Uppkopplad tillverkning: Gränserna suddas ut med IIoT

Föreställ dig ett scenario där även de mest komplexa och krävande verksamheterna utnyttjar intelligenta, högpresterande, resurseffektiva och helt prediktiva processer – framtidens tillverkning. Sakernas internet (IoT) spelar en avgörande roll i detta sammanhang genom att koppla samman enheter och maskiner, vilket gör det möjligt för dem att bli ”smarta” och samla in, analysera och utnyttja enorma datamängder. När detta koncept tillämpas på tillverkning av hårdvara kan det ge fabriksoperatörer fullständig insyn och kontroll över varje verktyg och varje utrustning på hela fabriksgolvet. Ta till exempel svetsverktyg och svetsarbeten, som är arbetsintensiva och kräver erfarna arbetare. Med den akuta bristen på kvalificerad arbetskraft inom området utgör detta det perfekta scenariot för tillverkare av elverktyg med IoT-stöd. USA är en särskilt lönsam marknad, eftersom det enligt prognoserna kommer att saknas 400 000 kvalificerade svetsare år 2024.

Den goda nyheten är att nya innovationer utvecklas just för att åtgärda denna specifika brist på kompetent arbetskraft. Vissa av de nya svetsmaskinerna kan anslutas på distans till företagsspecifika molnbaserade plattformar för svetshantering. Detta gör det möjligt för tillverkarna att noggrant övervaka kvaliteten, samtidigt som de får insikter i realtid om varje steg i svetsprocessen. Svetsaren behöver bara hantera verktyget, medan nödvändiga justeringar av verktygets effekt och andra parametrar görs utan manuellt ingripande. Ökad transparens leder direkt till snabb felupptäckt och åtgärd,vilket minskar andelen svetsreparationer med upp till 40 %. Detta är bara toppen av isberget när det gäller hur uppkopplade elverktyg kan förbättra process- och utrustningseffektiviteten. Det slutgiltiga målet är att integrera intelligenta funktioner i utrustningen på produktionsgolvet så att den kan känna igen och anpassa sitt eget syfte och sin användning. Om verktyget upptäcker att det används felaktigt kan det självständigt stängas av för att förhindra olyckor, skador och kostsamma tillverkningsfel.

Eftersom det nu har blivit möjligt att ansluta specialbyggda verktyg eller deras komponenter och delsystem till ett stort industriellt nätverk kvarstår frågan: hur får vi med de äldre verktygen? I mycket mindre skala kan en anpassning av konceptet med ”uppkopplade” verktyg göra det möjligt för verktygstillverkare att utforma produkter med liknande funktioner för konsumentmarknaden. En ledande tillverkare av elverktyg har lagt till Bluetooth-anslutning till batterierna för flera elverktygi sitt sortiment – vilket gör det möjligt för användare att koppla ihop sin utrustning med smartphones och surfplattor. Den egenutvecklade appen gör det möjligt för verktygsanvändare att se diagnostiska batteridata och skickar varningar när enheten överhettas, har låg laddning eller rör sig utanför ett definierat område. Detta säkerställer i sin tur att enheten är spårbar och att batteriet kan inaktiveras på distans. Bluetooth-stackar används också för att ansluta befintliga elverktyg och göra dem nätverksanslutna. Genom att eftermontera små Bluetooth-taggar på utrustningen kan arbetsledare på produktionsgolvet proaktivt spåra och övervaka verktygen samtidigt som användningsdata loggas. I teorinär det möjligt att använda intelligenta eftermonteringar för att utöka verktygens funktioner och göra dem helt ”nätverksanslutna”. De kan kopplas ihop med operatörens smartphone och användas som en plattform för anslutning till det övergripande molnbaserade styrsystemet. Eftersom de inte är integrerade i verktygets delsystem kan modulära eftermonteringar ge användaren möjlighet att välja om och när verktyget ska anslutas till nätverket samt få tillgång till ytterligare anslutningsfunktioner vid behov.

Att förbättra den operativa översikten är inte den enda drivkraften för att ansluta verktyg och koppla upp dem online. Aktivitetsdata som samlas in av inbyggda sensorer kan utnyttjas för att stödja underhålls-, reparations- och översynsfunktioner (MRO). Genom att spåra enhetens drifttid och jämföra den med dess förväntade livslängd kan förebyggande underhållsscheman skapas för att minska risken för kritiska utrustningsfel. Samtidigt kan samma data användas för att beräkna avskrivningen på komponenter och verktyg, vilket underlättar proaktiv planering av utbyten och inköp av reservdelar. Genom att koppla IIoT till tillverkarens ERP-system (Enterprise Resource Planning) kan underhållsverksamheten effektiviseras ytterligare – vilket potentiellt kan automatisera inköpsprocessen för reservdelar, delsystem och komponenter. I och med att svetsutrustning, strömkällor och handverktyg börjar anslutas till nätverket verkar det nu möjligt att koppla samman hela fabriker. Det moderna tillverkningssystemet kommer att bestå av utrustning som kan kommunicera med varandra, utbyta information och lära av varandra över fabriksgolv och från avlägsna platser. Detta kräver dock två förutsättningar – ett neuralt nätverk för statistisk processkontroll och robotplanering i realtid, samt ett distribuerat styrsystem (DCS) som integrerar programmerbara logiska styrenheter (PLC) och människa-maskin-gränssnitt (HMI). Industrirobotar är redan en stöttepelare för tillverkare, och precisionsuppgifter, såsom maskinbetjäning och testning av kretskort, skulle kunna dra enorm nytta av denna trend. Framöver kommer konvergensen mellan IIoT och automationsteknik att förverkliga fabriksgolvet för Industri 5.0. Allteftersom nätverket expanderar och fler enheter och verktyg ansluts kommer fokus att ligga helt och hållet på att automatisera hela tillverkningsvärdekedjan och förstärka den genom samarbete mellan människa och maskin.