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#Neues aus der Industrie
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Sensoren werden die Zukunft von Produktion und Technologie bestimmen
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Im vergangenen Jahr war es schwierig, eine Fachzeitschrift aufzuschlagen und nicht über das Internet der Dinge (IoT), Industrie 4.0 oder Machine-to-Machine Communications (M2MC) zu lesen
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Doch all der Hype und die Vorhersagen werden ins Leere laufen, wenn die Sensorhersteller die vor ihnen liegenden Herausforderungen nicht meistern, meint Tony Ingham von Sensor Technology Ltd in Oxfordshire.
Die Idee der Industrie 4.0 erlangte erst vor ein paar Jahren die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit, als sie ein Thema der großen Hannover-Messe in Deutschland war. Experten und Zukunftsforscher werden Ihnen sagen, dass Industrie 4.0 etwas anderes ist als das Internet der Dinge und M2MC, aber für diejenigen unter uns, die ein eher bodenständiges Verständnis haben, sind sie im Grunde alle dasselbe - Möglichkeiten, die Menge der von Produktionsmaschinen gesammelten Daten erheblich zu erhöhen und sie in Echtzeit zu verarbeiten, um bessere Informationen zu erhalten, die wiederum zu einer höheren Produktivität führen.
In der Tat ist es ziemlich offensichtlich, dass die Menge der produzierten Daten seit vielen Jahren zunimmt und dass dies im Allgemeinen zu einer besseren Entscheidungsfindung führt. Es gibt jedoch so etwas wie eine Informationsüberlastung, wenn Menschen nicht in der Lage sind, die wichtigen Informationen aus einem Meer von Daten herauszufiltern und somit keine angemessenen Entscheidungen treffen können. Dies ist jedoch ein menschlicher Zustand, der durch den Einsatz eines Computers behandelt werden kann, der alle Daten automatisch nach ihrer Wichtigkeit kategorisiert und sie in geeigneter Weise anzeigt (einschließlich Notfallalarm, falls erforderlich).
Diese Echtzeit-Verwaltung großer Datenmengen ist eine gut entwickelte Disziplin, die unter dem Begriff "Big Data" bekannt geworden ist. Es begann wahrscheinlich in den Kontrollsystemen für petrochemische Raffinerien, breitete sich auf andere datenintensive Anwendungen aus und hat sich von dort aus weiterentwickelt. Heute wird es in vielen verschiedenen Branchen eingesetzt, von der Öl- und Gasförderung bis zur Einzelhandelsverwaltung, von der Wettervorhersage bis zu geologischen Untersuchungen, von der Landwirtschaft bis zur Infektionskontrolle, vom Schlachtfeldmanagement bis zum Betrieb von Telekommunikationsnetzen.
Daten machen
Bislang haben wir über die Nutzung von Daten gesprochen, aber in der Praxis müssen wir die Daten erst einmal erzeugen. Hier kommen die Sensoren ins Spiel, und wir können schnell feststellen, dass sie im Wesentlichen die Bausteine von Industrie 4.0 usw. sind. Es gibt bereits viele Arten von Sensoren, von einfachen Ein/Aus-Schaltern und Zählern bis hin zu hochentwickelten Sensoren wie dem TorqSense meines Unternehmens, der kontinuierlich das von einer rotierenden Welle erzeugte Drehmoment misst.
Es scheint daher unvermeidlich, dass sich die Sensortechnologie in den nächsten Jahren rasch weiterentwickeln wird. Wir verfügen bereits über Sensoren zur Messung fast aller nützlichen Parameter, einschließlich Temperatur, Geschwindigkeit, Produktionsrate, Farbe, Viskosität, Gewicht, Druck und Drehmoment, so dass keine neuen Sensortypen erforderlich sind. Die bevorstehenden Entwicklungen werden uns in neue Richtungen führen.
Eine offensichtliche Forderung ist die nach "intelligenten Sensoren", Sensoren mit integrierten (oder zumindest lokalen) Datenverarbeitungsfunktionen. Anstatt die Rohdaten zur Verarbeitung an das zentrale Kontrollsystem zu senden, führen diese Sensoren die Verarbeitung ganz oder teilweise vor Ort durch. Auf diese Weise erzeugen sie verfeinerte Informationen, die in einer Reihe verschiedener Formate vorliegen können, die jeweils für einen anderen Benutzertyp geeignet sind.
Sensor Technology hat vor einigen Jahren Pionierarbeit für diese Art von verteilter Intelligenz geleistet und liefert seit langem intelligente Sensoren für viele verschiedene Anwendungen. Gegenwärtig wollen nicht alle Nutzer diese Fähigkeit, aber diejenigen, die dies tun, profitieren von beträchtlichen praktischen Vorteilen und bauen im Grunde ihr eigenes, maßgeschneidertes Intranet der Dinge auf
Es ist wahrscheinlich, dass die Nachfrage nach intelligenten Sensoren mit der Einführung des IoT und ähnlicher Konzepte exponentiell steigen wird. Da die Grundlagen und grundlegenden Entwicklungen von technologieorientierten Unternehmen bereits geschaffen wurden, kann sich der Trend ungehindert entwickeln.
Inseln der Kontrolle
Eine logische Weiterentwicklung des intelligenten Sensors ist das Sensor-LAN (Local Area Network) oder Sensorcluster. Dabei speisen mehrere Sensoren entweder Rohdaten oder verarbeitete Informationen zur weiteren Verarbeitung in eine nahe gelegene Steuerung ein. Auf diese Weise entsteht eine hochgradig verteilte Kontrollsystemarchitektur mit Eigenschaften wie Robustheit, Geschwindigkeit, Agilität und Flexibilität für Veränderungen und Entwicklungen
Es ist bemerkenswert, dass ein Sensor-LAN verschiedene Arten von Sensoren enthalten kann, so dass viele verschiedene Variablen gemessen werden können. Es könnte z. B. auch die Temperatur an mehreren separaten Stellen und/oder das Drehmoment an einer Reihe verschiedener Antriebswellen überwachen. Das Niveau der Informationen, die es erzeugen und an verschiedene Benutzer weiterleiten könnte, könnte daher sehr hoch entwickelt sein.
Weitere Trends, die wir bei der Entwicklung von Sensoren erwarten können, sind Kostenreduzierung, Miniaturisierung und Standardisierung von Kommunikationsprotokollen, Plug-and-Play, Einbettungsmöglichkeiten und Verbesserung der Signalqualität. Möglicherweise müssen Sensoren auch die Fähigkeit entwickeln, das zentrale Kontrollsystem zu umgehen und Informationen direkt an die Cloud oder ein entferntes Datenarchiv zu liefern. Vielleicht müssen die Sensoren vor allem äußerst flexibel sein, einfach zu installieren und zu entfernen, leicht in ein Kontrollnetzwerk einzubinden und leicht für neue Aufgaben zu rekonfigurieren.
Früher waren Sensoren so etwas wie ein Aschenputtel-Thema für Steuerungsingenieure, ein bisschen nachrangig und sicher nicht aufregend. Doch jetzt gewinnen sie so sehr an Bedeutung, dass sie das gesamte Konzept der Steuerungstechnik verändern könnten.