollte. Das wesentliche Element ist in jedem Fall die Vernetzung, aber nicht nur die der einzelnen Geräte, sondern auch der Menschen, die in der „intelligenten“ Fabrik der Zukunft arbeiten.

Heitzer: 4.0 steht für einen Paradigmenwechsel. Die strikte hierarchische Automatisierungspyramide, die jahrzehntelang die produktionstechnischen Prozesse geprägt hat, wird ersetzt durch eine dezentrale Intelligenz und autarke Entscheidungen auf Geräteebene. Dies bedeutet nicht nur eine Umstellung für den Anwender. Auch die Anlagenbauer und Hersteller müssen umdenken und einen Fokus auf intelligente Komponenten und deren Integration in ein Gesamtsystem legen. Natürlich spielt das Netz schon lange eine wichtige Rolle, aber es macht einen Unterschied, ob übergeordnete Systeme Protokolle versenden, oder intelligente Funktionseinheiten selbst Informationen aktiv austauschen und einen Prozess damit effektiver und effizienter gestalten. Die Infrastruktur dafür jedenfalls steht. Mit der Einführung des IPv6-Standards beispielsweise ist es möglich, dass alle Komponenten in einem Prozess eine eigene Identität erhalten und autark über das Internet kommunizieren.

Boehmert: 2008 waren zum ersten Mal mehr Geräte mit dem Internet verbunden als Menschen. IPv6 bietet künftig Platz für unfassbare 360 Sextillionen intelligente Entscheidungsträger. Das sind mehrere hundert Millionen IP-Adressen pro Erdbewohner, darunter über kurz oder lang natürlich auch eine Vielzahl, die von Sensoren besetzt werden. Eines steht fest: Jedes Unternehmen muss sich mit 4.0 auseinandersetzen. Welche Konsequenzen das in der nahen Zukunft für die jeweiligen Prozesse hat, steht auf einem anderen Blatt.

„4.0 ist eine Transformation. Eine schrittweise Migration ist sinnvoll und möglich.“
Hans-Jürgen Heitzer - Geschäftsführer des Automatisierungsspezialisten Kardex Mlog
Also abwarten und Tee trinken? Oder besser gleich den Hebel umlegen?

Heitzer: 4.0 klingt nach einer Release, ist aber eine Transformation. Entweder-/oder-Denken hilft dabei nicht weiter. Eine schrittweise Migration ist sinnvoll und möglich. Die Technik erlaubt es ja, nahezu beliebige Funktionseinheiten zu definieren, in die ich die Intelligenz schrittweise verlagere. Nehmen wir einmal das Beispiel eines Logistikzentrums mit einem vollautomatischen Hochregallager, das von einem intelligenten Materialflussrechner verwaltet wird. Das ist heute Stand der Technik. In einem ersten Schritt lässt sich die Intelligenz in das einzelne Regalbediengerät verlagern, im zweiten in ein intelligentes Lastaufnahmemittel auf dem Gerät wie beispielsweise unser MMove. Dieses erhält vom Regalbediengerät einen Auftrag, den es mithilfe von Sensoren autark ausführt – beispielsweise eine bestimmte Palette zu finden, aufzunehmen, zum RBG zu bringen und den gesamten Prozess auch noch selbstständig zu überwachen, zum Beispiel durch permanente Plausibilitätsprüfungen.

Boehmert: Jede der beschriebenen Anwendungen lässt sich über heute bereits verfügbare Bauteile abdecken. Unsere Standardgeräte sind zu Millionen in Produktionsanlagen verbaut. Und 90 % aller Unternehmen sind von dem von Hans-Jürgen Heitzer skizzierten Automatisierungsgrad noch weit entfernt. Das darf in der allgemeinen Begeisterung nicht übersehen werden, sonst laufen eben diese 90 % Gefahr, im Wettbewerb abgehängt zu werden.

Heitzer: Die Verlagerung der Intelligenz ist technisch gesehen geradezu banal gegenüber den kulturellen Veränderungen im Unternehmen. Hier passiert eindeutig zu wenig. Organisationen und Mitarbeiter müssen lernen, die Hoheit über Prozesse, Informationen und die Kommunikation ein Stück weit aufzugeben, in dem sie diese an Komponenten delegieren.

„Eines steht fest: Jedes Unternehmen muss sich mit 4.0 auseinandersetzen.“

Philipp Boehmert - Gesamtverantwortung Marketing & eCommerce bei autosen
E-Procurement gilt als einer der Treiber der Industrie 4.0, autosen als Internet-Pionier der Sensorik-Branche.
Auch Kardex Mlog hat schon früh auf webbasierte Services, zum Beispiel in der Instandhaltung und Ersatzteillogistik gesetzt. Wo sehen Sie mögliche Mehrwerte in der Zukunft?

Heitzer: Eine Automatisierung der Beschaffung ist heute schon möglich. Defekte Bauteile oder Komponenten am Ende Ihrer Laufzeit senden ein Protokoll und lösen damit die Bestellung eines Ersatzteiles aus. Voraussetzung dafür ist eine entsprechende Infrastruktur, eine bilaterale Procurement-Plattform zwischen dem Kunden und einem Anbieter.

Boehmert: Wir verfolgen das Ideal des offenen Marktplatzes mit transparenten Preisen und Konditionen, der dem Kunden alle Informationen für eine autonome Entscheidung bereitstellt. Selbst auf Rabatte auf Mindestbestellmengen verzichten wir. So kann der Einkäufer flexibel im Einzelfall seinen Anbieter wählen. Auf Verkäuferseite ist das natürlich mit Aufwand und Investitionen verbunden. So haben wir einen extrem hohen Lagerbestand, um Lieferzeiten wie in einem geschlossenen Procurement-System zu bieten.

Sie Interessieren sich für IO-Link?

Industrie 4.0 und Robotik

Aus der Fertigung und der Intralogistik sind Sensoren nicht mehr wegzudenken. Das betrifft besonders robotergestützte Prozesse. Sensoren liefern die Informationen, die Roboter zur Orientierung benötigen. Bei filigranen Arbeiten sorgen sie zudem für das nötige Fingerspitzengefühl. In der Robotik kommen meist induktive und optische Sensoren zum Einsatz. Diese sichern die Verortung der jeweiligen Werkstücke und gewährleisten eine hohe Betriebssicherheit. Dabei kommt es auf exakte Werte an: Nur bei der genauen Positionierung von Werkstücken können die Roboter eine präzise Montage durchführen.
Experten für die Robotik
Die Firma ICS Industrieleistungen GmbH (ICS) plant und realisiert individuelle Automatisierungslösungen. Die Experten haben sich dabei auf die Optimierung von Produktionsabläufen und dem Materialfluss durch Robotik spezialisiert. Gemeinsam mit Kawasaki Robotics entwickelte ICS eine Lösung für die Produktion: Bei der Fertigung von Steuerdosen, die beispielsweise für den Druckausgleich bei Turbomotoren benötigt werden, müssen minimale Toleranzen eingehalten werden. Hier geht es zur Customer Story.
Kleinteilekommissionierung mit Fingerspitzengefühl
Eule Industrial Robotics hat eine Kommissionieranlage für feine Glasampullen realisiert, die vollautomatisch mit einer zusätzliche Aufbrechhilfe ausgestattet sind. Für die filigrane Arbeit sind die SCARA-Industrieroboter mit optischen und induktiven Sensoren versehen. Diese sorgen für eine exakte Positionierung der Ampullen. Die präzise Erfassung der kleinen, runden Ampullen mit der reflektierenden Glasoberfläche ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Hier geht es zur Customer Story.