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Nicolai Jakob

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Marketing Manager

Low-Budget-Hardware

Automatisierung - Die verschiedenen Wege zur Industrie 4.0

| Autor/ Redakteur: Nicolai Jakob / Sebastian Human

Die Automatisierung von Prozessen scheint der Schlüssel zum Erfolg zu sein und der erste Schritt hin zur Industrie 4.0. Ein höherer Automatisierungsgrad führt in der Regel zu einer allgemeinen Effizienzsteigerung.

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Der erfolgreiche Weg zur Industrie 4.0 führt nicht zuletzt über die Automatisierung von Prozessen.
Der erfolgreiche Weg zur Industrie 4.0 führt nicht zuletzt über die Automatisierung von Prozessen.
(Bild: Pixabay)

Smarte Maschinen sind dabei die Türöffner für eine optimierte Fertigung. Aus diesem Grund nehmen Hardware Komponenten eine entscheidende Rolle ein und sollten dementsprechend gewissenhaft und anwendungsbezogen ausgesucht werden.

Es gibt viele Unternehmen, die sich der Industrie 4.0 nähern wollen. Dabei wird jedoch schnell klar, dass die Automatisierung von bestehenden, teilweise festgefahrenen, Prozessen nicht einfach ist. Die größten Hürden, die es zu reduzieren gilt, sind dabei die Zeit und der finanzielle Aufwand. Bei einer Umstellung auf einen automatisierten Prozess sollte daher eine optimale Kombination dieser Einflussfaktoren gefunden werden, um das bestmögliche Ergebnis zu realisieren; es soll möglichst günstig und zeitsparend sein. Außerdem sollte es einfach zu integrieren sein und von den Mitarbeitern selbstständig angepasst werden können, um ein Höchstmaß an Flexibilität zu gewährleisten. Diese Faktoren in Einklang zu bringen, ist dabei der entscheidende Punkt. Geeignete Hardware bildet den Grundstein um dieses Ziel zu erreichen.

Ernstzunehmende Alternative: Low-Budget-Hardware

Auf dem Markt gibt es für die Eingliederung von Automatisierungslösungen etliche Hersteller bewährter Systeme. Diese sind speziell für industrielle Anwendungen konzipiert und werden mit hohem finanziellen Aufwand entwickelt und produziert. Unternehmen sind strukturell jedoch sehr unterschiedlich und benötigen daher oft teure Speziallösungen. Die Investitionssummen für Unternehmen liegen industrietypisch eher im höheren Preissegment. Der Weg zur Automatisierung kann aber auch deutlich kostenoptimierter aussehen.

Um den Geldbeutel zu schonen, kann man auf günstige Alternativen zurückgreifen. Bei der Auswahl müssen im Idealfall kaum Kompromisse eingegangen werden. Der Anspruch sollte demnach derselbe sein wie für hochpreisige High-End Produkte.

Im Verhältnis zu konventionellen Anbietern besteht bei Low-Budget Hardware ein hohes Einsparpotential. Da es in diesem Segment leider nur wenige Komplettanbieter gibt, muss im Regelfall die benötigte Hardware von einzelnen Anbietern aufwendig zusammen gesammelt werden.

Die wohl bekannteste Hardware in diesem Segment ist der Raspberry Pi. Dieser SBC (Single-Board-Computer) ist für schätzungsweise 99 % der möglichen Anwendungsszenarien zur Automatisierung mehr als ausreichend. Der Raspberry Pi kann beispielsweise als Schaltzentrale für ein autarkes System verwendet werden. Um ein Komplettsystem zu erhalten, muss der SBC nur noch um zusätzliche Funktionen erweitert werden. Diese erstrecken sich von Schaltern zur einfachen Eingabe über Sensoren zur Messung verschiedener Parameter bis hin zu Bauteilen zur Realisierung von Strommanagementsystemen.

Arduino oder auch Tinkerforge sind sehr umfangreiche Systeme, die mit dem Raspberry Pi sehr gut harmonieren und dank eines breiten Sortiments viele Anwendungsszenarien abdecken. Die Module dieser Marken sind für ein Low-Budget Vorhaben prädestiniert. Tinkerforge ist zudem einer von wenigen Komplettanbietern und bietet mit dem RED Brick sogar eine Alternative zum Raspberry Pi an. Da der Preis jedoch nur ein Element ist, stellt sich nun die Frage, wie einfach beziehungsweise schnell die Integration dieser kostengünstigen Alternativen ist.

„Zeit ist Geld“

Teure Systeme namhafter Hersteller haben den Vorteil, dass diese mit einem Team von Technikern eingebaut, installiert und gepflegt werden. Die Integration ist daher nach einer langen Planungsphase sehr schnell umgesetzt. Diese Vielzahl an Services und die Geschwindigkeit hat jedoch ihren Preis. Diejenigen, die darauf verzichten können und Geld einsparen wollen, sollten sich bei den Alternativen umschauen.

Diese haben jedoch häufig den Nachteil, dass sie selbständig entwickelt werden müssen. Die Komponenten müssen einzeln beschafft, zusammengebaut und programmiert werden. Dies kann als Nachteil ausgelegt werden. Jedoch besitzt der Anwender dadurch auch die völlige Kontrolle über sein Projekt. Demnach hängt der Faktor Zeit lediglich von dem Engagement und der Einsatzbereitschaft des Nutzers ab.

Technik Profis können mit dem Arduino ein sehr hohes Einsparpotential realisieren. Voraussetzung dabei ist ein fundiertes Expertenwissen. Anfänger sollten daher genügend Zeit für die Einarbeitung einplanen, da man sich anfangs mit der Handhabung des Systems anfreunden muss. Dieses kann je nach Geschick einige Tage bis hin zu mehreren Wochen Zeit in Anspruch nehmen. Sobald das Konzept vom Anwender verinnerlicht wurde, ist die Plattform eine der preiswertesten Möglichkeiten für die Automatisierung. Der schnellste Weg ist es jedoch nicht.

Aufgrund der Tatsache, dass sicherlich nur wenige Unternehmen Zeit im Überfluss besitzen, ist das System von Tinkerforge für die industrielle beziehungsweise professionelle Anwendung eine sehr gute Wahl. Es kann schnell eingesetzt werden und dank einfacher Handhabung, auch von Programmierern bedient werden, die hardwareseitig nur wenig Erfahrung besitzen. Es muss lediglich nach dem Plug‘n‘Play-Prinzip zusammen gesteckt werden. Dieses modulare Baukastensystem ist mit über 14 Programmiersprachen kompatibel und kann daher flexibel und sprachenunabhängig an die eigenen Bedürfnisse angepasst werden. Eine Besonderheit ist, dass auch ohne Programmierung die Funktionen der verschiedenen Module genutzt werden können. Dank umfangreicher Dokumentation ist der Einstieg in das Programmieren dennoch schnell und einfach realisierbar.

Es gibt außerdem noch viele weitere Hersteller, die eine ernsthafte Alternative zu den meist teuren Industriesystemen darstellen. Dabei sollte aber grundsätzlich auf die Handhabung und Flexibilität geachtet werden. Denn mit einer einfachen Handhabung können Fehlerquellen reduziert werden, während eine große Auswahl an Modulen flexibles Agieren ermöglicht.

Und was lernen wir daraus?

Die Umsetzung und Integration von Automatisierungslösungen muss nicht zwangsläufig mit einer großen Investitionssumme einhergehen. Wenn bereits ausreichend Kompetenzen, Know-how und Ressourcen im eigenen Unternehmen vorhanden sind, kann dieses Ziel auch mit einem attraktiveren Preis-/Leistungsverhältnis erreicht werden. Für diesen Fall gibt es bereits eine Vielzahl von Anbietern am Markt. Um eine Entscheidung in diese Richtung treffen zu können, sollten die eigenen Fähigkeiten sowie die verfügbaren Mittel realistisch eingeschätzt und bewertet werden. Wenn zum Beispiel nur unzureichend Ressourcen für die Umstellung frei geräumt werden können, ist dies bereits ein Ausschlusskriterium, das gegen eine günstige Alternative und für eine kostenintensive Lösung spricht. Sollten jedoch genügend Voraussetzungen für eine alternative Lösung gegeben sein, sollte dies durchaus als ernsthafter Vorschlag in die Entscheidung mit einfließen. Der Anwender erhält so neben einer extremen Planungssicherheit auch eine sehr preiswerte Lösung. Außerdem können - mit entsprechendem Know-How - die Systeme im Anschluss eigenständig angepasst werden. Ein externer Servicetechniker ist somit nicht mehr notwendig. Das bedeutet im Endeffekt für jeden, der sich zutraut die Umstellung in die eigene Hand zu nehmen, ein deutliches finanzielles Einsparpotential. Für diejenigen, die sich auf dem Gebiet aber unsicher fühlen oder keine Programmierungs- oder Technikerfahrung besitzen, ist eines der konventionellen Systeme die richtige Wahl. In diesem Fall muss dafür aber deutlich tiefer in die Tasche gegriffen werden.

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