De betekenis van industriële sensoren

In de productie wordt veel tijd besteed aan het efficiënter maken van de productie. Met giswerk en ervaring kom je een heel eind, maar om de winst te boeken die je nodig hebt om voorop te blijven lopen, wil je echte gegevens van je productielijnen gebruiken.

En om de productiegegevens te krijgen die u wilt, hebt u industriële sensoren nodig.

Productiemanagers, procesingenieurs en fabrieksmanagers over de hele wereld hebben al Manufacturing Intelligence oplossingen zoals Factbird gebruikt om waarde uit hun gegevens te halen. En een belangrijk onderdeel om hierin te slagen is het strategisch gebruik van sensoren om een beeld te krijgen van wat er op de productielijnen gebeurt.

In dit artikel verdiepen we ons in productiesensoren (ook wel industriële sensoren genoemd) en onderzoeken we hun cruciale functie bij het bewaken en optimaliseren van productieactiviteiten op de fabrieksvloer.

Wat is een sensor?

Sensoren zijn apparaten die aan de rand staan van waar je gegevens kunt krijgen. In de productie zijn sensoren de ogen en oren van moderne productiefaciliteiten.

In essentie is een sensor een apparaat dat gegevens uit de echte wereld in ruwe vorm vastlegt, dat wil zeggen fysieke fenomenen zoals temperatuur, druk, vocht, geluid, stroom of licht.

Een sensor zet deze gegevens vervolgens om in een uitgangssignaal voor gebruik in andere elektronica, waarbij de wereld tot op het kleinste detail wordt bewaakt en informatie wordt teruggekoppeld naar IoT-systemen voor analyse en actie.

De gegevens die met sensoren worden verzameld en geanalyseerd, kunnen worden gebruikt om productieprocessen te bewaken, te controleren en te optimaliseren, waardoor efficiëntie, veiligheid en kwaliteit worden verbeterd. Industriële sensoren zijn divers en op maat gemaakt voor specifieke toepassingen en industrieën, maar ze hebben allemaal een gemeenschappelijk doel: het verbeteren van de manier waarop we productie benaderen.

Waar worden sensoren gebruikt?

Hoe meer industriële sensoren we in productieomgevingen plaatsen om gegevens vast te leggen, hoe meer mogelijkheden we hebben om patronen te laten zien en te begrijpen.

Ze zijn geen nieuwe uitvinding: de "elektrische tele-thermoscoop", ook wel thermostaat genoemd, werd al in 1883 gepatenteerd in de VS. Sindsdien hebben ze een lange weg afgelegd en worden ze steeds goedkoper, kleiner en veel talrijker.

Als we naar auto's kijken, zien we dat het U.S. Department of Energy Office of Scientific and Technical Information meldt dat in 2020 "Een gemiddelde nieuwe auto tussen de 60 en 100 sensoren heeft, wat binnen 6 jaar kan verdubbelen". Deze sensoren zitten overal in de auto, onder andere in het brandstofinjectiesysteem, de versnellingsbak, de brandstoftank, de wielen en de airbags.

In de productie worden sensoren gebruikt om verschillende productieprocessen te bewaken en te besturen. Hier volgen enkele voorbeelden van het gebruik van sensoren in productielijnen:

Productie-input en -output kunnen worden bewaakt met telsensoren, meestal foto-elektrische (licht) en inductieve sensoren, die het aantal geproduceerde artikelen bewaken, evenals uitval en artikelen die opnieuw moeten worden bewerkt.

Verpakkingsprocessen zijn een veel voorkomende oorzaak van knelpunten en sensoren die nauwkeurig afstanden en positionering meten, helpen verpakkingsproblemen te verminderen.

Knelpuntenanalyse maakt gebruik van videocamera's om de hoofdoorzaak van stops te identificeren door video's met tijdstempels te bekijken.

Conditiebewaking van machines met trillings- en temperatuursensoren die detecteren of een apparaat zich abnormaal gedraagt.

Verbruikscontrole van nutsvoorzieningen zoals elektriciteit en gas om inefficiënties op te sporen en kosten te besparen.

Verbetering van de veiligheid van werknemers door videocamera's te gebruiken om te analyseren wat er mis ging bij een ongeluk.

Welke soorten sensoren worden gebruikt in de productie?

Industriële sensoren spelen een centrale rol bij het verhogen van de efficiëntie door middel van automatisering, een belangrijk doel van Industrie 3.0 en 4.0. Ze maken de detectie, meting, analyse en verwerking van verschillende veranderingen mogelijk, zoals verschuivingen in positie, lengte, hoogte, externe factoren en dislocaties binnen industriële productiefaciliteiten.

Slimme fabrieken maken gebruik van deze sensoren om real-time output te controleren, terwijl geautomatiseerde besturingssystemen helpen om potentiële onderhoudskosten te verlagen. Bovendien verhoogt digitalisering de flexibiliteit van de productie, wat een concurrentievoordeel oplevert voor geavanceerde productiebedrijven.

Er zijn verschillende soorten sensoren op de markt, waarvan sommige in massa geproduceerd en gemakkelijk verkrijgbaar zijn. De gangbare soorten sensoren die u vandaag de dag kunt vinden zijn:

• Positiesensoren kunnen de beweging van een object of zijn positie ten opzichte van een referentiepunt meten.
• Druksensoren zijn essentieel voor het bewaken van drukveranderingen in vloeistoffen of gassen en zorgen zo voor veilige en efficiënte operaties.
• Stromingssensoren zijn cruciaal voor het meten van het debiet van vloeistoffen of gassen binnen een systeem, het optimaliseren van de doorvoer en het verminderen van stilstand.
• Temperatuursensoren meten en bewaken temperatuurschommelingen binnen productieprocessen.
• Krachtsensoren detecteren mechanische krachten zoals spanning, gewicht en compressie.
• Nabijheidssensoren zijn de sleutel tot het detecteren van de aanwezigheid of afwezigheid van een object zonder fysiek contact.
• Niveausensoren houden het niveau van vloeistoffen of vaste stoffen in containers of vaten bij.
• Vision-sensoren zijn essentieel voor het vastleggen van beelden voor analyse, zoals het controleren van de productkwaliteit en het stroomlijnen van inspectieprocessen.

Deze sensoren vinden toepassingen in een groot aantal productiesectoren, waaronder de farmaceutische industrie, de voedingsmiddelen- en drankenindustrie, de ruimtevaart, de automobielindustrie, de elektronica en de textielindustrie.

Productiesensoren als onderdeel van de IoT-stack

Volgens McKinsey "beschrijft het Internet of Things (IoT) fysieke objecten met sensoren en actuatoren die communiceren met computersystemen via bekabelde of draadloze netwerken, waardoor de fysieke wereld digitaal kan worden gecontroleerd of zelfs bestuurd."

Uit deze definitie blijkt duidelijk dat sensoren een vitaal onderdeel zijn van IoT, Industrial IoT (IIoT), M2M, of hoe je dit fenomeen ook wilt noemen.

Een typisch IoT-systeem bestaat uit vijf onderdelen:

1. Sensoren zetten fysische fenomenen om in elektrische signalen.
2. Randapparaten voeren taken uit zoals het vertalen, opslaan en verwerken van de signalen voor communicatie met een netwerk.
3. Connectiviteit die de gegevens naar de cloud stuurt, zoals mobiel, LoRaWAN, Wi-Fi en Ethernet.
4. De cloud is software die de gegevens verwerkt en vervolgens acties uitvoert, zoals het verzenden van waarschuwingen. NB on-premise oplossingen komen nog steeds voor in de productiesector, maar komen steeds minder voor.
5. Een gebruikersinterface is de manier waarop mensen de gegevens bekijken die begonnen bij de sensor en verwerkt zijn door de cloudapplicatie.

Industriële sensoren zijn misschien de ogen en oren van uw fabriek, maar het zijn de gegevens die ze genereren die de echte waarde hebben. Hier ziet u hoe een typische opstelling eruit ziet bij gebruik van Factbird's plug-and-play Manufacturing intelligence oplossingen.

Manufacturing Intelligence oplossingen zoals Factbird stellen u in staat om gegevens van verschillende sensoren te verzamelen, op te slaan en te analyseren, waarbij ruwe informatie wordt omgezet in bruikbare inzichten.

Dit gegevensbeheerproces bestaat uit vier belangrijke onderdelen:

• De sensorgegevens van context voorzien (tijd, locatie en processtatus) om de informatie beter te begrijpen en beter geïnformeerde beslissingen te nemen.
• Door gegevens te filteren en te prioriteren op basis van belangrijkheid, kunt u zich richten op de meest kritieke aspecten van uw activiteiten.
• Zorgen voor consistentie in gegevensformaat en -eenheden om soepele communicatie en interoperabiliteit tussen verschillende systemen en sensoren te bevorderen.
• Ruwe sensorgegevens omzetten in zinvolle inzichten die u en uw team in staat stellen weloverwogen beslissingen te nemen en de juiste acties te ondernemen.

Wat helpen sensoren verbeteren?

Investeren in industriële sensoren kan aanzienlijke voordelen opleveren voor uw activiteiten.

Bedrijven die productiegegevens verzamelen en analyseren, profiteren van een verbeterde productiviteit door realtime bewaking en optimalisatie van processen, waardoor de efficiëntie toeneemt en stilstand afneemt.

Verbeterde kwaliteit kan ook worden bereikt door nauwkeurige controle van productieprocessen, wat resulteert in producten van hogere kwaliteit met minder defecten.

Verhoogde veiligheid is een ander voordeel, aangezien vroegtijdige detectie van gevaarlijke omstandigheden of storingen aan apparatuur ongelukken helpt voorkomen en werknemers beschermt.

Sensoren dragen ook bij aan minder afval door het gebruik van hulpbronnen te optimaliseren en afval te minimaliseren, wat leidt tot duurzamere en kosteneffectievere activiteiten.

Tot slot maakt het monitoren van de gezondheid en prestaties van apparatuur het mogelijk om preventief onderhoud en voorspellend onderhoud, waardoor potentiële storingen steeds nauwkeuriger kunnen worden voorspeld en proactief onderhoud kan worden uitgevoerd, wat uiteindelijk de stilstandtijd verkort.

Een kijkje in de toekomst van sensoren

Naarmate Industrie 4.0 en nu Industrie 5.0 het productielandschap verder vormgeven, zullen sensoren een steeds belangrijkere rol spelen bij het stimuleren van innovatie en efficiëntie.

Sensoren helpen de productiviteit te verhogen die Industrie 4.0 vereist, terwijl ze ook bijdragen aan de mens- en milieufocus van geavanceerde Industrie 5.0-concepten.

Verwachte ontwikkelingen in de productiesensortechnologie zijn onder andere:

• Voortdurende miniaturisatie zal de ontwikkeling mogelijk maken van kleinere, compactere sensoren voor integratie in een breder scala aan apparatuur en toepassingen.
• Geavanceerde materialen, zoals grafeen en nanocomposieten, zullen zorgen voor een grotere gevoeligheid, duurzaamheid en veelzijdigheid.
• De uitbreiding van draadloze sensornetwerken zal de real-time gegevensverzameling, analyse en communicatie in en tussen productiefaciliteiten verbeteren.
• De integratie van kunstmatige intelligentie (AI) en technologieën voor machinaal leren met productiesensorgegevens zal geavanceerde analyses en voorspellende mogelijkheden mogelijk maken, wat zal leiden tot slimmere en meer autonome productieprocessen.

Afsluitende gedachten

Productiesensoren hebben sinds hun ontstaan een lange weg afgelegd en zijn een onmisbaar hulpmiddel geworden voor productieleiders, productiemanagers en fabrieksmanagers om hun activiteiten te bewaken, te controleren en te optimaliseren.

Door te investeren in gebruiksvriendelijke Manufacturing Intelligence oplossingen zoals Factbird, kunnen organisaties het volledige potentieel van deze sensoren benutten en ruwe gegevens omzetten in bruikbare inzichten die onmiddellijk efficiëntie, kwaliteit en winstgevendheid stimuleren.