Angesichts des zunehmenden Wettbewerbs suchen immer mehr kleine und mittelständische Fertigungsunternehmen nach Lösungen, um effizienter und profitabler zu werden und gleichzeitig die wachsenden Erwartungen ihrer Kunden zu erfüllen. Die Erhöhung der Produktivität mit Hilfe des Internets der Dinge um 10 bis 25 % bzw. einem Wert von mehr als 1,8 Milliarden US-Dollar könnte laut Studien bereits im kommenden Jahr Realität werden.

Autor: Guido Voigt, Lantronix

Die Entscheider in kleinen und mittelständischen Unternehmen gelten als besonders abwägend, wenn es um Investitionen in ihrem Betrieb geht. Gleichzeitig sind sie es, die mit klugen Kaufentscheidungen dafür sorgen, dass ihre Produktion geforderte Qualitätsniveaus aufweisen – was nicht selten Weltspitze bedeutet. Daher wundert es kaum, dass diese Gruppe besonders deutlich hinterfragt, was die Einführung von IoT in ihrer Produktion bedeutet.

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Dabei gibt es gute Antworten auf diese Frage, denn es gibt viele Faktoren, die das IoT für die Fertigung interessant machen:

Kurze Markteinführungszeit

Je schneller Produkte hergestellt und auf den Markt gebracht werden können, desto mehr Umsatz kann ein Unternehmen erzielen. Das Internet der Dinge in der Fertigung und in den Lieferketten macht den Prozess effizienter und anpassungsfähiger an Marktveränderungen, wodurch sich die Produkteinführungszeit insgesamt verkürzt.

Verbesserte Sicherheit

Das Internet der Dinge kann dazu beitragen, die Arbeitsumgebung für die Beschäftigten sicherer und gesünder zu machen. Mit Sensoren ausgestattete Geräte können die Umgebung auf gefährliche Situationen wie mechanisches Versagen oder Gaslecks überwachen. Es können auch Situationen überwacht werden, die zu Verletzungen am Arbeitsplatz führen können, z. B. wenn Mitarbeiter unter Alkoholeinfluss arbeiten.

Niedrigere Kosten

Das Internet der Dinge senkt die Kosten in vielerlei Hinsicht, z.B. durch die Verringerung von Maschinenausfallzeiten, die Senkung der Lagerhaltungskosten und die effizientere Nutzung von Energie. Ein optimiertes Anlagen- und Bestandsmanagement trägt ebenfalls zur Senkung der Betriebskosten bei, indem neue Einnahmequellen erschlossen werden.

Massenanpassung

Der Prozess der Massenindividualisierung bringt Herausforderungen für die Bestandsführung mit sich, da die Anzahl und Vielfalt der produzierten SKUs zunimmt und die einzelnen Chargen schnell produziert werden müssen. Die Nachverfolgung dieser Prozesse kann für einige Fertigungsunternehmen schwierig oder sogar unmöglich sein. Das Internet der Dinge erleichtert jedoch die Massenproduktion durch die Bereitstellung von Echtzeitdaten für die Planung und Vorhersage.

Die Auswirkungen des IoT für Fertigungsunternehmen

Das IoT kann die Produktion in drei Bereichen revolutionieren:

1. Erhöhte Sichtbarkeit der Vorgänge

Das Internet der Dinge erhöht die Transparenz in der Fertigung und hilft Betrieben, Ressourcen besser zu steuern. Selbst fortschrittliche Technologiewerkzeuge wie Enterprise Resource Planning und Manufacturing Execution haben blinde Flecken und Lücken, z.B. fehlende Echtzeitinformationen oder umständliche manuelle Dateneingabe, die durch das IoT geschlossen werden können.

Diese Geräte liefern Echtzeitdaten aus der Fertigung, mit denen sich Prozesse verbessern lassen. Anwendungen für das Anlagenmanagement und den Fertigungsbetrieb bieten den höchsten Grad an Transparenz.

Laut einer Studie von McKinsey könnten IoT-Anwendungen in der Fertigung bis 2025 einen jährlichen Umsatz von mehr als 470 Milliarden US-Dollar erreichen. Zu den IoT-Anwendungen in der Fertigung könnten Geräte gehören, die die Anlagenleistung, die Qualitätskontrolle der Produktion und die Interaktion zwischen Mensch und Maschine überwachen und optimieren.

Ein weiterer Aspekt der IoT-gestützten Produktivität in der Fertigung ist die Überwachung der Anlagenauslastung. Mit solchen Lösungen können Hersteller ihre Produktivität um 10 bis 25 % steigern, was laut ITIF bis 2024 einen Wert von mehr als 1,8 Milliarden US-Dollar haben wird.

Anlagenmetriken in Echtzeit helfen Herstellern, jede Phase des Produktionsprozesses zu verstehen. Dies wird erreicht, indem relevante Daten über Geräteparameter wie Betriebszeit, Betriebsgeschwindigkeit oder Leistung erfasst und zur Verarbeitung an die Cloud gesendet werden. Die Daten können dann verarbeitet und analysiert werden, um Erkenntnisse über die Auslastung zu gewinnen und effizientere Prozesse zu planen.

Ein weiterer Vorteil ist die Überwachung und Qualitätskontrolle. Das Internet der Dinge ermöglicht es Herstellern, die Arbeit während des Produktionszyklus zu überprüfen oder Fertigungsanlagen für Präzisionsprozesse zu kalibrieren. Beide Optionen verbessern die Qualitätskontrolle, aber die Überprüfung der Arbeit während der Ausführung ist genauer und zeitaufwändiger. Die Überwachung der Gerätekalibrierung bietet weniger Einblick in den Prozess, kann aber hilfreich sein, um Ineffizienzen im Produktionszyklus aufzudecken oder Maschinen zu identifizieren, die routinemäßig gewartet werden müssen.

Das Internet der Dinge kann auch andere Aspekte des Herstellungsprozesses überwachen, z.B. den Zustand der Maschinen, die Kalibrierung der Geräte und die Umgebungsbedingungen. Diese Parameter werden auf Faktoren untersucht, die sich auf das Endprodukt auswirken können, z.B. Geschwindigkeit, Feuchtigkeit und Temperatur. Wenn diese Parameter einen Schwellenwert überschreiten, kann dies zu Produktfehlern oder mechanischen Ausfällen führen, aber die IoT-Überwachung kann diese Probleme erkennen und darauf aufmerksam machen.

Für die Sicherheit der Mitarbeiter kann das IoT mit Geräten wie RFID-Etiketten und tragbaren Sensoren hilfreich sein. Diese Geräte sammeln Daten über Herzfrequenz, Hautreaktionen, Temperatur und andere medizinische Daten, die mit historischen und kontextbezogenen Daten verglichen werden können, um Anomalien zu erkennen, die sich negativ auf die Gesundheit auswirken könnten. Medizinische Wearables können beispielsweise Anomalien in der Herzfrequenz erkennen, die auf ein mögliches kardiales Ereignis hinweisen.

2. Sichtbarkeit in der Fertigungslieferkette

End-to-End-Transparenz in der Lieferkette ist für viele Hersteller der heilige Gral, aber es bleibt eine Herausforderung, dieses Ziel zu erreichen. IoT-Anwendungen in der Fertigung bieten eine mögliche Lösung, um die Transparenz im gesamten Prozess zu verbessern. Da Lieferketten bereits mit Cloud-basierten Netzwerken arbeiten, ist das Hinzufügen von IoT-fähigem Lieferkettenmanagement ein einfacher Prozess, der die Produktivität und Effizienz steigern kann.

IoT-fähige Lösungen für das Lieferkettenmanagement bieten einen umfassenden Einblick in den Status, den Ort und den Zustand von Produkten, die sich in der Fertigung, auf dem Transportweg oder im Lager befinden, unabhängig von ihrer Position in der Lieferkette.

Mit herkömmlichen Methoden sind die Informationen, die Hersteller über eine SKU erhalten können, begrenzt. Sie sind in der Regel allgemeiner Natur, z.B. können sie sehen, dass sich 2.000 Artikel einer SKU in Lager C befinden. IoT geht einen Schritt weiter und liefert granulare Informationen über die SKU, z.B. dass 1.000 Produkte vor einem Monat und 500 vor zwei Tagen produziert wurden.

IoT kann auch den Zustand der gelagerten und ausgelieferten Artikel überwachen. Vor IoT wurde der Zustand der Artikel nur bei der Auslieferung überwacht, aber IoT ermöglicht die Überwachung während des Transports, um Probleme mit zerbrechlichen Teilen oder Produkten zu vermeiden.

3. Sichtbarkeit von entfernten und ausgelagerten Vorgängen

Die zunehmende Komplexität der globalen Lieferkette, der Mangel an Arbeitskräften vor Ort, steigende Logistikkosten und die Nachfrage nach mehr Personalisierung und Individualisierung stellen die Hersteller vor enorme Herausforderungen. Diese Hürden zwingen die Hersteller häufig dazu, die Möglichkeiten von Offshore- oder Offshore-Outsourcing in Betracht zu ziehen.

Outsourcing in andere Regionen oder Länder bringt jedoch zusätzliche Herausforderungen mit sich. Es ist wichtig, die Unternehmensstandards für Fertigung und Produktion unabhängig vom Standort aufrechtzuerhalten, was mit herkömmlichen Methoden nicht möglich ist. Das Internet der Dinge kann dabei helfen, die Produktionsstandards an allen Standorten hoch und einheitlich zu halten.

Die vorausschauende Wartung mit IoT kann beispielsweise mögliche mechanische Ausfälle im Voraus erkennen und bietet Ihnen den Vorteil einer vorausschauenden Wartungsplanung, die Ihre Maschinen optimiert, ohne dass Sie ein eigenes Wartungsteam benötigen.

Durch die Überwachung können Sie auch die Effizienz von Prozessen bewerten, ohne vor Ort sein zu müssen, was für die Verwaltung von Teams an entfernten Standorten von entscheidender Bedeutung ist.

Verbesserung des Fertigungsprozesses mit IoT

Die IoT-gesteuerte Fertigung ist ein revolutionäres Konzept für kleine und mittlere Hersteller, die die Herausforderungen des Marktes und der Lieferketten meistern wollen. Mit IoT können Sie Ihre Produktivität mit weniger Abfall, niedrigeren Kosten und maximaler Betriebszeit maximieren.

Zum 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.