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Leckagen in Druckluftsystemen mit Energie-Monitoring entdecken

IoT Use Case - SMC Deutschland + HEITEC PTS
4 Minuten Lesezeit
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Druckluft ist ein wichtiger Energieträger in der Industrie, hat jedoch eine Effizienz von nur 10-15 Prozent. Die HEITEC PTS GmbH entwickelte zusammen mit der SMC Deutschland GmbH ein IoT-basiertes Überwachungssystem, das Leckagen und Energieverluste erkennt.

Die Herausforderung: 90 Prozent der eingesetzten Energie gehen verloren

Druckluft ist ein wichtiger Energieträger in der Industrie und wird breit eingesetzt. Einige Beispiele: Druckluft treibt Schlagschrauber oder Nagelpistolen an. In pneumatischen Zylindern ermöglicht sie präzise Bewegungen in Fertigungsanlagen. Sie wird zudem für Verbrennungsprozesse, das Reinigen von Ausrüstungen oder das Zerstäuben von Flüssigkeiten oder Pulvern genutzt.

Allerdings hat Druckluft nur eine Energieeffizienz von durchschnittlich 10-15 Prozent. Der große Rest der eingesetzten Energie geht verloren, zum Teil als Abwärme der Kompressoren. Ein weiterer Teil dieser Verluste entsteht durch Leckagen in den Druckluftsystemen. So schätzen Experten, dass bis zu 30 Prozent des gesamten Verbrauchs an Druckluft durch Lecks austreten.

Den meisten Unternehmen ist dieses Problem bewusst, doch manuelle Überprüfungen sind im hektischen Industriealltag kaum möglich. So bleibt ein großer Teil der Lecks unentdeckt. Hilfreich ist dagegen ein IoT-basiertes, automatisches Überwachungssystem, das Leckagen über die Analyse von Daten aus dem gesamten Druckluftsystem ermittelt.

Die Lösung: Maschinendaten und Prozessdaten gemeinsam analysieren und Energieverluste erkennen

Für einen deutschen Hersteller von Alufelgen hat der Maschinen- und Anlagenbauer HEITEC PTS GmbH ein System für die Überwachung des Druckluftverbrauchs entwickelt und dabei die Monitoring-Lösung EnergieTransparenz@SMC in seine Maschinen integriert. Die SMC Deutschland GmbH ist Hersteller, Partner und Lösungsanbieter für pneumatische und elektrische Automatisierungstechnik. Insgesamt haben die beiden Unternehmen ein Paket aus Hardware, Software und Dienstleistung geschnürt. Es zeichnet sich durch besondere Einfachheit aus und arbeitet nach dem Plug-and-Play-Prinzip. Der Hersteller von Alufelgen kam rasch zu seinem Ziel: Transparenz in den Druckluftverbrauch zu bringen und die Betriebskosten zu senken. Ein positiver Nebeneffekt ist, dass durch den sinkenden Energieverbrauch gleichzeitig auch die Nachhaltigkeit des Unternehmens steigt. Die beteiligte Hardware ist unkompliziert und auch bei Bestandsmaschinen einfach nachzurüsten. Es werden in diesem Fall lediglich Durchflusssensoren gebraucht sowie ein Gateway zum Mobilfunk, das die Daten die Cloud überträgt. Durch die Vielfalt an Sensoren sind auch potenzielle Anwendungen an anderen Maschinen möglich, beispielsweise um Stromverbrauch oder Wärmeverluste festzustellen.

Den gesamten Anlagenzustand analysieren

Kern des Monitoring-Systems ist die Cloud-Anwendung, die Daten erfasst, auswertet und darstellt. Sie bietet vor allem zwei Möglichkeiten: Erstens verarbeitet sie nicht nur die reinen Statusdaten der Maschinen, sondern greift auch auf andere Daten zu, etwa aus den SPS und dem ERP. Dadurch ist es möglich, Informationen aus der Produktion mit den Statusdaten der Maschine abzugleichen. Zweitens läuft die Aufzeichnung der Daten über einen beliebig langen Zeitraum, sodass langfristige Trends überhaupt erst entdeckt werden können. Ein Beispiel dafür wäre ein minimaler Leistungsabfall, der kurzfristig nicht auffällt, aber über mehrere Monate hinweg deutliche Energieverluste bringt. Beides zusammen ermöglicht dem Unternehmen eine viel genauere Analyse des Zustands einer Fabrikanlage. So können beispielsweise produzierte Stückzahlen und Betriebsstunden aus der SPS mit den Verbrauchsdaten kombiniert werden, um eine Gesamtaussage über den Herstellungsprozess zu treffen. Ein Beispiel: Die Software berechnet den Druckluftverbrauch pro gefertigter Felge und stellt ihn in einem Trenddiagramm dar. Probleme werden hier auf einen Blick sichtbar. Doch das ist nicht alles, die auf diese Weise ermittelten Daten sind auch für andere Zwecke nutzbar, beispielsweise für die Berechnung des CO2-Fußabdrucks eines Produktes.

Das Ergebnis: Energie-Monitoring als neues Geschäftsmodell

Für den Hersteller von Alufelgen bietet der neue Service einen tiefen Einblick in seine Produktionsprozesse und hilft, Energie zu sparen und Kosten zu senken. Für die HEITEC PTS GmbH war das Automotive-Projekt ein erster Schritt zu einem neuen Service: Energie-Monitoring für alle Branchen und nach dem Plug-And-Play-Prinzip. Denn letztlich lässt sich das System durch die Vielfalt der Sensoren für beliebige Maschinen einsetzen.

Datenanalysen ermöglichen eine Optimierung des Gesamtprozesses in der Industrieproduktion, indem Zusammenhänge zwischen verschiedenen Variablen aufgedeckt werden. Durch eine dauerhafte Überwachung der Prozesse entstehen wertvolle Erkenntnisse für beteiligten Unternehmen. Letztlich erlaubt ein solches System auch die Verwendung von realen Daten für die Berechnung von Nachhaltigkeitsdaten wie CO2-Äquivalenten. Diese Möglichkeit unterstützt Unternehmen dabei, die neuen gesetzlichen Regeln zur Nachhaltigkeitsberichterstattung zu erfüllen.

Gruppenfoto: Oliver Prang (SMC Deutschland), Thomas Baumann (HEITEC PTS) vor Alufelgen

In Anwendung

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