Stillstände bei Zerkleinerungsmaschinen vermeiden

Der Maschinenbauer UNTHA aus Kuchl in Österreich fertigt Zerkleinerungsmaschinen für das Recycling von Wertstoffen oder die Aufbereitung von Abfällen. Als Premiumanbieter bietet er leistungsfähige Zerkleinerer in verschiedenen Größen und Leistungsbereichen. Sie arbeiten mit unterschiedlichen Schneidwerken und Lochsieben und erzeugen damit verschiedene Korngrößen (Fraktionen). Das Inputmaterial kann aus Holz, Gummi, Metall, Kunststoff und vielen anderen Stoffen bestehen. So werden zum Beispiel elektronische Abfälle, Papier, Karton, Akten, Festplatten oder Matratzen perfekt zerkleinert.

Die Herausforderung: Stillstandzeiten von Zerkleinerern in der Abfallbewirtschaftung senken

Wichtigste Herausforderung von UNTHA ist die Überwachung der industriellen Hochleistungs-Shredder für die Abfallaufbereitung oder Wertstoffrückgewinnung. Sie werden im Einsatz stark belastet, sodass Störungen nicht ausgeschlossen sind. Dies kann bei den Nutzern zu längeren Stillstandzeiten führen. Für sie sind die Kosten pro Tonne entscheidend, sodass Ausfälle möglichst vermieden werden sollen. Um dieses Ziel zu erreichen, hat UNTHA seine Maschinen mit Sensoren ausgestattet und vernetzt. Insgesamt werden bei jedem Zerkleinerer mehr als 100 Messkanäle erfasst und in Echtzeit an die Cloud gesendet, unter anderem die Drehzahl des Rotors, die Getriebe- und Öltemperatur, die Leistungsaufnahme, Vibrationen am Antriebsstrang und einiges mehr.

Weitere Herausforderungen entstehen durch die gestiegenen Energiekosten sowie Anforderungen an die Nachhaltigkeit. Die Kunden des Maschinenbauers sind daran interessiert, möglichst ressourcenschonend zu arbeiten und Energie bestmöglich einzusetzen. Mit der Echtzeitüberwachung ist es möglich, unmittelbar vor Ort zu reagieren und die technischen Probleme rasch zu lösen. Störungen werden damit schneller behoben und die Standzeiten sinken. Dafür ist neben der lokalen Sensorik aber auch Connectivity und eine in Europa beheimatete Cloud-Lösung gefordert. Sie erlaubt den Betreibern der Maschinen die sichere und datenschutzgerechte Speicherung der Daten, um sie jederzeit einsehen zu können. Eine entscheidende Herausforderung ist dabei der weltweite Einsatz der Maschinen.

Die Lösung: Vorverarbeitung von Messwerten direkt an der Maschine

Für die Gestaltung der Lösung hat UNTHA den Digitalisierungsspezialisten A1 Digital beauftragt. In einem ersten Schritt hat der Dienstleister den Ist-Status ermittelt. Unter anderem ging es dabei um die Frage, ob bereits Daten verfügbar sind und ob zusätzliche Sensoren installiert werden müssen. Der zweite Schritt war dann die Anbindung der ersten Maschinen, um die relevanten Schnittstellen lokal und Richtung Cloud zu testen. Dazu gehört insbesondere das Device Management, sodass Einzelmaschinen remote angesprochen werden können.

Der erste Use Case war die Visualisierung einiger Messwerte. Anschließend hat das Unternehmen weitere Maschinen angeschlossen und zusätzliche Use Cases eingeführt, beispielsweise die Anomalie-Erkennung. Die gesamte Lösung besteht aus drei Komponenten.

1. Die Hardware zur Datenaufnahme

Ein Industrie PC (IPC) liest die Istwerte der Maschine und die Sensoren der schnellen Messtechnik (Condition Monitoring) und sendet die relevanten Daten über ein Mobilfunkmodem in die Cloud. Auf der Input-Seite ist es egal, ob die Sensoren nachgerüstet sind oder vorhandene Sensoren genutzt werden. Die Daten selbst bestehen nicht nur aus den eigentlichen Messwerten, sondern enthalten auch Zeitstempel. Diese sind besonders wichtig, da die Maschinen weltweit aufgestellt sind. So gibt es zu jedem Datenpunkt die Angabe von Ort und Zeit, um auch entsprechende Verläufe darstellen zu können. Alle Daten einer Maschine laufen zuerst im IPC (auch Edge-Device genannt) zusammen und werden dort vorverarbeitet, wodurch zahlreiche Aggregationen und Entscheidungen bereits in der Maschine getroffen werden. Ein Beispiel: Es überträgt lediglich Datenpunkte in die Cloud, die sich von den vorherigen Werten unterscheiden. Damit wird Bandbreite bei der Mobilfunkübertragung gespart, sodass die Kosten begrenzt bleiben.

2. Die SIM-Karte(n) für den Datenversand

UNTHA und viele weitere mittelständische Unternehmen aus dem Maschinenbau verkaufen ihre Produkte weltweit. Sie werden in unterschiedlichen Mobilfunknetzen eingesetzt und können frei aus allen verfügbaren Providern wählen. A1 Digital verbindet das Modem mit dem jeweils optimalen Netzwerk und berücksichtigt dabei die verfügbare Leistung.

3. Die Cloud-Plattform Exoscale

Exoscale ist die Infrastrukturplattform von A1 Digital und seiner Mutter, der A1 Telekom Austria Group. Das Cloud-Angebot ist in Deutschland, Österreich und der Schweiz beheimatet und befolgt den europäischen Datenschutz (EU-DSGVO). Hersteller aus dem Maschinenbau können ihre Maschinen mit dieser Plattform verbinden und die Daten sicher auf einer speziellen IoT-Plattform speichern. Die wichtigste Aufgabe von UNTHA GENIUS und MyUNTHA ist die Visualisierung der 100 Messkanäle. Ergänzend bietet sie eine Möglichkeit, Alarmwerte für diese Werte zu definieren und beim Überschreiten einen Alarm per SMS oder E-Mail abzusetzen. Zudem bietet die Plattform von A1 Digital Einblicke in Assets, Voraussagen auf der Basis von maschinellem Lernen und ein Security-Monitoring. Einen guten Überblick bietet das Demo-Center, mit dem die einzelnen Angebote anhand von realistischen Daten erkundet werden können.

Das Ergebnis: Schnelle Fehlerbehebung, bessere Wartungsplanung

Der Vorteil dieser Lösung für den Hersteller UNTHA ist die Möglichkeit, die Daten in Echtzeit nutzen zu können. Das Unternehmen erreicht damit volle Datentransparenz und eine benutzerfreundliche Visualisierung der Betriebs- und Prozessdaten, die in Statistiken, Trends und Analysen genutzt werden können. Diese Transparenz erlaubt eine schnelle Kontrolle von definierten Grenzwerten und einen laufenden Einblick in prozesskritische Komponenten. Planabweichungen und Störungen werden per E-Mail und/oder SMS gemeldet.

UNTHA GENIUS erlaubt es die Auslastung der Maschine zu verbessern, erhöht die Durchsatzleistung und optimiert so den Produktionsprozess. Im Ergebnis erreichen die Betreiber eine hohe Anlagenverfügbarkeit. Es gibt weniger ungeplante Stillstände und auf Probleme kann schnell reagiert werden. Zudem lassen sich Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten besser planen. Das senkt letztlich die Energieausgaben sowie die Kosten für Wartung und Stillstand. Aus kaufmännischer Perspektive werden damit auch Personal- und Prozesskosten verringert.

Die Kernelemente dieser Lösung sind in unterschiedlichen Branchen sehr ähnlich – unabhängig von der genauen Art der Maschinen. Die Lösung ist deshalb sehr leicht übertragbar und problemlos auf hunderte oder sogar tausende Maschinen skalierbar. A1 Digital nutzt dafür ein Baukastensystem, bei dem die Hersteller die benötigten Komponenten entsprechend den Anforderungen auswählen.