De juiste sensortechnologie voor het industriële Internet of Things

De vierde industriële revolutie is een feit. Het belangrijkste kenmerk hiervoor is de digitalisering van alle bedrijfs- en productieprocessen. Dit biedt de mogelijkheid om bedrijfsvoering en beheer efficiënter te maken en om volledig nieuwe businessmodellen te ontwikkelen. Het Industrial Internet of Things (IIoT) als centraal punt voor het verzamelen van informatie is daarbij een belangrijk middel.

De productie-industrie is zich bewust van het belang van Industrial Internet of Things (IIoT) als verzamelpunt van rijke informatie. Dit geldt ook voor ook de logistieke sector en de afvalverwerkende industrie. Toch lopen veel bedrijven bij implementatie van IIoT-projecten nog altijd tegen obstakels aan. Zoals veiligheidsproblemen als het gaat om data en netwerkbeveiliging, maar ook onzekerheid bij het selecteren van geschikte platforms en processen. Deze blijven zich zeer dynamisch ontwikkelen. De meeste kleine en middelgrote bedrijven hebben bovendien niet de expertise in huis om IIoT-projecten met eigen middelen succesvol te implementeren.

Voor digitalisering is data nodig

Om met digitalisering te starten of verder te optimaliseren, moeten bedrijven hun systemen vaak aanpassen. Dit om het gebruik van extra sensortechnologie in en tussen machines mogelijk te maken. In de regel moeten bestaande machines en installaties onderdeel zijn van een IIoT-strategie. Zij zijn echter vaak dusdanig verouderd dat ze meestal niet geschikt zijn om de benodigde informatie te leveren. Om zo een betekenisvolle digitalisering van het bedrijf te realiseren. Ze moeten dus worden uitgerust met extra sensoren als de ogen en oren van Industrie 4.0. Daarin alles draait om data.

Deze upgrade van hun productieapparatuur biedt operators van installaties verschillende operationele voordelen. Hoe uitgebreider de verzamelde data, hoe makkelijker het immers is om te voldoen aan verificatieverplichtingen of om de oorzaken van kwaliteitsproblemen op te sporen en op te lossen. Aanpassingen aan processen, op basis van data, verminderen onproductiviteit. De kennis die data brengt levert ook informatie over de precieze oorzaak van ongeplande downtime. Ook biedt het gerichte informatie en maakt voorspellend onderhoud mogelijk, wat de beschikbaarheid van installaties verbetert.

Gedetailleerde informatie over afzonderlijke stappen of aspecten van het productieproces maakt het ook mogelijk om het volledige productieproces te automatiseren via alle machines. Dit draagt bij aan de algemene efficiëntie van installaties en biedt dus concurrentievoordeel. Daarnaast stelt het productiebedrijven in staat om sneller te reageren op veranderende markteisen en dat maakt ze weerbaarder voor crises.

Sensortechnologie voor Industrie 4.0

Hoe deze bedrijven over de informatie kunnen beschikken die nodig is voor IIoT-projecten? Met behulp van (meet-)sensoren. Deze voorzien systemen op hogere niveaus van informatie over fysieke parameters en de conditie van installaties. Deze dienen vervolgens als basis voor beslissingen over controle en regulering, maar ook werking en onderhoud van de installatie.

De keuze uit sensoren voor het detecteren en meten van alle fysieke parameters, van positie, helling, hoek en afstand tot stroom, energie, druk en temperatuur, tot niveau en flow, is echter enorm. Daarnaast moet de meetmethode geschikt zijn voor de omgevingscondities. Niet worden aangetast door ophoping van stof en vuil, olie of vocht, het temperatuurbereik. De beschermingsklasse van de sensoren moet passen bij het verwachte toepassingsscenario. “Welke meetmethode – en dus welk basissensortype – het meest geschikt is voor het bepalen van de staat van de installatie, kan alleen per individueel geval worden beoordeeld”, aldus Tobias Thelemann, product manager voor mechanische componenten en automatiseringstechnologie bij reichelt elektronik. “Voor voedsel of farmaceutische producten bijvoorbeeld, raden we de klasse IP69k aan, die bestand is tegen regelmatige hogedrukreiniging. Voor gebruik in mogelijk explosieve omgevingen zijn sensoren in ATEX-design vereist.”

“De kunst zit hem in het selecteren van het juiste apparaat voor de betreffende taak”, gaat Thelemann verder. “Veranderingen daarin maken het mogelijk om noodzakelijke conclusies te trekken.” Zo kan verhoogd stroomverbruik of een te hoge temperatuur een indicatie zijn van mechanische stijfheid door slijtage of een gebrek aan smering. Trillingen kunnen een teken zijn van slijtage. Veranderingen in het gedrag van bedieningsmateriaal kan betekenen dat ze vervangen moeten worden. Dit soort informatie maakt gerichte en daardoor tijdbesparende checks en interventies door onderhoudspersoneel mogelijk.

Connectiviteit is key

Bepalend voor de geschiktheid van sensoren voor de constructie van IIoT-systemen zijn hun interfaces met systemen op hogere niveaus. Soms is het slim om sensoren direct te laten communiceren met IT en het bestaande controlesystemen te omzeilen. Maar vaak zijn de data en signalen van sensoren ook relevant voor lokale controle, regulering en visualiseringssystemen. Om die reden moeten de connectiviteitseigenschappen van de sensoren voor IIoT-upgrades van bestaande installaties overeenkomen met het datavolume van de respectievelijke sensor aan de ene kant, en de bestaande systeeminfrastructuur in de installatie aan de andere kant. “Voor makers van IIoT-projecten geldt op korte termijn de beschikbaarheid en op lange termijn de vervangingsmogelijkheid van de componenten en devices, die ze in kleine hoeveelheden installeren tot op de afzonderlijke items “, weet Thelemann. “Niet alleen om compatibiliteit te garanderen moet vertrouwd worden op een partner die aan deze criteria kan voldoen.”

Bron: Reichelt Elektronik, beeld: Reichelt Elektronik