Algemeen

Met 5G gaat Industrie 4.0 over landsgrenzen heen

5G voor Industrie 4.0
Aan de hand van de tandwielproductie onderzoekt een internationaal netwerk met onderzoekers uit Duitsland en Zweden oplossingen voor 4.0 (foto: WZL, Peter Winandy)

Industriële ondernemingen werken vaak op verschillende locaties en zelfs in meerdere landen. Daarmee groeit de noodzaak tot het onderbrengen van de productie in een netwerk en van een centrale bewaking van de productie. Onderzoekers van meerdere Fraunhofer-Instituten en deskundigen uit Zweden hebben aangetoond hoe een productienetwerk voor Industrie 4.0 over landsgrenzen heen kan worden gerealiseerd. Het 5G mobiele netwerk speelt daarbij een rol.

Hoewel op de verschillende locaties en de meerdere landen vaak dezelfde machines staan en volgens identieke productievoorschriften draaien, varieert vaak de kwaliteit van de producten die in verschillende fabrieken worden gemaakt. Deskundigen van het Fraunhofer-Institut en onderzoeks- en industriële partners uit Zweden hebben productie-installaties locatie-overstijgend aan elkaar gekoppeld.

Het resultaat is het Swedish-German Testbed for Smart Production (PDF), waarin toekomstige nieuwe technologieën voor in netwerken gekoppelde productie kan worden ontwikkeld en getest. Het doel is om de productie te optimaliseren en efficiënter te maken.

Internationaal netwerk

Om zo’n netwerk tussen verschillende locaties en landen te testen, is de proef verdeeld over drie plaatsen: Aken, Chemnitz en Stockholm. Deelnemers zijn onder meer de Fraunhofer-Instituten für Produktionstechnologie (IPT), für Lasertechnik (ILT) en für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie (IME), alle drie gevestigd in Aken, het Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Chemnitz, het Powertrain Manufacturing for Heavy Vehicles Application Lab (PMH Application Lab) aan de Koninklijke Technische Hogeschool in Stockholm, Scania, Volvo Trucks en Ericsson.

Hiermee zijn partners uit verschillende sectoren verzameld, die gezamenlijk productieomgevingen voor Industrie 4.0 kunnen ontwikkelen en uitgebreid testen. Een zwaartepunt ligt op de 5G mobiele netwerkstandaard, die in de toekomst machines en controlekamers met elkaar verbindt.

Zweeds proefstation

De eerste producten die momenteel in het Zweedse proefstation in een productienetwerk worden gemaakt, zijn onderdelen van versnellingsbakken voor Scania en Volvo. Aan de hand van dit voorbeeld willen de deskundigen de conventionele productie in meerder opzichten tegelijk verbeteren. Het gaat onder meer om de bewerking van metalen onderdelen op gereedschapsmachines, waarbij een werkstuk door schaven in een hoogwaardig onderdeel worden omgezet. Bij dit proces wordt het onderdeel nauwkeurig geschaafd; het gaat om een nauwkeurigheid in de ordegrootte van enkele micrometers.

Schaven is een dynamisch proces. Wanneer in het productieproces trillingen ontstaan, bijvoorbeeld wanneer een gereedschap is versleten, kunnen in fracties van seconden schades optreden. Deze schades worden gewoonlijk pas ontdekt bij de functietest van de compleet gemonteerde versnellingsbak, en dat brengt hoge kosten met zich mee.

Real-time adaptieve productie met 5G

Bevestigt men echter direct op het gereedschap of op het onderdeel trillingsensoren die hun informatie via het 5G mobiele netwerk naar de centrale sturen, dan kan de productieleiding snel ingrijpen. 5G is zo snel dat de installatie binnen milliseconden kan reageren. De vertragingstijd (latentie) tussen het optreden van de storing tot aan de reactie is kort genoeg om schade te voorkomen.

5G heeft als groot voordeel dat het zonder kabel werkt maar toch snel informatie kan overdragen. Bij een onderdeel dat in de machine met 1000 min-1 ronddraait, is een bekabelde sensor niet te gebruiken. Dankzij de 5G standaard zal echter in de toekomst een zichzelf aanpassende adaptieve productie quasi in real-time mogelijk zijn.

Treden bij een klant schades aan een onderdeel op omdat het fouten heeft, dan is het opsporen van de oorzaak vaak een tijdrovende kwestie. Niet altijd is duidelijk op welke plaats in de productieketen de fout is ontstaan. Worden tijdens de productie al alle beschikbare data met sensoren opgenomen en in de eigen cloud van de onderneming opgeslagen, dan is documentatie zonder hiaten van de productie mogelijk. Op deze manier kunnen de productieparameters permanent worden bewaakt en meetdata verzameld. Al deze data worden in een digitaal onderdeel, de digitale tweeling, opgeslagen en zijn steeds voor analyse beschikbaar.

Industrie 4.0 met 5G
De onderste helft van dit schema geeft de feitelijke procesketen voor het produceren van een component weer. De donkerblauwe pijl geeft de stroom van simulaties door de ondersteunende software weer. Deze wordt later opgeslagen in de digitale tweeling. De lichtblauwe pijlen symboliseren door het proces heen in- en uitgangen van data, simulaties en modellen naar en van de digitale tweeling via cloud connectivity (ill.: KTH).

Als dienst beschikbaar

Voor industriële klanten is het voordeel van deze in een netwerk verbonden community met haar proefstation ook, dat ze hier samen met partners of zelfs concurrenten technologieën kunnen ontwikkelen zonder dat iemand in hun kaarten kijkt. In zekere zin is ontwikkeling op neutrale bodem mogelijk.

Tussen de onderzoekers en de industriële klanten heerst een open atmosfeer. De onderzoekers zijn niet elkaars concurrenten, maar het verbindend element tussen productiebedrijven en IT-aanbieders en willen samen ze productieprocessen verder ontwikkelen. In deze zin zijn de partners zich ook bewust dat gemeenschappelijke data goed worden bewaard.

Nog een voordeel is dat de testomgeving als dienst aan de industriële partners ter beschikking wordt gesteld. Daardoor besparen ze investeringen in eigen ontwikkelingslaboratoria en dalen de onzekerheid en het risico van nieuwe technologieën.

Multi-culti

De in het netwerk opgenomen testomgevingen brengen ondernemingen uit verschillende branches samen en bieden de partners gelegenheid van elkaar te leren. Een telecom-onderneming kent niet noodzakelijkerwijs de behoefte van een metaalbedrijf. Hier leren partijen de behoeften van de anderen kennen en kunnen ze nieuwe oplossingen ontwikkelen die zonder zo’n samenwerking niet eenvoudig zouden ontstaan.

De samenwerking is ook zo creatief omdat door de internationale partnerschappen verschillende mentaliteiten samenkomen. De Zweden staan erg open voor nieuwe technologieën, met name op het gebied van communicatie. De Duitse partners van hun kant brengen bijvoorbeeld hun kennis op het gebied van gereedschapmachinebouw in.

Tijdens de komende Hannover-Messe zal de Duits-Zweedse samenwerking op meerdere stands te zien zijn. Op de stand van Ericsson wordt 5G-technologie in de toepassing van de Duitse en Zweedse proefstations getoond. Op de Zweedse gemeenschappelijke sand (Zweden is partnerland) worden onderdelen uit de versnellingsbakken gepresenteerd. Ook wordt het productienetwerk verklaard op een aanraakscherm, dat met 5G is verbonden met het Zweeds-Duitse proefstation. Verder exposeren de instituten uit Aken meer voorbeelden voor de productie binnen netwerken. Niet alleen uit de gereedschapsmachinebranche, maar ook uit onder meer Life Science.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven