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Der Betriebsleiter 10/2017

Der Betriebsleiter 10/2017

FERTIGUNGSTECHNIK

FERTIGUNGSTECHNIK Mehrwert durch frühe Planung Predictive Maintenance mit intelligent vernetzter Pneumatik erhöht die Anlagenverfügbarkeit Konsequente Diagnose, Datenaufbereitung für installierte Komponenten, passende Wartungskonzepte: Das sind die Grundlagen, um die Verfügbarkeit von Anlagen – und damit auch die Produktivität – zu steigern. Der Smart Pneumatics Monitor von Aventics unterstützt diese wertsteigernde Planung. Gleichzeitig erlaubt die intelligent vernetzte Pneumatik die unmittelbare Einbindung in Industrie-4.0-Szenarien. Kosten und Ressourcen zu reduzieren, sind für Unternehmen aller Größen und Branchen erstrebenswerte Ziele. Um diese zu erreichen, spielt Predictive Maintenance eine bedeutende Rolle. Durch Konzepte zur vorausschauenden Wartung lassen sich unnötige Anlagenstillstände verhindern, Produktionsunterbrechungen für Wartungszwecke verkürzen, Wartungsressourcen effektiv einteilen und Wartungsaktivitäten effizient planen. In Summe dienen all diese Maßnahmen den übergeordneten Zielen höhere Anlagenverfügbarkeit und maximierte Produktivität. Was sich am Ende in mehr Wirtschaftlichkeit auszahlen soll, beginnt tatsächlich an der Basis. Komponenten auf der Feldebene einer jeden Anlage müssen dieser Zielsetzung gemäß ausgewählt und ausgerichtet werden und vernetzbar sein. Als Vorreiter von Predictive Maintenance werden seit Jahren produktionsrelevante Daten mit Condition-Monitoring-Systemen kontinuierlich erfasst und überwacht. Neue Technologien gehen weit darüber hinaus: Die systematische Auswertung der aufgezeichneten Daten, die Umwandlung reiner Diagnose-Datensätze in praktisch verwertbare Informationen und die Vernetzung aller Komponenten bilden das Fundament zur Erstellung vorausschauender Wartungskonzepte. Dies trifft insbesondere auf die Ventiltechnik zu, da die Pneumatikventile als Stellglieder unzähliger weiterer Komponenten die Produktion erheblich beeinflussen. Mit dem Smart Pneumatics Monitor unterstützt Aventics die ökonomisch bedeutende Strategie der Predictive Maintenance: Das Modul erfasst und analysiert die Betriebszustände und stellt schließlich die Daten als aufgearbeitete Informationen bereit. Das Konzept basiert auf dem Ventilsystem Advanced Valve (AV) und der Ventilelektronik Advanced Electronic System (AES) von Aventics. „Aufgrund der integrierten Feldbusanbindung sowie den Ein- und Ausgangsmodulen entspricht die Elektronik schon jetzt der zu- 02 Die intelligente Vernetzung von pneumatischen Ventilen ist die Grundlage für Predictive Maintenance nehmenden Vernetzung“, betont Dieter Michalkowski, Industrie-4.0-Experte bei Aventics, und nennt auch gleich den Nutzen: „Anwender können die Maschinendiagnose über vorhandene Ventileinheiten und Ventilelektronik unmittelbar einbinden. Damit wird das Modul zum Mittler zwischen Ventilsystem und Ethernet-Schnittstelle.“ Praktische Informationen statt abstrakter Datensätze Mathematische Algorithmen, die Aventics aufgrund seines jahrzehntelangen Knowhow als Pneumatikspezialist selbst entwickelt hat, stellen den hilfreichen, innovativen Kern des Moduls dar: Sie dienen der Bearbeitung sämtlicher in einen Mikroprozessor eingelesenen Daten von Ventilen und der Komponenten, die an die E/A-Module angeschlossen sind. Michalkowski weist auf die Entwicklung im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen hin: „Statt der abstrakten Datensätze, deren Aufbereitung SPS-Programmier- und -Sprachkenntnisse erfordern, stellt das Modul aussagekräftige Informationen zur Verfügung, die einen möglichen Verschleiß von Bauteilen unmittelbar aufdecken. Da sowohl IST-Zustand als auch seine zeitliche Veränderung bekannt sind, können die Wartung bzw. der Austausch von Komponenten auf konkret betroffene Einzelteile beschränkt werden.“ Neben standardmäßig integrierten, umfangreichen Programmmodulen können Anwender bei Bedarf weitere spezifische Module im Smart Pneumatics Monitor erstellen. Sie lassen sich dann per Drag &

FERTIGUNGSTECHNIK 01 Für die vorausschauende Wartung bietet der Smart Pneumatics Monitor aussagekräftige, entscheidende Informationen aus allen erfassten und analysierten Betriebszuständen Drop in einer grafischen Oberfläche zusammenfügen und miteinander verknüpfen. Sämtliche erfassten Daten und Informationen stehen über Ethernet-Schnittstellen in standardisierten Datenformaten wie OPC- UA zur Verfügung. Sie können beispielsweise in einem ERP-System verarbeitet, ausgewertet und für zukünftige Zwecke gespeichert werden. 03 Der AES-Feldbusknoten von Aventics dient als Datendrehscheibe für Industrie-4.0- Applikationen Proaktive Wartung dank zuverlässiger Prognosen Das prompte Wissen um die geänderten Betriebszustände bei gleichzeitiger Ausfallund Verschleißprognose ermöglicht jetzt die vorausschauende Wartung. Hierbei spielt die Nutzung der in der Anlage ohnehin vorhandenen Sensorik eine bedeutende Rolle, um Muster in den Betriebsparametern zu erkennen, zu verarbeiten und schließlich zu interpretieren. Diese Muster erlauben nicht nur eine genaue Berechnung von Standzeitvorhersagen, sie zeigen auch, wie alle Betriebsdaten in einem Gesamtsystem zusammenhängen. „So unterstützen die zuverlässigen Prognosen proaktive Abläufe, Maßnahmen und Entscheidungen im Produktions- und Wartungsumfeld, was bereits zu einem frühen Zeitpunkt die ganzheitliche Optimierung der Anlagenperformance ermöglicht – und das ohne tiefgreifendes Know-how zu einzelnen Komponenten“, erläutert Michalkowski. Darüber hinaus kann Smart Pneumatics Monitor die Steuerung entlasten, indem immer wiederkehrende Funktionen ausgelagert aschinen werden in zunehmendem Maße zu strate- M gischen Erfolgsfaktoren. Die Leistungssteigerung der Produktionstechnik durch höhere Anlagenverfügbarkeit und stabilere Prozesse basiert wesentlich auf der erfolgreichen Umsetzung von Predictive Maintenance. werden. Erst nach deren „externer“ Verarbeitung innerhalb des Moduls werden die fertig aufbereiteten Informationen über eine Ethernet-Schnittstelle der Steuerung zur Verfügung gestellt. Das reduziert die Zykluszeiten der SPS und spart hinsichtlich der sonst üblichen SPS-Programmierung Zeit und Kosten. Bestes Beispiel dafür, wie sich diese Technik auszahlt, ist die Überwachung des aktuellen Energieverbrauchs. Hierbei erfolgt eine Ableitung des Druckluftverbrauchs anhand der Durchfluss- und Druckdaten sowie der Bereitstellung von aktuellen aggregierten und historischen Daten. Während all diese Sensorsignale bisher im Rahmen der Steuerung verarbeitet werden mussten, kann jetzt das Modul diese Aufgabe übernehmen. Mit hoher Funktionalität zu Industrie 4.0 Die hohe Funktionalität des Smart Pneumatics Monitor bietet somit vielfältige Nutzungsmöglichkeiten. In jedem Fall werden beim Eintreten von definierten Grenzwerten automatisch Meldungen erzeugt und diese an angeschlossene ERP- und MES-Systeme sowie an zuständige Mitarbeiter gesendet. Für die Darstellung und Kommunikation ist der Smart Pneumatics Monitor standardmäßig sowohl mit Dieter Michalkowski, Industrie-4.0-Experte bei Aventics einem integrierten Webserver als auch mit einem OPC-UA- Server ausgestattet. Darüber hinaus sind weitere Interfaces wie z. B. MQTT, einfacher E-Mail- oder SMS-Versand oder Schnittstellen zu den gängigen Datenbank- und Cloud- Diensten möglich. Der Smart Pneumatics Monitor bringt folglich wertsteigernde Intelligenz in die Pneumatik. Zusammen mit den offenen Kommunikationsprotokollen bieten Komponenten auf allen Ebenen jetzt Informationen an. Das sichert die nahtlose Einbindung in Industrie-4.0-Szenarien und in das Internet der Dinge (IoT). Sämtliche zum realen Produkt gehörende Informationen werden diesem als virtueller Zwilling bereits beigefügt und können durch Einspielen 04 Vor allem bei Industrie-4.0-Applikationen bietet das Erfassen von Betriebszuständen und deren Vorhersage als Grundlage für vorausschauende Wartungs- und Steuerungskonzepte einen direkten Kundennutzen in eine Cloud weiterbearbeitet werden. Damit bietet die innovative Pneumatik samt ihrer dezentralen Elektronik schon heute Möglichkeiten der Modularisierung und Vernetzung im Maschinenbau – und das ohne Zusatzprogrammierung in der Maschinensteuerung. www.aventics.com Im Fokus Effizienz Sicherheit Nachhaltigkeit Der Betriebsleiter 10/2017 25

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