Automatisierung und Robotik in der Anlagentechnik

Das Haupteinsatzgebiet der Automatisierung und Robotik im Maschinenbau ist die serielle Fertigung. Zählen der Einsatz von SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung)-Modulen und CNC Maschinen noch zur sogenannten dritten industriellen Revolution, kommt es mit der Industrie 4.0 Aera zu einer komplexen Vernetzung von Sensoren und miteinander kommunizierenden Systemen, die teilweise autonom und mit Hilfe von eingesetzter KI selbständig Entscheidungen treffen und so zur Prozessautomatisierung und -optimierung beitragen. 

Dennoch müssen auch hier die Wartung, Programmierung und Aktualisierung der eingesetzten Technologien weiterhin von Menschen übernommen und die Einhaltung geltender Normen und Standards sichergestellt werden.

Das umfangreiche Sortiment von RS für den Maschinen- und Anlagenbau unterstützt Sie beim professionellen Automatisieren ihrer Produktion- und Fertigungsprozesse durch bewährte und moderne Produkte der Steuer- und Regelungstechnik und Sensorik.

RS bietet einen Kalibrierservice für alle angebotenen Gerätetypen und stellt sicher, dass die angebotenen Produkte EU-konform sind und den gängigen Normen und Sicherheitsanforderungen entsprechen. So können Sie bei der Neukonzeption und der damit einhergehenden (Teil-) Automatisierung ihrer Anlagenprozesse auf Baugruppen führender Hersteller zurückgreifen.

Die teilweise oder vollständige Automatisierung der Anlage ermöglicht dem Betreiber eine permanente Überwachung und Steuerung der einschlägigen Prozessparameter und damit eine Steigerung der Effizienz, Qualität und Sicherheit. Neben dem Einsatz einer modernen Software zur Verbesserung des Arbeitsflusses können mit Sensoren und Aktoren ausgestattete Roboter präzise oder für den Menschen schwere und gefährliche Aufgaben übernehmen. 

Wichtig ist es, die Planung auf die individuellen Anforderungen und Randbedingungen der Anlage auszurichten und die optimierten Prozessabläufe in die vorhandene Infrastruktur zu integrieren.

Durch den Einsatz von (Industrie-) Robotern können Teile Ihres automatisierten Prozesses von autonom und präzise arbeitenden Systemen übernommen werden. Die Programmierung und Steuerung von Robotern ist ein Teilgebiet der technischen Kybernetik und Elektrotechnik, bei der es, vereinfacht gesagt, um die autonome Regelung komplexer Systeme, basierend auf kontinuierlich erfasste und in Echtzeit ausgewertete Daten, geht. Neben der Regelung umfasst die Kybernetik auch die Modellierung und Simulation technischer Systeme. Hier findet sich auch die Schnittstelle zum IoT (Internet of Things), bei der Zustandsinformationen aus der realen Welt erfasst und miteinander verknüpft werden.

Die Prozessautomatisierung in Fertigung und Produktion basiert auf einer Vielzahl von permanent erfassten Daten, die durch fest installierte Sensoren an relevanten Punkten der Anlage erfasst werden. Zu den einschlägigen Prozessparametern gehören die Temperatur, der Druck, elektrische Spannungen, der Schallpegel und auch die Schwingung von Bauteilen. 

Durch den Einsatz spezieller Computerprogramme werden die erfassten Daten in Echtzeit ausgewertet, um bei Prozessabweichungen unmittelbar Gegenmaßnahmen einleiten zu können. Dies kann von einer komplexen Regulierung der Prozessparameter durch eine intelligente Steuer- und Regelungstechnik bis hin zu Maßnahmen der vorausschauenden Instandhaltung reichen.

Um einen bestehenden Fertigungs- oder Produktionsprozess mit Hilfe von Automatisierungstechnik und Robotik zu optimieren, ist es notwendig, das bestehende System genau auf sein Potenzial und seine Schwachstellen hin zu untersuchen. Nur so kann gewährleistet werden, dass sich die neu eingesetzte Technologie in den bestehenden Prozess und seine Randbedingungen einfügt und zur gewünschten Effizienzsteigerung führt. Ein wichtiger Punkt hierbei stellt die Mensch-Maschine-Schnittstelle dar, das heißt, die Interaktion zwischen menschlichem Anwender und Technik muss möglichst barrierearm und sicher gestaltet werden.

Ziele einer Prozessoptimierung müssen schon zu Beginn definiert werden, ein Ist-Zustand sollte zwingend erfasst werden, um die Auswirkungen der neu eingesetzten Automation messbar zu machen. 

Entscheidend ist es auch, neben der Bedienungsfreundlichkeit, die erforderlichen Wartungszyklen, Softwareaktualisierung und Instandsetzung mit in die Planung einzubeziehen.

Professionelle Geräte, die zur Mess- , Steuerungs- und Regelungstechnik eingesetzt werden, müssen verlässliche und reproduzierbare Ergebnisse zurückspielen, da auf Grundlage dieser Daten sowohl systemische als auch im weiteren Sinne strategische Entscheidungen getroffen werden. Erfasste Daten fließen nicht nur in (sich teilweise selbst-) regulierende Prozesse ein, sondern bilden auch die Basis für mögliche Prozessoptimierung und veränderte Instandhaltungszyklen oder -maßnahmen.

RS bietet neben dem erforderlichen Equipment auch einen Kalibrierservice an.

Zu der modernen Regelungstechnik zählt auch die sogenannte Fuzzy- Regelung. 

Historisch geht diese Art der Regelung auf die Theorie einer “Unschärfelogik” zurück, in der nicht nur zwischen 2 Zuständen (“wahr” / “unwahr”) unterschieden wird: die Fuzzy-Regelung deckt auch unscharfe, linguistische Beschreibungen wie “sehr”, "mehr" oder "weniger" ab . Die Zuordnungen der Signale und letztendlich die Regelung geschieht aufgrund statistischer Zuordnung der Werte (z.B. zu 0.8 “warm”).

In der Fuzzy-Regelung lässt sich die Arbeitsweise des Systems in die folgenden Teilschritte aufgliedern:

• Umwandlung des scharfen Messwertes in den linguistischen Begriff und Zuordnung zu einem entsprechenden Wertebereich
• Durchführen der vorab definierten Regeln und Rechenoperationen (z.B. wenn/ dann in Kombination mit und)
• Rückwandeln der Ergebnisse in einen scharfen Wert, mit dem das System dann reguliert wird

Vorteil dieser Vorgehensweise ist eine einfachere Modellierung komplexer Systeme anhand von sprachlicher Regelung, die im Allgemeinen zugänglicher ist, als mathematische Formulierungen.

Sowohl aus der Prozessautomatisierung und auch aus dem Teilgebiet der Robotik ist der Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) nicht mehr wegzudenken. 

Dennoch setzt die Arbeit mit KI und das Verknüpfen komplexer Systeme stets das saubere Erfassen von teilweise großen Datenmengen, bis hin zu Big Data (aus unterschiedlichen Quellen und in unterschiedlichen Formaten) voraus.

Was in der Optimierung von Geschäftsprozessen oder dem E-Commerce bereits vorhanden ist, hat in der Automatisierung von Fertigungsprozessen noch Potenzial: um den Automatisierungsgrad von Anlagenteilen zu erhöhen, müssen neben einer präzisen Datenerfassung und -auswertung auch Experten zu Rate gezogen werden, um strategische Lösungen für die Produktion und Instandhaltung zu entwickeln. Dabei muss das Ziel vorrangig nicht der Aufbau neuronaler Netze sein, sondern das Identifizieren von Optimierungspotenzial als Zusammenspiel von KI und Expertenwissen.

Finden Sie hier mehr über die Lösungen, die RS im Bereich der Automatisierung und Robotik bietet.