Reifenherstellung: Wie optimiert IIoT die Effizienz?

Was ist IIoT, Und Was hat das mit Fertigung zu Tun?

Das industrielle Internet der Dinge (IIoT) bietet eine komplette neue Fertigungstechnologie. Im Kern geht es beim IIoT um die Vernetzung von industriellen Maschinen und Geräten, die durch fortschrittliche Kommunikationstechnologien und Software integriert werden. Diese Integration ermöglicht ein bisher unerreichtes Maß an Automatisierung und Datenaustausch, was zu effizienteren, zuverlässigeren und intelligenteren industriellen Prozessen führt (siehe auch: Prozessdesign in der Fertigung).

IIoT ist ein komplexes Paket von Technologien:

• Das IIoT umfasst die Einbettung von Sensoren, Software und anderen Technologien in Industrieanlagen.
• Es erleichtert die Erfassung, den Austausch und die Analyse von Daten und verbessert die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M).
• Zu den Kernkonzepten gehören Konnektivität, Automatisierung, maschinelles Lernen und Datenanalyse in Echtzeit.

Die Technische Basis von IIOT in der Reifenherstellung

Das industrielle Internet der Dinge (Industrial Internet of Things, IIoT) stützt sich in der Reifenherstellung auf eine ausgefeilte technologische Grundlage, die für seinen erfolgreichen Einsatz und seine Wirksamkeit unerlässlich ist. Diese Grundlage umfasst mehrere Schlüsseltechnologien, von denen jede eine entscheidende Rolle bei der Verwirklichung des Potenzials des IIoT in der Reifenindustrie spielt.

Ein zentrales Element des IIoT ist das Cloud Computing. Cloud-Plattformen dienen als Backbone für die Datenspeicherung, -verarbeitung und -analyse. Sie bieten die nötige Skalierbarkeit und Flexibilität, um riesigen Datenmengen zu verarbeiten, die bei der Reifenherstellung anfallen. Mit Cloud Computing können Hersteller von jedem Ort aus auf Daten zugreifen und diese analysieren, was eine bessere Entscheidungsfindung und flexiblere Reaktionen auf veränderte Bedingungen ermöglicht.

Big Data ist ein weiteres entscheidendes Element. Bei der Reifenherstellung fallen enorme Datenmengen aus verschiedenen Quellen an, darunter Maschinensensoren, Produktionslinien und Qualitätskontrollsysteme. Big-Data-Technologien werden eingesetzt, um diese Daten zu handhaben, zu verarbeiten und zu analysieren. Diese Analyse führt zu verwertbaren Erkenntnissen, die es den Herstellern ermöglichen, die Produktionsprozesse zu optimieren, die Reifenqualität zu verbessern und den Abfall zu reduzieren.

Künstliche Intelligenz (KI) spielt eine transformative Rolle im IIoT. In der Reifenherstellung werden KI-Algorithmen eingesetzt, um die erfassten Daten zu interpretieren, komplexe Muster zu erkennen und Ergebnisse vorherzusagen. Dazu gehören die Vorhersage von Anlagenausfällen (vorausschauende Wartung), die Verbesserung der Qualitätskontrolle durch Algorithmen zur Fehlererkennung und die Optimierung von Produktionsplänen für maximale Effizienz.

Schließlich ist die Cybersicherheit ein wesentlicher Bestandteil der IIoT-Infrastruktur. Mit der zunehmenden Vernetzung von Reifenherstellungsanlagen steigt auch das Risiko von Cyberbedrohungen. Robuste Cybersicherheitsmaßnahmen sind unerlässlich, um sensible Daten zu schützen und den unterbrechungsfreien Betrieb von Fertigungssystemen zu gewährleisten. Dazu gehören die Sicherung von Datenübertragungen, der Schutz von Cloud- und On-Premise-Systemen und die Gewährleistung, dass alle Komponenten des IIoT-Ökosystems vor potenziellen Verstößen geschützt sind.

Zusätzlich zu diesen Kerntechnologien kann die Rolle der Sensoren in der Reifenherstellung nicht hoch genug eingeschätzt werden. Sensoren sind die Augen und Ohren des IIoT und sammeln Echtzeitdaten von verschiedenen Punkten im Fertigungsprozess. Diese Daten werden dann zur Verarbeitung und Analyse an Cloud-Plattformen übertragen, die den Herstellern Echtzeiteinblicke in ihre Abläufe bieten. Die Integration dieser Technologien bildet den Kern des IIoT in der Reifenherstellung und treibt Innovation, Effizienz und Qualität in der Branche voran.

Der WEg zur intelligenten Fertigung mit IIoT

Das industrielle Internet der Dinge läutet einen bedeutenden Wandel in der Fertigungslandschaft ein und lenkt sie weg von traditionellen Methoden hin zu dem, was heute als "intelligente Fertigung" geläufig ist. Dieser Übergang ist gekennzeichnet durch einen tiefgreifenden Wandel in der Art und Weise, wie Fertigungsprozesse konzipiert, ausgeführt und gewartet werden, was zu einer automatisierten, effizienten und intelligenten Produktionsumgebung führt.

Im Mittelpunkt dieses Wandels steht der Übergang zur Automatisierung. Das IIoT ermöglicht die Integration von fortschrittlichen Maschinen und Robotern in den Fertigungsprozess, wodurch die Abhängigkeit von manueller Arbeit verringert wird. Bei dieser Automatisierung geht es nicht nur darum, menschliche Hände zu ersetzen, sondern auch darum, die Fähigkeiten des Fertigungsprozesses zu verbessern. Maschinen, die mit IIoT-Technologien ausgestattet sind, können Aufgaben mit größerer Präzision, Konsistenz und Geschwindigkeit ausführen, was zu höherer Produktivität und Leistung führt.

Ein weiterer Eckpfeiler dieses Wandels ist die Verbesserung der betrieblichen Effizienz. Mit IIoT kann jeder Aspekt des Fertigungsprozesses in Echtzeit überwacht und optimiert werden. Dies schließt alles ein, von der Lieferkette und der Produktionslinie bis hin zum Energieverbrauch und der Abfallwirtschaft. Durch die Nutzung von Datenanalysen und maschinellem Lernen liefert IIoT Erkenntnisse, die bei der Feinabstimmung von Prozessen, der Reduzierung von Ausfallzeiten und der Minimierung von Ineffizienzen helfen.

Darüber hinaus bedeutet der Übergang zu einer intelligenten Fertigung eine erhebliche Reduzierung der menschlichen Eingriffe. Dies bedeutet zwar nicht die Abschaffung der menschlichen Arbeitskraft, aber eine Neuausrichtung der menschlichen Rollen. Die Arbeitnehmer haben sich von repetitiven, arbeitsintensiven Aufgaben auf strategischere, analytische und überwachende Aufgaben verlagert. Dieser Übergang trägt nicht nur zur Verringerung menschlicher Fehler bei, sondern auch zur Erhöhung der Arbeitszufriedenheit und Sicherheit.

Im Wesentlichen ist das Aufkommen des IIoT in der Fertigung nicht nur ein Upgrade der Technologie, sondern ein komplettes Überdenken der Art und Weise, wie die Fertigung im modernen Zeitalter durchgeführt werden sollte. Es verspricht eine Zukunft, in der Fabriken anpassungsfähiger, effizienter und intelligenter sind und den Weg für eine neue Ära der industriellen Produktion ebnen.

Im Zusammenhang mit der Reifenherstellung wird die Relevanz des IIoT besonders deutlich. Die Reifenindustrie mit ihren komplexen und ressourcenintensiven Prozessen kann von der Effizienz und den Erkenntnissen der IIoT-Technologien immens profitieren. Im weiteren Verlauf dieses Artikels werden wir untersuchen, wie IIoT speziell die Reifenherstellung revolutioniert, von der Rohstoffverarbeitung bis hin zur Prüfung und Verteilung des Endprodukts.

Mit welchen Herausforderungen ist die Reifenherstellung konfrontiert?

Die innerbetriebliche Logistik der Produktionshallen ist komplex und anfällig für menschliche Fehler. Das richtige Material zur richtigen Zeit an die richtige Reifenherstellungsmaschine zu bringen, kann mühsam sein. Das manuelle Scannen von Barcodes ist immer noch gängige Praxis, jedoch veraltet, kostspielig und nicht für eine Produktion auf der Grundlage von First Expired First Out (FEFO) geeignet.

In der Reifenherstellung ist es gängige Praxis, Rohmaterialien an den so genannten Schneidemaschinen auf Materialträger (oder Spulen) zu laden, diese Träger an Lagerorten aufzubewahren und die richtigen Träger zum Bereitstellungsbereich einer Reifenaufbaumaschine zu transportieren, wo die richtigen Träger in die passenden Schlitze einer Reifenaufbaumaschine eingesetzt werden müssen.

In einer groß angelegten Produktionsumgebung mit mehreren Lagerbereichen auf mehreren Stockwerken, Tausenden von Materialträgern und Hunderten von Schneide- und Reifenaufbaumaschinen wird die Produktionslogistik zu einer Herausforderung, die durch die Beherrschung des FEFO-Prinzips noch verschärft wird.

Eine unbeabsichtigte Verletzung des FEFO-Prinzips kann zu verderblichen Rohstoffen führen. Lange Suchzeiten nach bestimmten Materialträgern verringern die Arbeitsproduktivität und erhöhen das Risiko von verderblicher Ware. Ein fehlender Ladungsträger im Bereitstellungsbereich - oder auch nur ein vergessener Scan eines Ladungsträgers - behindert den Start des Produktionsauftrags, was die Maschinenauslastung und Arbeitsproduktivität verringert. Und schließlich führt das falsche Material, das in die Reifenaufbaumaschine eingelegt wird, zu einem Rückgang der Rentabilität.

Wie können Reifenhersteller Ihre Schlüsselkennzahlen Verbessern?

Um die Produktionskosten zu senken, müssen Reifenhersteller die Maschinenauslastung erhöhen, den Ausschuss von Rohstoffen reduzieren, Produktionsfehler beim Endprodukt ausschließen und die Arbeitsproduktivität erhöhen.

Jede IIoT-basierte Lösung muss sich auf den gesamten Prozess konzentrieren, vom Laden des Rohmaterials auf einen Materialträger (oder eine Spule) über die Verwaltung der Lager- und Bereitstellungsbereiche bis hin zum Einsetzen der Träger in die Reifenherstellungsmaschine.

Asset Agent ist eine effiziente RTLS-Lösung, die alle diese Probleme löst: Jeder Ladungsträger wird mit einem batteriebetriebenen Gerät - einem so genannten Transponder - ausgestattet, das es der Asset Agent-Anwendungssoftware ermöglicht, jeden einzelnen Materialträger an jedem beliebigen Ort in der Produktionsanlage zu identifizieren, zu lokalisieren und mit ihm zu kommunizieren. Die Lösung skaliert bis zu Tausenden von Transpondern in einer Anlage und arbeitet bei Bedarf auch im Freien.

Die Asset Agent Serveranwendung bietet Standardschnittstellen zu ERP-Systemen (z.B. SAP Extended Warehouse Management - EWM) sowie zu anderen Produktions- und Materialflussmanagementsystemen für eine nahtlose Integration in die bestehende IT-Infrastruktur.

Wie Arbeitet ASSET AGENT Im DETAIL?

Wenn das Rohmaterial an der Schneidemaschine auf einen Träger geladen wird, prüft der Asset Agent über eine patentierte drahtlose Ortungstechnologie (RTLS Tracking), ob die Zuordnung zwischen Träger und Material korrekt ist, und gibt dem Arbeiter über eine in den Transponder integrierte rot-gelb-grüne LED-Anzeige sofort eine visuelle Rückmeldung. Der Ladungsträger kann an jeden beliebigen Lagerort bewegt werden, was eine chaotische Lagerung ermöglicht, da der Asset Agent seine Position immer mit unübertroffener Präzision kennt, auch in einer mit Metall verstellten Produktionsumgebung.

Die integrierte LED-Anzeige dient als Pick-by-Light-System, wenn ein Mitarbeiter einen bestimmten Träger im Lagerbereich finden muss - Finden statt Suchen ist das Konstruktionsprinzip des Asset Agent. Der Ladungsträger wird auf der Bereitstellungsfläche abgesetzt und Asset Agent übermittelt seinen Standort automatisch an das ERP-System, um den Transportauftrag zu vervollständigen und das Material den einzelnen Baumaschinen zuzuordnen. Während der Carrier schließlich in die Reifenaufbaumaschine geschoben wird, zeigt Asset Agent : Grün für alles in Ordnung, gelb für das richtige Material, aber die falsche Charge und damit einen Verstoß gegen das FEFO-Prinzip, und rot für das falsche Material.

Wie Verbessert ASSET AGENT die Prozesse?

Der gesamte Reifenherstellungsprozess wird ohne jegliche Benutzerinteraktion immun gegen menschliche Fehler, wodurch das manuelle Scannen von Barcodes entfällt. Jede Kommunikation mit dem Benutzer basiert auf einem weltweit etablierten Kommunikationsstandard - einem einfachen dreifarbigen Ampelsystem - das keine Schulung erfordert.

Die Suchzeiten für die Ladungsträger werden verkürzt (lesen Sie mehr über Echtzeit Lokalisierung), Ausschuss durch verdorbenes Rohmaterial entfällt, während die Maschinenauslastung und die Arbeitsproduktivität steigen. Alles in allem führt dies zu einer Steigerung des Reifenausstoßes um bis zu 3 % ohne Investitionen in zusätzliche Reifenaufbaumaschinen oder mehr Personal.

ASSET AGENT amortisiert sich innerhalb eines Jahres

Asset Agent wird seit vielen Jahren in Reifenherstellungsbetrieben auf der ganzen Welt eingesetzt und kann in jeder bestehenden Infrastruktur installiert werden, wobei die Transponder die Schutzart IP 65 erfüllen. Mit seinem Standard-Power-over-Ethernet (PoE) und sofort einsatzbereiten Schnittstellen zu allen wichtigen ERP-Systemen ist eine nahtlose Integration in die bestehende IT-Infrastruktur gewährleistet. Mit einer Batterielebensdauer von bis zu 8 Jahren, je nach Anwendungsfall, ist nur eine minimale Wartung der Hardware erforderlich.

Asset Agent ist für die automatisierte Überprüfung des Zustands aller Infrastrukturkomponenten, einschließlich der Transponder, konzipiert und lässt sich in Netzwerk-, Server- und Protokollüberwachungssoftware wie Nagios, PRTG Network Monitor, Solar Winds und andere integrieren. Sogar der Batteriewechsel könnte proaktiv von Asset Agent in Verbindung mit dem PMS-System der Anlage verwaltet werden, um den Aufwand für das Wartungspersonal der Anlage zu minimieren.

Die anfänglichen Investitionskosten haben nachweislich eine überzeugende Amortisationszeit von weniger als einem Jahr.

Lernen Sie mehr über Asset Agent!

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Quellen:

(1) Kumar, A.S.; Iyer, E. (2019): An Industrial IoT in Engineering and Manufacturing Industries - Benefits and Challenges. In: International Journal of Mechanical and Production, Engineering Research and Development (IJMPERD), ISSN(P): 2249-6890; ISSN(E): 2249-8001, Vol. 9, Issue 2, Apr 2019, 151-160

(2) Yang, H., Kumara, S., Bukkapatnam, S. T. S., & Tsung, F. (2019). The internet of things for smart manufacturing: A review. IISE Transactions, 51(11), 1190–1216. https://doi.org/10.1080/24725854.2018.1555383

Anmerkung: Dieser Beitrag wurde am 21. Oktober 2024 aktualisiert

Author

Christian Aadal, Product Manager

Christian Aadal hat einen Abschluss in Informations- und Kommunikationstechnologie und Medien und verfügt über mehrere Jahre Erfahrung in der Telekommunikationsbranche, wo er für einige der größten Namen der Branche gearbeitet hat. Vom technischen Support-Ingenieur über den Projektingenieur und den Global Product Manager - Asset Agent bis hin zum Vertrieb ist Christian Aadal stolz darauf, dass er die Bedürfnisse der Branche mit Schwerpunkt auf Optimierung, Digitalisierung und Sicherheit versteht. Durch seine Erfahrung in diesem Bereich ist er in der Lage, seinen Kunden Lösungen anzubieten, die ihre Anforderungen am besten erfüllen und den gewünschten Mehrwert schaffen. Seine Leidenschaft gilt der Industrie 5.0, bei der Menschen die maximale Effizienz von Maschinen und Maschinen die maximale Effizienz von Menschen ausschöpfen können.