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Die Industrie 4.0 benötigt Gehäuse für smarte Sensoranwendungen

Die Industrie 4.0 benötigt Gehäuse für smarte Sensoranwendungen

Die vierte industrielle Revolution, oder abgekürzt „Industrie 4.0“, hat schon längst begonnen. Auch wenn vielen das noch gar nicht so bewusst ist. Das liegt zum einen daran, dass die meisten schon einmal davon gehört haben, jedoch tun sich viele mit der Begriffserklärung und deren reale Auswirkungen auf das tägliche Arbeitsleben noch recht schwer. Darüber hinaus werden in gleichem Atemzug zur Industrie 4.0 die Trendthemen IoT (Internet of Things) und IIoT (Industrial Internet of Things) genannt. Das macht´s noch ein bisschen komplexer.

KAY HIRMER
Leitung Marketing bei OKW Gehäusesysteme

IoT im Hausgebrauch

Im privaten Umfeld ist die Digitalisierung und Vernetzung am besten greif- und begreifbar: mit dem Smartphone, mittlerweile der „beste Freund des Menschen“, kann man schon heute die vielfältigsten Dinge regeln und steuern, egal wo man sich gerade befindet. Einzelne Geräte, wie z.B. die Smart-Watch, werden mit weiteren „smarten Dingen“ vernetzt und die Datenspeicherung erfolgt zentralisiert in der gesicherten „Cloud“. Das alles soll uns im Alltag das Leben erleichtern. Vieles macht meiner Meinung nach absolut Sinn, z.B. am Körper tragbare Notrufsysteme/-Sender in Kliniken oder Sozialbereichen. Oder auch Personen-Ortungssysteme, bei Berufen mit erhöhtem Sicherheitsrisiko. Ein interessantes Beispiel ist das „Capturs“ des gleichnamigen, französischen Herstellers (www.capturs.com). Dieses GPS-Tracking-System mag auf den ersten Blick eher den Fun-Charakter bedienen, offenbart jedoch bei näherem Blick wesentlich mehr: das Wearable-Gerät ermöglicht es, Freunden, der Familie und Fans Routen zu verfolgen und somit live dabei zu sein, wenn Personen ihre Sporttätigkeit ausführen; unabhängig vom jeweiligen Endgerät. Man kann die Daten (Route, Distanz, Höhe, Dauer) exportieren/speichern und sogar in sozialen Netzwerken veröffentlichen. Nun die Besonderheit: bei Stürzen oder Unfällen, verlassen der vordefinierten Route, längeres verweilen an einem Standort und bei schwacher Batterie sendet es automatisch eine Nachricht per E-Mail oder eine SMS an bestimmte Personen. Damit kann im Ernstfall schnell Hilfe angefordert werden. Das Capturs wurde in der OKW-Gehäusereihe MINITEC verbaut und kann für alle Outdoor-Aktivitäten verwendet werden: Wandern, Skifahren, Klettern, Gleitschirmfliegen usw. Weitere für Wearables nutzbare OKW-Gehäusereihen sind das BODY-CASE und das ERGO-CASE.

Industrie 4.0 und IIoT

Doch kommen wir nun wieder zum eigentlichen Thema „Industrie 4.0“ und IIoT „Industrial Internet of Things“ zurück. Es gibt zwischen beiden Begrifflichkeiten einen wesentlichen Unterschied – Industrie 4.0 ist kurz gesagt eine Hightech-Strategie, um die Digitalisierung in der industriellen Produktion voran zu treiben; IIoT ist der konkrete Gebrauch smarter Technologien in der Fertigungsindustrie. Sehr viele Unternehmen beschäftigen sich zurzeit mit der Frage, wie sie die internen Prozesse und über verschiedene Ebenen/Organisationen hinweg transparent gestalten und optimieren können. Im Grunde geht es auch beim IIoT darum, Dinge smarter zu machen, indem sie miteinander kommunizieren. Im Mittelpunkt stehen dabei Sensoren, welche eingebettet in die Geräte, ständig Daten über Maschinen, spezielle Anwendungsszenarien oder über Anwender und die gesamte Wertschöpfungskette sammeln und zentral abliefern. Die wesentlichen Ziele sind dabei immer gleich: eine bessere Qualität liefern, die Prozesse optimieren und verschlanken, den Einsatz von Ressourcen optimieren, die Aufträge schneller fertig stellen und den Kunden ausliefern. Ein wichtiges Ziel darüber hinaus ist es den Markteinführungs-Zyklus neuer Produkte wesentlich zu verkürzen, um gegenüber dem Wettbewerb Vorteile zu erhalten.

Gehäuse und IIoT

Es werden bereits heute viele OKW-Gehäusereihen für die unterschiedlichsten Anwendungszwecke in der Smart Factory genutzt. Die Nutzung im späteren Arbeitsalltag ist hierbei vielfältig und somit können die Vorgaben an das Gehäuse recht unterschiedlich sein:

  • Mobile Gehäuse zur Integration von Temperatur-, Feuchtigkeits- oder Präsenzsensoren – ergonomisches Design für ein ermüdungsfreies Arbeiten.
  • Als Gateways fest an der Wand verbaut – einfache, verdeckte Wandbefestigung, eventuell mit Sicherungsfunktionen
  • An Maschinen/Anlagen mit integrierten Vibrations-/ Druck- und Zustandssensoren.
  • In Mini-Formaten für Wearable-Applikationen – am Arm, Handgelenk, um den Hals oder in der Hemd-/Hosentasche
  • Größere Ausführungen in einer robusten Konstruktion – bei mehr Platzbedarf bzgl. den Einbauten/Displays. 
  • Verwendung hochwertiger Materialien bei der Herstellung der Standardgehäuse
  • Hohe Dichtigkeitsklassen zum Schutz der integrierten Elektronikbauteile und Sensoren.
  • Möglichkeiten zur Modifikation der Standardprodukte gemäß individuellen Kundenvorstellung und Bedarfen.

Ich habe nachfolgend mal einige interessante Beispiele von Kundenapplikationen aus dem Bereich IIoT für Sie herausgepickt:

Funk-Datenlogger

Funk-Datenlogger

Mit dem Wireless Data Logger Almemo 470 von Ahlborn Mess- und Regelungstechnik, können Klimamessgrößen wie Temperatur oder Luftfeuchtigkeit drahtlos erfasst werden. Eine flexible Anschlusstechnik für digitale Sensoren ermöglicht die Adaption einer Vielzahl unterschiedlicher Sensoren zur Messung verschiedener Messgrößen.

Applikation Funk-Datenlogger
Funknetzwerk Access Point

Funknetzwerk Access Point

Auf der Feldebene ermöglicht das sWave.NET-Funknetzwerk von steute Schaltgeräte GmbH & Co. KG, die variable Kommunikation zwischen Funkschaltgeräten und Access Points, die ähnlich wie ein Router arbeiten. Sie empfangen die Signale der Funkschaltgeräte, bündeln und senden sie, z.B. per Ethernet oder WiFi an einen oder mehrere Applikationsserver. Die Access Points werden verteilt im Sendebereich installiert und kommunizieren mit den Funkschaltgeräten.

Applikation Funknetzwerk Access Point
Smart TAG

Smart TAG

Der conbee Smart TAG basiert auf der Bluetooth-4.x-Spezifikation- mit einer Reichweite von bis zu 150 m. Der voll konfigurierbare TAG verfügt über eine Authentifizierungs-Funktion via Out-Of-Band- oder SecureSimple-Pairing, ist fälschungssicher und hat einen Bewegungssensor, der in der Lage ist, Manipulationsversuche zu erkennen. Dabei werden in dynamisch anpassbaren Sendeintervallen Statusdaten in Advertisement-Paketen übermittelt, welche Auskunft über das zu trackende Objekt geben. Der intelligente TAG meldet zyklisch seine ldentifikationsnummer, Temperatur- und Bewegungsdaten sowie Batteriestatus und optional Position.

Applikation Smart TAG
Robuster UHF Reader

Robuster UHF Reader

Die RF-Embedded GmbH hat einen RFID-Reader für den passiven ultrahochfrequenten Funkbereich (UHF) entwickelt, welcher ein Energiefeld aus elektromagnetische Wellen erzeugt. Sobald ein passiver UHF-Transponder in das Energiefeld gelangt, sendet er seinen Speicherinhalt an den entsprechenden RFID Reader.

Applikation Robuster UHF Reader

Alle Gehäuse, welche zur Nutzung von smarten Sensoren geeignet sind, haben wir nun in einer eigenen Rubrik zusammengefasst. Somit können Sie nun noch schneller Ihr passendes Sensorgehäuse finden.

Damit die Standardgehäuse auch den individuellen Kundenansprüchen bzgl. der Firmenfarbe, optischen Anpassung an die Nutzungsumgebung, Unternehmenslogo, den Elektronikeinbauten und Zuleitungen etc. entsprechen, bieten wir vielfältige Serviceleistungen an: Lackierungen, Bedruckungen, EMV-Aluminiumbedampfung zum Schutz vor Störstahlen, Aussparungen/Durchbrüche für z.B. USB-/SPI-/I2C-/LAN-Stecker oder Bedientasten.
Bei Industriegehäusen mit hoher Schutzart ist darüber hinaus die Verwendung spezieller Druckausgleichselemente ein großes Plus. Durch einen Wechsel der Temperaturen kann bei abgedichteten Gehäusen ein Unterdruck im Inneren entstehen. Feuchtigkeit und Schmutzpartikel können angesaugt werden und die empfindliche Elektronik beschädigen. Die OKW-Druckausgleichselemente können hier dagegen wirken, da sie einen besonders hohen Luftdurchsatz ermöglichen. Gleichzeitig schützt die innovative Bauweise zuverlässig vor Schmutz und ist bei Bedarf bis zu einem Druck von 6 bar absolut wasserdicht.

Allgemeine Funktionsweise

  • Durch die Erfassung von zuverlässigen Sensordaten, der richtigen Auswertung oder Echtzeitanalyse wird die physische Welt mit der digitalen Welt verbunden.
  • Die Erfassung von Daten durch die unzähligen, unterschiedlichen Sensoren ist sehr vielfältig 
  • Die bekanntesten sind die Temperatur-, Feuchtigkeits- und Präsenzsensoren. An Maschinen kommen vor allem Energie-, Vibrations-, Druck- und Zustandssensoren zum Einsatz.
  • Zum Übertragen der Daten sind drahtlose Vernetzungen, wie z.B. GSM, LTE, BLE, WLAN, WiFi oder der besonders stromsparende LoRa-Standard notwendig.
  • Interessant für eine begrenzte Reichweite sind auch draht- und batterielose Anwendungen nach dem En-Ocean-Prinzip.
  • An den Gehäusen/Geräten sind sogenannte API´s wie SPI, I2C, LAN, USB notwendig.
  • Die Daten können z.B. auch mit Wetterdaten aus dem Internet gepaart werden; die Ablage kann in einschlägigen Cloud-Lösungen erfolgen.

Publikation

Industrie 4.0 - Innovationen für die Produktion von morgen
https://www.bmbf.de/pub/Industrie_4.0.pdf