Verschleiß an pneumatischen Komponenten führt zu Maschinenstillstand. Wartungstechniker benötigen oft lange Zeit, um das betroffene Bauteil zu finden. Eine Lösung für das Industrial IoT ermittelt den Verschleiß direkt an den jeweiligen Teilen und alarmiert rechtzeitig die Techniker.
Das Problem: Verschmutzte Pneumatik-Zylinder stoppen die ganze Anlage
Fertigungsanlagen bestehen aus einer Vielzahl von Maschinen, die miteinander verknüpft sind. Rohmaterial und Bauteile werden in einer vorgegebenen Reihenfolge durch das Produktionssystem geleitet und alle Fertigungsschritte greifen ineinander. Unabhängig von der Branche gilt: Schon der Ausfall einer einzelnen Komponente kann ein gesamtes Produktionssystem zum Stillstand bringen.
In vielen Fällen ist die genaue Fehlerursache nicht klar. Denn bei den meisten Maschinen muss zunächst das defekte Bauteil identifiziert werden. Dies kann unter Umständen mehrere Stunden dauern. Teils sind die einzelnen Maschinen nicht direkt zugänglich. Zudem müssen Gehäuse entfernt und Bauteile genau untersucht werden, um die Fehlerursache zu finden.
SMC Deutschland bietet für diese Situation eine einfache Lösung an. Das Unternehmen: ein führender Hersteller für pneumatische und elektrische Automatisierungstechnik. Seine Komponenten wie pneumatische Zylinder finden sich in zahlreichen Maschinen, etwa in der Verpackungsindustrie.
Pneumatik-Zylinder arbeiten häufig in einer Umgebung mit starker Staubbelastung, wodurch die Zylinder leichter verschleißen. Staub senkt die Gängigkeit und macht Dichtungen porös. Dadurch verringern sich Geschwindigkeit und Andruckkraft. Unter Umständen fällt der Zylinder aus und bringt die gesamte Maschine zum Stillstand und in der Folge die vollständige Produktionskette. Dies kann in einzelnen Branchen, wie etwa der Lebensmittelindustrie, dazu führen, dass Chargen entsorgt werden müssen, da sie nicht rechtzeitig abgefüllt und hygienisch verpackt werden können.
Die Lösung: Sensoren überwachen Hub und Druckluft
Bei der Lösung von SMC handelt es sich um ein System, das Sensoren nutzt und an das industrielle Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) angeschlossen ist. Es kann jederzeit nachträglich in vorhandene Anlagen eingebaut werden. Der Retrofit greift nicht in den eigentlichen Produktionsablauf ein. Zudem erfordert er keine Änderungen an der vorhandenen Infrastruktur und den Industriesteuerungen.
Die Lösung selbst besteht aus drei Komponenten: Erstens Sensoren für den Fahrweg der Zylinder und den Druckluftverbrauch, zweitens einen für die Industrie geeigneten Edge-Gateway sowie die IoT-Plattform „Cumulocity IoT“ der Software AG. Die Sensoren werden an jedem Pneumatik-Zylinder angebracht und mit dem Edge-Gateway verbunden. Dafür nutzt SMC Standardprotokolle wie IO-Link oder OPC UA.
Der Software-Part der Lösung überzeugt durch Flexibilität. Eine Variante nutzt das public Industrial IoT (IIoT), sodass das Gateway die Daten über Mobilfunk oder eine vorhandene Internetverbindung an die Cloud-Variante von Cumulocity sendet. Außerdem ist der Betrieb der Plattform im eigenen Rechenzentrum möglich. Zuletzt gibt es auch eine besonders sichere Variante: Die Daten verbleiben auf einem Edge-Computer und werden dort von einer lokalen Instanz der Plattform ausgewertet.
Dabei werden die Echtzeitdaten mit den historischen Daten verglichen. Bei Abweichungen erhalten die Bediener oder das Instandhaltungspersonal eine Meldung. Die Alarme werden dabei auf einem eigenen Dashboard angezeigt oder automatisch als Ticket zu einem vorhandenen ERP-System weitergeleitet.
Das Ergebnis: Rechtzeitiger Austausch von Verschleißteilen, die Standzeiten werden minimiert
Die ermittelten Daten zeigen nach genauer Analyse, ob die Leistung eines Pneumatik-Zylinders nachlässt. Dadurch ist es möglich, die Zylinder bereits auszutauschen, bevor sie ausfallen oder zu Produktionsfehlern führen.
Im Endeffekt müssen Unternehmen keine fehlerhaft produzierten oder nicht ausgelieferten Waren vernichten oder entsorgen. Auch die Qualität steigt, da bei der Herstellung keine Abweichungen mehr auftreten. Zudem verbessert sich die Liefertreue, da die Produktion wie geplant ausgeführt werden kann.
