Was Industrie 4.0 für elektrische Schnittstellen bedeutet

| Autor / Redakteur: Fabian Seymer, Bernhard Säckl und Jürgen Heigl * / Kristin Rinortner

Industrie 4.0: Systeme müssen so erweitert werden, dass eine schnelle Verlegbarkeit möglich ist. Ein Beispiel ist ein Handlingsroboter, der sich variierenden Fertigungs- und Umgebungsbedingungen und unterschiedlichen Produkten anpasst. Im Bild zu sehen ist ein derartiger Prototyp bei ODU.
Industrie 4.0: Systeme müssen so erweitert werden, dass eine schnelle Verlegbarkeit möglich ist. Ein Beispiel ist ein Handlingsroboter, der sich variierenden Fertigungs- und Umgebungsbedingungen und unterschiedlichen Produkten anpasst. Im Bild zu sehen ist ein derartiger Prototyp bei ODU. (Bild: © Kristin Rinortner)

Industrie 4.0 bedeutet eine bedarfsgesteuerte Fertigung mit intelligenter Automatisierungstechnik. Mit dieser Entwicklung steigt auch das Anforderungsprofil an die Hardware-Schnittstellen.

Maßgeschneiderte Produkte bei minimaler Lieferzeit und Losgröße, so lauten Forderungen, die im Rahmen der sich konkretisierenden Überlegungen zur Industrie 4.0 und dem Industrial Internet of Things (IIoT) zunehmend an Bedeutung gewinnen. Dies betrifft insbesondere die Bereiche Mess- und Prüftechnik, Maschinenbau, Automatisierungstechnik und Industrieelektronik.

Neben der generell erkennbaren Entwicklung hin zu mehr Automatisierung von Fertigungsprozessen sowie vor- und nachgelagerten Operationen ist bereits heute erkennbar, dass die Fertigung von Morgen durch eine deutlich stärkere Dynamik gekennzeichnet sein wird. Notwendig hierfür ist eine deutlich ausgeweitete Vernetzung aller Arbeits-, Informations- und Logistikprozesse in Unternehmen.

In der Konsequenz bedeutet dies einen entsprechenden Ausbau intelligenter Automatisierungstechnik und der dazugehörigen Infrastruktur. Einen wesentlichen Anteil zu Letzterer tragen dabei Hardware-Schnittstellen sowie die zugehörigen Steckverbinder, Anschluss- und Verbindungsleitungen etc. bei, deren Anforderungsprofil hiermit deutlich steigt.

Was das konkret heißt, lässt sich am Beispiel von Robotereinheiten verdeutlichen, die in verschiedenen Prozessen der Automobilfertigung, Halbleiterindustrie und Lagerfördertechnik zum Einsatz kommen. In den meisten Fällen sind solche Roboter mit bedarfsgerecht automatisierten Werkzeugwechselsystemen ausgestattet, die die Ausführung unterschiedlicher Operationen wie Handling, Montage oder ähnliches ermöglichen.

Eine Überlegung, wie man Industrie 4.0 etablieren kann, besteht darin, die bereits vorhandene Flexibilität dieser Systeme insofern zu erweitern, dass mit kurzfristigen Kapazitätsanpassungen in einer Fertigung eine schnelle Verlegbarkeit angestrebt wird. Ein Beispiel hierfür könnte eine Verlagerung eines Roboters mit Handling-Aufgaben im Fördertechnikbereich in einen Montagebereich mit Unterkapazität sein.

Hieraus ergeben sich verschiedene Anforderungen an ein solches System. So müsste ein solcher Industrieroboter in der Lage sein, sich sowohl variierenden Fertigungs- und Umgebungsbedingungen als auch unterschiedlichen Eigenschaften des zu bearbeitenden Produktes anzupassen.

In der Folge ist es erforderlich, die Sensorik erheblich auszuweiten, auch um eine effektive Kommunikation mit vor- und nachgelagerten Produktionseinheiten – etwa der Fördertechnik, Nachschubversorgung oder Rohmaterialbereitstellung – und dem Endprodukt zu garantieren. Darüber hinaus ist eine schnelle und effektive Inbetriebnahme unabdingbar.

Anforderungen an Infrastruktur und Schnittstellen

Der bereits beschriebene Umstand, dass Produktionseinrichtungen in der Industrie 4.0 entsprechend dem Bedarf flexibel ein- und umsetzbar sein sollen, bedingt die Integration wesentlicher Neuerungen sowohl in die Steckverbinder als auch in die Übertragungsinfrastruktur. Die nachfolgenden drei Schwerpunkte sind dafür essentiell:

  • Ausbau der Miniaturisierung;
  • Erhöhte Zuverlässigkeit;
  • Effizienter Einsatz.

Insbesondere das Zusammenwirken dieser Faktoren birgt in der Praxis erhebliche Herausforderungen.

Die Forderung nach – abhängig vom Kapazitätsbedarf – flexibel und mobil umsetzbaren Maschinen, Geräten und Anlagen bedingt eine Reduktion bei Gewicht und Baugröße sowie deren Schnittstellen und angeschlossen Verbindungsleitungen. Anderenfalls wird ein Transport von solchem Equipment nicht möglich sein.

Ein Ansatz um ein gewichtsoptimiertes Design zu erreichen, besteht im Einsatz entsprechend gewichtsreduzierter Materialien wie beschichtete Kunststoffe oder Leichtmetalle, die schon heute erhebliche Optimierungen in punkto Transportmasse ermöglichen.

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