Digitalisierung: Absauganlagen auf dem Weg zu Industrie 4.0
Mit der Automatisierung hielt auch die Digitalisierung Einzug in die Industrie und in die jeweiligen Produktionsprozesse. Daher ist der Begriff „Digitalisierung“ in der Industrie längst kein Fremdwort mehr. Ganze Produktionslinien werden heute schon über speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) digital gesteuert und überwacht. Diese Strukturen lassen sich nun nutzen, um den nächsten Schritt zu gehen – hin zur digitalen Fabrik („Technologiefabrik“). Im deutschen Sprachgebrauch hat sich hierfür das Schlagwort „Industrie 4.0“ herausgebildet. Darunter versteht man die Vernetzung und intelligente Überwachung (Monitoring) aller Produktionsmittel.
Der Traum von der digitalen Fabrik
Über die Vernetzung aller Einheiten können Maschinen zum einen sehr einfach untereinander kommunizieren, zum anderen lassen sich sämtliche Maschinendaten speichern und auswerten. Die gewonnenen Daten ermöglichen eine genaue Analyse und die Optimierung der gesamten Wertschöpfungskette. Dies birgt ein enormes Einsparpotenzial, das es zu nutzen gilt.
Absauganlagen mit „Industrie 4.0“-Technologie
Ein Kunde lädt seine technische Zeichnung auf den Server des Produzenten. Anhand dieser Daten wird das Angebot direkt berechnet und angezeigt. Der Kunde bestätigt dies, die Daten werden auf die Fräsmaschine geladen, der passende Fräser wird automatisch eingespannt. Ab jetzt weiß der Kunde genau, wie lange die Bearbeitung des Auftrags noch dauert, und kann dies jederzeit online überwachen. Bis zu diesem Schritt könnte sich der Vorgang innerhalb von wenigen Minuten abgespielt haben – ohne menschliches Zutun. Erst jetzt legt ein Arbeiter – wie bisher – das passende Rohmaterial in die Maschine, und die Fräse kann starten. Die Absauganlage wird exakt mit dem richtigen Volumenstrom eingeregelt und spart somit Energie. Nach der Fertigung werden die Rechnung und der Adressaufkleber automatisch ausgedruckt, und das Paket verlässt die Fabrik. Der Kunde erhält gleichzeitig per E-Mail den Tracking-Code für das verschickte Paket.
Während dem Betrieb der Anlagen werden ständig Daten gesammelt und analysiert. Ist der Staubsammelbehälter voll, wird dies direkt per E-Mail an den Werkstattmeister gemeldet, damit er geleert wird. Steht ein Filterwechsel an, kann dies ebenfalls rechtzeitig gemeldet werden. Somit kommt es nur zu einem sehr kurzen Stillstand der Anlage.
Fernwartung, Big Data und Predictive Maintenance generieren Kundennutzen
Durch die enorme Menge an gesammelten Daten („Big Data“) kann der Betrieb der Absauganlage bis ins Detail nachvollzogen und überwacht werden. Über statistische Berechnungen lassen sich mit diesen Daten bereits Unregelmäßigkeiten erkennen, bevor die Anlage ausfällt. Diese „Früherkennung“ wird im Fachjargon „Predictive Maintenance“ genannt. Der Vorteil dieser Technologie liegt auf der Hand: Je früher ein Fehler erkannt wird, umso schneller können entsprechende Gegenmaßnahmen – zum Beispiel die Bestellung von Ersatzteilen – eingeleitet werden.
Sollte im laufenden Betrieb dennoch ein Fehler auftreten, kann an der Absauganlage eine Fernwartungsschnittstelle aktiviert werden. Damit verbindet sich der Kundenservice direkt mit der Absauganlage und leistet entsprechende Hilfe. (Weitere Informationen im Abschnitt „Fernwartung bei ESTA“)
ESTA im Zeitalter von Industrie 4.0
Digitale Steuerung für Absauganlagen: ESTA EasyControl
ESTA liefert mit der ESTA EasyControl eine zukunftssichere digitale Steuerung für seine Absauganlagen. Durch eine neu entwickelte patentierte Sensorik kann mit der ESTA EasyControl eine energieeffizienteVolumenstromregelung in die Absauganlage integriert werden. Über dieses sogenannte Eco+ Konzept arbeitet die Anlage immer im optimalen Arbeitspunkt mit minimalem Energieverbrauch.
Ohne eco+ Ausstattung
Mit eco+ Ausstattung
ESTA Ausstattungspakete Industrie 4.0
Des Weiteren hat die ESTA EasyControl bereits eine digitale Schnittstelle integriert, über die sich die Steuerung erweitern lässt. So lassen sich auch ältere Bestandsanlagen mit der Industrie-4.0-Technologie nachrüsten. Je nach Ausstattungspaket können die Anlagen mit den gewünschten Funktionen ausgewählt werden (siehe Grafik). So lassen sich alle bekannten digitalen Schnittstellen wie LAN, WLAN, UMTS und LTE bereitstellen. Für Maschinennetze („M2M“) werden in naher Zukunft auch OPC/UA und MQTT verfügbar sein.
Fernwartung bei Absauganlagen
ESTA bietet die Möglichkeit einer Fernwartung von Absauganlagen. Hierbei kann ESTA direkt auf die Absauganlagen der Kunden zugreifen und somit bei Wartungs- und Reparaturarbeiten schnell zur Seite stehen. Damit können bereits die Monteure bei der Inbetriebnahme unterstützt werden. Allgemein bietet eine Fernwartung kürzere Reaktionszeiten, um den Kunden zu unterstützen und ihm aktiv bei seinen Problemen zu helfen.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten für einen Fernwartungszugang. Zur Auswahl steht die Anbindung über ein WAN*- oder WLAN-Netzwerk beim Kunden. Dabei wird der Fernwartungsrouter über einen DHCP*-Server oder über eine feste IP-Adresse eingebunden. Des Weiteren kann eine Verbindung über das Mobilfunk-Netz oder ein VPN-Zugriff realisiert werden. Auf Wunsch ist es auch möglich, dem Kunden die volle Kontrolle über den Zugang zu überlassen, indem der Router z. B. über einen Schlüsselschalter freigegeben werden muss. Bei einer Mobilfunkanbindung kann zusätzlich zwischen zwei Verbindungsmöglichkeiten gewählt werden: Entweder kann ständig auf den Fernwartungsrouter zugegriffen werden, oder der Router wird erst bei Bedarf aktiviert. Diese Fernwartungszugänge sind weltweit einsetzbar. Um den passenden Router-Typ auszuwählen, müssen die individuellen Gegebenheiten beim Kunden geprüft werden.
Darüber hinaus bietet ESTA eine Fernerfassung von Maschinendaten und des Alarmmanagements an. Durch die Erfassung und Auswertung dieser Daten durch ESTA kann die Performance der Absauganlage überwacht und ggf. eine notwendige Instandhaltung frühzeitig erkannt werden.
* WAN - Wide Area Network; DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol (Netzwerkkonfiguration, Zuweisung durch einen Server); VPN - Virtual Private Network
Typische Verschleißteile wie etwa Filter können im Kontext von Messwerten situativ gewechselt werden. Ein pauschaler Austausch, der nach Betriebsstunden festgelegt ist, ist somit nicht mehr nötig. Dies reduziert die Betriebskosten des Kunden signifikant.
Vorteile
- Die Verfügbarkeit gegenüber dem aktuellen Stand der Technik verbessert sich: Der Predictive-Maintenance-Ansatz verringert unvorhergesehene Ausfallzeiten und erhöht die Fertigungsqualität und Planungssicherheit für Kunden
- Die Standzeiten bei Verschleißteilen wie Filter und Antrieb verlängern sich.
- Intelligente Fernüberwachung gewährleistet niedrigere Instandhaltungs- und Servicekosten.
- Durch die integrierte Sensorik werden alle relevanten Betriebsdaten ermittelt.
- Der Fernzugriff und die Überwachung aller Betriebsdaten ist dank der integrierten Netzwerk- und Protokollfunktion weltweit möglich.
- Der Anwender kann auf alle Betriebsdaten zugreifen.
- Das Einsparpotenzial der ESTA-EasyControl-Steuerung, kombiniert mit Frequenzumrichter, beträgt gegenüber Wettbewerbsanlagen mit konventioneller Differenzdrucksteuerung bis zu 50 %.
- ESTA entwickelt die Steuer- und Sensortechnik konsequent weiter und implementiert sie in weitere Produkte, auch bei Großanlagen mit mehr als 100kW.
3 Schritte zur Industrie 4.0 Absauganlage
1. Schritt: Die systematische physikalische Betrachtung des Absaugprozesses ermöglicht es, innovative neue Messverfahren zu etablieren (Volumenstrommessung, Staubmessung).
2. Schritt: Das neu entwickelte eigene Steuerungskonzept (EasyControl) regelt mit ausgeklügelter Sensorik die Absauganlagen energie- und ressourceneffizient in ihrem optimalen Arbeitspunkt.
3. Schritt: Dieses Steuerungskonzept ist die Basis für ein gesamtheitliches Industrie-4.0-Konzept, mit dem alle Industrie-4.0-fähigen Anlagen mit echtem Kundennutzen vernetzt, gesteuert und überwacht werden können.
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