Künstliche Intelligenz verändert die Fertigung von Grund auf, dadurch dass sie statische Automatisierung in adaptive, datenintensive Ökosysteme verwandelt. Diese Entwicklung geht über Software hinaus und definiert die physische Infrastruktur neu, beginnend mit der Verbindungsschicht. Da Edge-Inferenz, Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung und hybride Strom-/Signalsysteme heute mehr und mehr zum Standard werden, fällt industriellen Steckverbindern eine zentrale Rolle zu – nämlich, die ausfallsichere und interoperable Echtzeitkommunikation in KI-basierten Produktionsumgebungen zu gewährleisten. Hier betrachtet Lee Slater, European Operations Manager bei PEI-Genesis, dem Spezialisten für industrielle Steckverbinder, die Rolle von Steckverbindern in der KI-gesteuerten Fertigung.
Traditionell wurden Steckverbinder für den Einsatz in rauen Betriebsumgebungen in erster Linie auf der Basis ihrer Robustheit ausgewählt, wobei Eigenschaften wie IP67-Schutz, Vibrationsfestigkeit oder eine hohe Anzahl mechanischer Steckzyklen bedeutend waren.
KI-fähige Fertigungssysteme erfordern jedoch Steckverbinder, die die deterministische Kommunikation aufrechterhalten und gleichzeitig hohen Datendurchsatz, Hochspannungs-Stromversorgung sowie adaptive Erdungstopologien in einem ultrakompakten Formfaktor bieten. Angesichts dieser Konvergenz von Maschinenbau und Signalebene steht die Konstruktion von Steckverbindern an vorderster Front bei der Infrastrukturplanung für Industrie 4.0.
Unterstützung von Echtzeitinformationen
KI in der Fertigung ist immer nur so effektiv, wie die Daten, die sie empfängt. Die Daten stammen aus einem wachsenden Netzwerk von Geräten, wie Bildverarbeitungssystemen, die Produkte überprüfen, Sensoren, die Motoren überwachen, und Bewegungssteuerungen, die in Sekundenbruchteilen Anpassungen vornehmen. Geräte müssen große Mengen von Daten in Echtzeit an Edge-Prozessoren oder Cloud-Systeme senden, wo KI-Modelle die Informationen analysieren und entsprechend reagieren.
Steckverbinder sind daher zentrale Komponenten im gesamten System. KI erfordert, dass diese Geräte Daten schnell senden und dabei die Signalintegrität aufrechterhalten. In rauen industriellen Umgebungen sind diese Anforderungen aufgrund von Herausforderungen wie Vibrationen, Feuchtigkeit, extremen Temperaturen, elektromagnetischen Störungen sowie Hoch- und Niederdruck noch schwieriger zu erfüllen. Steckverbinder müssen nicht nur schnell, sondern auch physikalisch belastbar und gegen elektromagnetische Störungen abgeschirmt sein, um Signaltreue zu gewährleisten.
Beispielsweise müssen Steckverbinder, die ein industrielles Ethernet oder USB 3.1 unterstützen, die Signalqualität auch bei hohen Frequenzen aufrechterhalten und gleichzeitig mechanisch sicher und vor Umwelteinflüssen geschützt bleiben. Schwache physische Verbindungen können den konsistenten Datenfluss beeinträchtigen, den KI-fähige Systeme benötigen, um die Maschinenbildverarbeitung und Rückkopplungsschleifen sowie daraus resultierende Prozessanpassungen zu unterstützen.
Vorausschauende Wartung ermöglichen
Einer der wertvollsten Beiträge von KI in der Fertigung ist ihre Fähigkeit, potenzielle Ausfälle zu erkennen, bevor sie eintreten. Die vorausschauende Wartung stützt sich auf Echtzeitdaten von Sensoren und historische Leistungstrends, um frühzeitige Anzeichen von Verschleiß oder Schäden zu erkennen und Teams zu helfen, Probleme frühzeitig zu beheben, bevor sie kostspielige Ausfälle verursachen. Und Steckverbinder bilden heute einen wichtigen Teil dieses Ökosystems für die vorausschauende Instandhaltung.
Intelligente Steckverbinder mit Diagnosefunktionen können Parameter wie Steckzyklen, Kontaktwiderstand, thermische Belastung und sogar Umwelteinflüsse überwachen. Wenn diese Informationen dann in KI-basierte Wartungssysteme oder digitale Zwillinge integriert werden, können sie die Erkennung von Leistungseinbußen unterstützen, sodass Bediener rechtzeitig vor einem Systemausfall die erforderlichen Maßnahmen ergreifen können.
Unterstützung modularer Automatisierungssysteme
Da Fabriken mit KI von starren Produktionslinien zu flexiblen, rekonfigurierbaren Systemen übergehen können, ist der Bedarf an modularen Anlagen erheblich gestiegen. Es wird erwartet, dass Maschinen sich schnell an neue Produkte oder Arbeitsabläufe anpassen, insbesondere in Branchen wie Elektronik oder Verpackung, in denen Produktvariationen schnell und häufig vorkommen. Modulare Automatisierungssysteme, die von KI-basierten Controllern gesteuert werden, sind auf Plug-and-Play-Komponenten angewiesen, die ohne längere Ausfallzeiten hinzugefügt, entfernt oder neu programmiert werden können. Modulare Steckverbinder, die Strom-, Signal- und Datenleitungen in einem einzigen Gehäuse verbinden, sind für eine derartige Flexibilität von entscheidender Bedeutung. Anhand dieser Steckverbindern können Maschinenmodule neu an- oder zugeordnet werden, ohne dass dazu eine Neuverkabelung erforderlich ist.
Beispielsweise kann KI die Produktion in Verpackungsbetrieben auf der Basis eingehender Aufträge in Echtzeit verbessern und inkrementelle Änderungen automatisch an die Controller-Schnittstelle senden. Wenn es sich bei solchen Änderungen um das Hinzufügen oder Entfernen von Komponenten handelt, wie zum Beispiel Inspektionskameras oder unterschiedliche Versiegelungseinheiten, ermöglichen modulare Steckverbinder schnelle physikalische Anpassungen, während gleichzeitig eine zuverlässige Kommunikation mit dem zentralen Steuerungssystem gewährleistet wird.
Die robusten modularen Steckverbinder der Heavymate-Serie von Amphenol Sine Systems wurden für industrielle Starkstrom- und Hochspannungsanwendungen entwickelt. Ihre konfigurierbare Konstruktion mit mehreren unterschiedlichen Kontaktanordnungen und Gehäusegrößen erfüllt die variablen Anforderungen von KI-gesteuerten Maschinen. Sie sind für raue Umgebungen konzipiert und bieten zuverlässige Leistung bei Staub, Feuchtigkeit und Vibrationen.
Da Fabriken heute ständig intelligenter, schneller und stärker automatisiert werden, müssen alle Teile des Systems auf höherem Niveau funktionieren, einschließlich der Steckverbinder. In der KI-gesteuerten Fertigung sind Steckverbinder für den Datenaustausch in Echtzeit, ein flexible Systemdesign und langfristige Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung. PEI-Genesis unterstützt Hersteller bei der Einführung von Steckverbinderlösungen wie der Heavymate-Serie, um eine flexible, KI-fähige Infrastruktur zu ermöglichen. Die Produkte helfen, die Integration zu vereinfachen, Ausfallzeiten bei der Neukonfiguration zu reduzieren und die veränderlichen Anforderungen intelligenter Fertigungsumgebungen zu unterstützen.
