Industrielle sensorer giver mening

I fremstillingsindustrien går meget af tiden med at forsøge at gøre produktionen mere effektiv. Gætværk og erfaring vil hjælpe dig et stykke af vejen, men for at opnå de gevinster, du har brug for til at holde dig foran, skal du bruge reelle data fra dine produktionslinjer.

Og for at få de produktionsdata, du ønsker, har du brug for industrielle sensorer.

Produktionsledere, procesingeniører og fabrikschefer over hele verden har allerede indarbejdet Manufacturing Intelligence Solutions som Factbird for at få værdi ud af deres data. Og en vigtig del af at lykkes med dette er strategisk at bruge sensorer til at få et billede af, hvad der sker på produktionslinjerne.

I denne artikel vil vi dykke ned i produktionssensorer (også kaldet industrielle sensorer) og undersøge deres afgørende funktion i overvågning og optimering af produktionsaktiviteter på fabriksgulvet.

Hvad er en sensor?

Sensorer er udstyr, der sidder helt ude på kanten af, hvor man kan få data. Inden for produktion er sensorer øjne og ører i moderne produktionsanlæg.

I bund og grund er en sensor en enhed, der opfanger data fra den virkelige verden i deres rå form, dvs. fysiske fænomener som temperatur, tryk, fugt, lyd, strøm eller lys.

En sensor omdanner så typisk disse data til et udgangssignal, der kan bruges i anden elektronik til at overvåge verden på minutniveau og sende information tilbage til IoT-systemer til analyse og handling.

De data, der indsamles og analyseres fra sensorer, kan bruges til at overvåge, kontrollere og optimere fremstillingsprocesser og dermed forbedre effektivitet, sikkerhed og kvalitet. Industrielle sensortyper er forskellige og skræddersyet til specifikke applikationer og industrier, men de har alle et fælles mål: at forbedre den måde, vi griber produktionen an på.

Hvor bruges sensorer?

Jo flere industrielle sensorer, vi placerer i produktionsmiljøer for at indsamle data, jo flere muligheder har vi for at vise og forstå mønstre.

De er ikke en ny opfindelse, idet patentet på det "elektriske teletermoskop", også kaldet termostat, blev udstedt i USA helt tilbage i 1883. De har udviklet sig meget siden da og er hurtigt blevet billigere, mindre og langt mere udbredte.

Hvis vi ser på biler, rapporterede det amerikanske energiministeriums kontor for videnskabelig og teknisk information, at i 2020 "har en gennemsnitlig ny bil mellem 60 og 100 sensorer, hvilket kan fordobles inden for 6 år." Disse sensorer er placeret overalt i bilen, herunder i brændstofindsprøjtningssystemet, gearkassen, brændstoftanken, hjulene og airbags.

I fremstillingsindustrien bruges sensorer til at overvåge og styre forskellige produktionsprocesser. Her er nogle eksempler på, hvordan sensorer bruges på produktionslinjer:

Overvågning af produktionsinput og output kan gøres med tællesensorer, typisk fotoelektriske (lys) og induktive sensorer, der overvåger antallet af producerede emner såvel som skrot og emner, der skal omarbejdes.

Emballageprocesser er en almindelig årsag til flaskehalse, og sensorer, der nøjagtigt måler afstande og positionering, hjælper med at reducere emballageproblemer.

Flaskehalsanalyse bruger videokameraer til at identificere årsagen til stop ved at se tidsstemplede videoer.

Tilstandsovervågning af maskiner med vibrations- og temperatursensorer, der registrerer, om et stykke udstyr opfører sig unormalt.

Forbrugsovervågning af forsyningsselskaber som el og gas for at identificere ineffektivitet og reducere omkostninger.

Forbedringer af medarbejdernes sikkerhed ved at bruge videokameraer til at analysere, hvad der gik galt i tilfælde af en ulykke.

Hvilke typer sensorer bruges i produktionen?

Industrisensorer spiller en central rolle i at øge effektiviteten gennem automatisering, et vigtigt mål for Industri 3.0 og 4.0. De muliggør registrering, måling, analyse og behandling af forskellige ændringer, såsom skift i position, længde, højde, eksterne faktorer og forskydninger inden for industrielle produktionsanlæg.

Smarte fabrikker udnytter disse sensorer til at overvåge output i realtid, mens automatiserede kontrolsystemer hjælper med at reducere potentielle vedligeholdelsesomkostninger. Derudover øger digitaliseringen produktionsfleksibiliteten, hvilket giver avancerede produktionsvirksomheder en konkurrencefordel.

Der findes forskellige typer sensorer på markedet, hvoraf nogle er masseproducerede og let tilgængelige. De almindelige typer sensorer, som du finder i dag, er:

• Positionssensorer kan måle bevægelsen af et objekt eller dets position i forhold til et referencepunkt.
• Tryksensorer er afgørende for overvågning af trykændringer i væsker eller gasser, hvilket sikrer sikker og effektiv drift.
• Flow-sensorer er afgørende for at måle flowhastigheden af væsker eller gasser i et system, optimere gennemstrømningen og reducere nedetiden.
• Temperatursensorer måler og overvåger temperaturvariationer i fremstillingsprocesser.
• Kraftsensorer registrerer mekaniske kræfter som træk, vægt og tryk.
• Nærhedssensorer er nøglen til at registrere tilstedeværelsen eller fraværet af et objekt uden fysisk kontakt.
• Niveausensorer holder styr på niveauet af væske eller fast materiale i beholdere eller kar.
• Vision-sensorer er afgørende for at optage billeder til analyse, såsom verificering af produktkvalitet og strømlining af inspektionsprocesser.

Disse sensorer finder anvendelse i en lang række fremstillingsindustrier, herunder medicinalindustrien, føde- og drikkevareindustrien, luft- og rumfartsindustrien, bilindustrien, elektronikindustrien og tekstilindustrien.

Produktionssensorer som en del af IoT-stakken

Ifølge McKinsey: "Internet of Things (IoT) beskriver fysiske objekter med sensorer og aktuatorer, der kommunikerer med computersystemer via kablede eller trådløse netværk - så den fysiske verden kan overvåges digitalt eller endda styres."

Ud fra denne definition er det klart, at sensorer er en vigtig del af IoT, Industrial IoT (IIoT), M2M, eller hvad man nu vil kalde dette fænomen.

Et typisk IoT-system består af fem dele:

1. Sensorer omdanner fysiske fænomener til elektriske signaler.
2. Edge-enheder udfører opgaver som at oversætte, lagre og behandle signalerne til kommunikation med et netværk.
3. Forbindelse, der sender data til skyen, f.eks. mobilnet, LoRaWAN, Wi-Fi og Ethernet.
4. Skyen er software, der behandler dataene og derefter udfører handlinger som f.eks. at sende alarmer. NB on-premise-løsninger findes stadig i fremstillingsindustrien, men er mindre og mindre almindelige.
5. En brugergrænseflade er, hvordan folk ser de data, der startede helt tilbage ved sensoren og er blevet behandlet af cloud-applikationen.

Industrielle sensorer er måske nok dit anlægs øjne og ører, men det er de data, de genererer, der har den virkelige værdi. Sådan ser en typisk opsætning ud, når man bruger Factbirds plug-and-play Manufacturing intelligence-løsninger.

Manufacturing Intelligence Solutions som Factbird gør det muligt for dig at indsamle, gemme og analysere data fra forskellige sensorer og forvandle rå information til brugbar indsigt.

Denne datahåndteringsproces omfatter fire nøglekomponenter:

• Tilvejebringelse af kontekst for sensordata (tid, sted og procestilstand) for bedre at forstå informationen og træffe mere informerede beslutninger.
• Filtrering og prioritering af data baseret på vigtighed giver dig mulighed for at fokusere på de mest kritiske aspekter af din drift.
• Sikring af konsistens i dataformat og -enheder for at fremme problemfri kommunikation og interoperabilitet mellem forskellige systemer og sensorer.
• Konvertering af rå sensordata til meningsfuld indsigt, der giver dig og dit team mulighed for at træffe informerede beslutninger og træffe passende foranstaltninger.

Hvad hjælper sensorer med at forbedre?

Investering i industrielle sensorer kan give betydelige fordele for din virksomhed.

Virksomheder, der indsamler og analyserer produktionsdata, får øget produktivitet gennem realtidsovervågning og optimering af processer, hvilket øger effektiviteten og reducerer nedetid.

Forbedret kvalitet kan også opnås gennem præcis kontrol af fremstillingsprocesser, hvilket resulterer i produkter af højere kvalitet med færre defekter.

Øget sikkerhed er en anden fordel, da tidlig opdagelse af farlige forhold eller udstyrsfejl hjælper med at forhindre ulykker og beskytte medarbejderne.

Sensorer bidrager også til mindre sp ild ved at optimere ressourceforbruget og minimere spild, hvilket fører til mere bæredygtige og omkostningseffektive operationer.

Endelig giver overvågning af udstyrets tilstand og ydeevne mulighed for forebyggende vedligeholdelse og prædiktiv vedligeholdelse, hvilket giver mulighed for stadig mere præcis forudsigelse af potentielle fejl og proaktiv vedligeholdelse, hvilket i sidste ende reducerer nedetiden.

Et kig ind i fremtidens sensorer

Efterhånden som Industri 4.0 og nu Industri 5.0 fortsætter med at forme produktionslandskabet, vil sensorer spille en stadig vigtigere rolle i at drive innovation og effektivitet.

Sensorer hjælper med at muliggøre bedre produktivitet, som Industri 4.0 kræver, samtidig med at de hjælper med at fokusere på mennesker og miljø i banebrydende industri 5.0-koncepter.

Forventede fremskridt inden for produktionssensorteknologi omfatter:

• Fortsat miniaturisering vil gøre det muligt at udvikle mindre og mere kompakte sensorer, der kan integreres i en bredere vifte af udstyr og applikationer.
• Avancerede materialer, såsom grafen og nanokompositter, vil give øget følsomhed, holdbarhed og alsidighed.
• Udbredelsen af trådløse sensornetværk vil forbedre dataindsamling, analyse og kommunikation i realtid på tværs af og mellem produktionsanlæg.
• Integrationen af kunstig intelligens (AI) og maskinlæringsteknologier med sensordata fra produktionen vil muliggøre avancerede analyser og forudsigelser, hvilket vil føre til smartere og mere autonome produktionsprocesser.

Afsluttende tanker

Produktionssensorer er kommet langt siden starten og er blevet et uundværligt værktøj for produktionsledere, produktionschefer og fabrikschefer til at overvåge, kontrollere og optimere deres drift.

Ved at investere i brugervenlige Manufacturing Intelligence Solutions som Factbird kan organisationer udnytte det fulde potentiale i disse sensorer og omdanne rådata til brugbar indsigt, der straks øger effektiviteten, kvaliteten og rentabiliteten.