Autonome Sensoren für die intelligente Fabrik

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Programmierbarkeit

Eine weitere Anforderung ist die Programmierbarkeit. Wie bei einem Smartphone, auf das eine App heruntergeladen werden kann, sollten IIoT-Sensoren in der Lage sein, mehrere Anwendungen auszuführen – bestenfalls änderbar aus der Ferne. Zudem kann es wichtig sein, den Sensorbetrieb auf der Grundlage von Änderungen in der Produktionslinie aktualisieren zu können. Auch gilt es, den Netzwerkverkehr und den Cloud-Speicherbedarf zu reduzieren und auch ein entsprechendes Maß an Datensicherheit und Echtzeitperformance aufrechtzuerhalten. Ein Beispiel wäre, eine bestimmte Gruppe von Sensoren in der Fabrik die Aufgabe zuzuweisen, nach einem potenziellen Vibrationsmuster zu suchen, das durch eine gerade installierte neue Maschine verursacht wird. So lässt sich erkennen, ob diese Maschine Auswirkungen auf andere Maschinen oder Prozesse in der Fabrik hat.

Das Brownfield-Problem

Der Einsatz entsprechender Sensoren ermöglicht eine einfache und kostengünstige Integration auf alten und bestehenden Maschinen. “Die wirkliche Chance liegt darin, an bestehenden älteren Maschinen moderne Sensoren mit minimalem Integrations- und Kostenaufwand einzusetzen”, sagte Mark Martin als Vice President, Industrial Automation, Energy and Sensors bei Analog Devices, mittlerweile Managing Director bei Forward Pivot. Diese Herausforderung ist auch bekannt als Brownfield-Problem. Da Maschinen oft erst nach vielen jahren ersetzt werden, entfällt der Großteil des Marktes bei der IIoT-Aufrüstung auf den Brownfield-Pool. Diese Maschinen bilden das Herzstück vieler Fertigungsunternehmen. Ausfallzeiten und Störungen können enorme Kosten verursachen. Zusätzliche Sensoren sollen dem entgegenwirken, doch das Aufrüsten der Maschinen kann kostspielig sein, beispielsweise durch die Stillstandzeit während der Installation. Spezielle Zertifizierungsanforderungen wie beispielsweise in der Öl- und Gasindustrie und der Bedarf an berührungslosen Sensoren erschweren die Aufrüstung zusätzlich. Darüber hinaus können in einigen Fällen Sensoren aufgrund technischer Probleme nicht an der Maschine angebracht werden, z.B. bei Maschinen mit hohen Temperaturen, da diese die Sensoren beschädigen können, oder bei beweglichen und rotierenden Elementen, an denen Sensoren nicht angebracht werden können.

Autonome Lasersensoren

Ähnlich wie bei LIDAR (Light Imaging, Detection and Ranging) zur optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung im Automobilen oder bei Gesichtserkennungssensoren in Smartphones kommen Lasersensoren häufig in der Industrie zum Einsatz. Lasersensoren liegen beispielsweise im Trend bei der berührungslosen Erfassung von Form und Bewegung sowie von Vibrationen, was den Goldstandard für die Überwachung des Maschinenzustands darstellt. Dies gilt insbesondere für autonome Sensoren, die drahtlos, programmierbar, mit integrierter Datenverarbeitung ausgestattet und berührungslos sind. Ähnlich wie Smartphones bieten sie Endanwendern ein flexibles, intelligentes Gerät. Das israelische unternehmen VocalZoom verwendet dabei eine Lasertechnologie namens SMLD (Self-mixing Laser Diode). SMLD ist ein Halbleitersensor, der ohne Optik auskommt. VocalZoom hat bereits entsprechende Produkte auf den Markt gebracht und arbeitet mit Unternehmen aus der Automobil-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie, der Halbleiterindustrie und anderen Branchen zusammen.

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