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30.05.2016 | Onlineartikel

Intelligente Sensoren für die Industrie 4.0

Autor:
Andreas Burkert

 

Daten sind der Antrieb einer effektiven Industrie 4.0. Damit diese zuverlässig erhoben werden können, ist eine robuste Multisensorik zur Zustandsüberwachung in Industrie 4.0-Anwendungen nötig. Und die kann künftig im Baukastensystem zusammengestellt werden.

Alles zu kontrollieren, zu steuern und zu regeln, um die vierte industrielle Revolution zum Erfolg zu führen, hat für die Bundesregierung höchste Priorität. „Mit dem Zukunftsprojekt „Industrie 4.0“, das ein zentrales Element der Hightech-/Innovations-Strategie der Bundesregierung darstellt, soll die Informatisierung der klassischen Industrien, wie der Produktionstechnik, vorangetrieben werden“. Mit diesen Worten eröffnet Springer-Autor Alfons Botthof das Kapitel „Zukunft der Arbeit im Kontext von Autonomik und Industrie 4.0“.

Auch wenn Botthof im weiteren Verlauf unter anderem der Frage nachgeht, wie ein autonomes System/ein autonomer Prozess in die Arbeitsorganisation integriert wird. Eine wesentliche Voraussetzung und entscheidende Grundlage für den Erfolg von Industrie 4.0-Anwendungen aber sind Multisensorsysteme. Sie erfassen, verarbeiten und übertragen auf kleinstem Raum mehrere Messgrößen wie Druck, Beschleunigung und Temperatur. Nicht nur Maschinen, auch Werkstücke werden zunehmend mit den intelligenten Sensorsystemen ausgestattet, so dass jedes Produkt seinen Bauplan und Fertigungszustand melden kann. Auf Basis dieser Zustandsdaten organisiert und überwacht sich die Produktion weitgehend selbst.

Multisensorsystemen für Industrie 4.0-Anwendungen

Doch die Entwicklung von Multisensorsystemen für Industrie 4.0-Anwendungen ist anspruchsvoll. Es gilt, auf engstem Raum zwei Technologien zu verbinden: zum einen mikroelektromechanische Sensoren (MEMS), die mechanische Größen wie Druck oder Beschleunigung messen, zum anderen mikroelektronische Sensor-Komponenten, die etwa Temperatur, Lichtstärke oder chemische Konzentrationen bestimmen. Die fertigen Systeme müssen möglichst energieeffizient große Datenmengen verarbeiten. Und sie müssen robust genug sein, um im industriellen Umfeld zuverlässig zu funktionieren.

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Weil aber die deutsche Sensorik-Branche überwiegend von kleinen und mittelständischen Unternehmen geprägt ist, die in der Regel nicht selbst alle Leistungen abdecken können, die für die Entwicklung und Produktion von Multisensorsystemen notwendig sind, sind sie auf eine enge Zusammenarbeit mit Halbleiter-Herstellern und Dienstleistern für Forschung und Entwicklung angewiesen. „Wir wollen diese Zusammenarbeit und damit den Entwurfs- und Fertigungsprozess entflechten und standardisieren“, sagt Projektkoordinator Professor Eckhard Hennig von der Hochschule Reutlingen.

Intelligente Sensoren im Baukastensystem

Damit auch KMU künftig sowohl Entwicklungsleistungen als auch elektronische Bauteile wie aus einem großen Baukasten auswählen und zusammenstellen können – je nachdem, welche Lösung der Kunde für seine ganz spezielle Industrieanwendung benötigt - wurde das Projekt RoMulus ins Leben gerufen. Es „ermöglicht, robuste und energieeffiziente Multisensorsysteme auch für kleine Stückzahlen systematisch zu entwerfen und kostengünstig zu fertigen. Deutsche Sensorik-Hersteller sind damit führend bei einer wichtigen technologischen Grundlage für Industrie 4.0-Anwendungen“, erklärt Reinhard Neul von der Robert Bosch GmbH.

Elf Forschungspartner haben sich zum Ziel gesetzt, die Entwicklung intelligenter Multisensorsysteme zu vereinfachen und zu beschleunigen. Im Projekt RoMulus wollen sie die Schritte bis zum fertigen Produkt so standardisieren und verfeinern, dass auch kleine Stückzahlen kostengünstig produziert werden können. Damit verbessern sie die Marktposition der kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) der Sensorik-Branche. Die KMU können ihren Industriekunden künftig mit deutlich geringerem Aufwand maßgeschneiderte Sensorsysteme anbieten. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt das Projekt im Förderprogramm IKT2020 mit rund 4,5 Millionen Euro und über-nimmt damit rund 70 Prozent der gesamten Investitionssumme.

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