Überwachung der Fließbandproduktion: Volvo setzt auf IoT

Volvo hat ein IoT-Projekt in seiner Fabrik im französischen Lyon, umgesetzt, um Betriebskosten zu senken und Wartungsdienste zu verbessern. Konkret ging es dabei um autonome Transportfahrzeuge, die in der Fertigung Anwendung finden.

Volvo stellt Motoren für LKWs, Boote und industrielle Antriebssysteme her. Dabei setzt der Konzern in der Produktion auf sogenannte fahrerlose Transportsysteme (Autonomous Guided Vehicles, AGVs). AGVs verleihen der Produktionskette mehr Flexibilität, bringen aber auch Herausforderungen mit sich. Letzteres betrifft vor allem die Batterien, die die Fahrzeuge betreiben: Wenn die Batteriespannung unter 22 V fällt, stellen die AGVs ihre Arbeit ein und unterbrechen die Produktionskette. Die Folge: Die im Schnitt zwei Motoren pro Woche können nicht mehr hergestellt werden.

Das IoT-Team des Bereichs Digital & IT von Volvo hat ein drahtloses System zur proaktiven Überwachung der AGVs entworfen, um Ausfallzeiten zu verhindern. Ursprünglich sollte dabei WiFi-Technologie zum Einsatz kommen, aber das 2,4-GHz-Band wurde bereits für andere wichtige Prozesse in der Produktionslinie verwendet. Daraufhin begann die Projektgruppe, die Einführung von LoRaWAN zu prüfen – eine Funktechnik, die sich aufgrund ihrer großen Reichweite, der hohen Störungsresistenz und flexiblen, sicheren Netzwerkarchitektur als ideal erwies.

Jedes AGV erhielt einen LoRaWAN-Sensor, der regelmäßig Daten zu Ladezuständen oder sogar Batteriefehlern übermittelt. Mit diesem neuen System ist es beispielsweise möglich, die AGVs im Voraus zu Ladestationen umzuleiten, bevor sie ausfallen und die Produktionslinie zum Stillstand bringen.

„Die Implementierung einer Funkinfrastruktur in unserer Fabrik war eine Herausforderung. Wir wollten ein LoRaWAN-Netzwerk, das direkt mit unserem sicheren Ethernet-Netzwerk verbunden ist, um nicht von Cloud-Diensten abhängig zu sein. Wir entschieden uns für ein branchenorientiertes LoRa-Gateway von Multitech mit einigen Edge-Computing- und robusten Cybersicherheitsfunktionen, um es erfolgreich für IT-Auditprozesse zu qualifizieren“, erklärt Julien Bertolini, leitender IoT-Lösungsarchitekt bei Volvo Group Digital & IT.

Neben den LoRaWaN-Sensoren, die in jedem AVG installiert sind, gibt es weitere Elemente, die das komplette vorausschauende Wartungssystem des Konzerns bilden: das private LoRaWAN-Netzwerk, die PTC Thingworx-Wartungsplattform mit ihrer eigenen Anwendung sowie einige im Werk verteilte Bildschirme zur Anzeige des Echtzeit-Status der AVGs.

Dieses IoT-Projekt mit LoRaWAN hat der Gruppe in Lyon bereits neue Möglichkeiten eröffnet. Weitere Sensoren wurden auch für andere Zwecke eingesetzt, wie zum Beispiel die Überwachung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit zur Verbesserung der Qualität des Lackierprozesses sowie die Drucküberwachung zur Identifizierung von verstopften Filtern.

Ein expandierender Markt

Viele Hersteller stehen noch immer vor der Herausforderung, aus der Einführung von IIoT-Technologien (Industrial Internet of Things) in großem Umfang einen Nutzen zu ziehen. Es gibt jedoch bereits zahlreiche Belege für die Vorteile, die sich aus der Digitalisierung von Fertigungsumgebungen ergeben. Auch rechtfertigen sich so die Investitionen in digitale Innovationen – vor allem wenn ein integrierter Ansatz verfolgt wird, um eine durchgängige Transformation voranzutreiben. Diese Veränderungen sollten dabei geschäftliche, organisatorische und technologische Bereiche umfassen.

Zu den größten Vorteilen von IIoT gehören signifikante Verbesserungen der Produktivität, Leistung, Nachhaltigkeit, Agilität, Time-to-Market und Anpassungsfähigkeit. Darüber hinaus werden Hersteller, die in Industrie 4.0 investieren, widerstandsfähiger und können daher schneller auf Krisen reagieren – wie beispielsweise die Covid-19-Pandemie.

Wichtig ist: Die Einführung einer einzigen IIoT-Lösung reicht nicht aus, um derartige Ergebnisse zu erzielen. Die Vorteile zeigen sich erst nach und nach, sobald mehrere Anwendungsfälle implementiert und mit der Zeit erweitert werden. Die Auswahl eines idealen Use Case hat also keine Relevanz.

Laut einer McKinsey-Studie wird IIoT das Wachstum des Markts vorantreiben – bis 2025 soll sein Wert bei 500 Milliarden US-Dollar liegen. Niedrigere Kosten für Sensor-, Geräte-, Daten- und Konnektivitätstechnologien werden zur Entwicklung neuer Anwendungsfälle beitragen und die Nachfrage steigern.

Der Bericht stellt einen siebenstufigen Prozess vor. Er soll Branchen dabei helfen, eine nachhaltige Transformation auf Basis des IIoT voranzutreiben:

1. Stellen Sie die Unterstützung des CEO sicher, um die Digitalisierung voranzutreiben und machen Sie sie zu einer Priorität.

2. Setzen Sie sich ein ehrgeiziges Ziel für eine neue Arbeitsweise und kommunizieren Sie klar den Wert, den die Veränderung mit sich bringen soll.

3. Identifizieren und belegen Sie den Mehrwert, der durch acht bis zehn hochwirksame Anwendungsfälle geschaffen werden kann.

4. Definieren Sie strategisch die möglichen Anwendungsfälle, um einen wesentlichen Teil des IIoT-Potenzials auszuschöpfen und die Transformation selbst zu finanzieren.

5. Entwickeln Sie eine flexible IT-Architektur und ein Ökosystem von Technologieanbietern zur schnellen Erweiterung der Anwendungsfälle.

6. Erkennen Sie den Bedarf an nicht-traditionellen Talenten, Rekrutierung oder Entwicklung von Fähigkeiten.

7. Bedenken Sie, dass weniger als ein Drittel des Gesamterfolgs auf die Technologie zurückzuführen ist – die restlichen zwei Drittel hängen von Prozessen, Organisation und Transformationsfähigkeiten ab.