Kupfer und andere Metalle werden in aufwendigen Industrieanlagen verarbeitet, bei denen Ausfälle hohe Folgekosten haben können. Der Multimetall-Anbieter Aurubis nutzt Industrial IoT, um die Instandhaltung zu optimieren, Wartungskosten zu senken und Ausfälle zu vermeiden.
Die Herausforderung: Einen heterogenen Maschinenpark vernetzt zu überwachen
Die Aurubis AG mit Sitz in Hamburg ist ein weltweit führender Anbieter von Nichteisenmetallen und einer der größten Kupferrecycler der Welt. Die Kunden des Unternehmens beziehen Kupferkathoden für die Weiterbearbeitung, Kupferprodukte wie Gießwalzdraht und Stranggusprodukte sowie weitere Metalle und Produkte der Metallerzeugung. Das Basisprodukt sind Kupferkathoden – 50-80 kg schwere Kupferquadrate. Sie entstehen, indem sich reines Kupfer in einem elektrolytischen Raffinationsprozess von Rohkupfer abscheidet. Kupferkathoden wiederum werden zu Gießwalzdraht, Stranggussformaten oder Flachwalzprodukten weiterverarbeitet.
Die Produktionsanlagen sind hochkomplex – unter anderem gehören Schmelzöfen, Elektrolytbäder, Walztechnik, Drahtziehmaschinen und die zugehörigen Kühlsysteme dazu. Viele Anlagen sind seit mehreren Jahrzehnten in Betrieb. Die dort eingesetzten Maschinen entstammen verschiedenen Gerätegenerationen mit spezifischen Schnittstellen und werden zum Teil mit verschiedenen Überwachungs- und Steuerungssystemen kontrolliert. Die Folge: ermittelte Maschinendaten können nicht zentral eingesehen werden und oft haben nur die Maschinenführer Einblick in die aktuellen Abläufe in der Fertigung.
Um die Überwachung zu zentralisieren, die Instandhaltung zu vereinfachen, die Wartungskosten zu senken und ungeplante Stillstände zu vermeiden, entschied sich Aurubis für die Vernetzung der gesamten Produktionsanlage als Digital Factory. Für Entwicklung, Aufbau und Betrieb hat Aurubis seine Digitalisierungsteams sowie den erfahrenen IoT-Plattform-Anbieter azeti beauftragt. Er verfolgt bereits seit 2006 das Geschäftsmodell Monitoring und ist seit 2020 ein Tochterunternehmen der Aurubis AG. Azeti ermöglicht Industrieunternehmen, das volle Potenzial ihrer Daten auszuschöpfen. Für die Produktionsanlagen von Aurubis war das Ziel eine flexible Lösung zur Überwachung von Echtzeitdaten, um zu wissen, wann die Wartung bestimmter Komponenten notwendig wird, und um diese einzuplanen.
Die Lösung: Alle Anlagendaten in einer einheitlichen Benutzeroberfläche zusammenführen
Das interdisziplinäre Projektteam von Aurubis und azeti hat über Protokolladapter alle für den Anwendungsfall notwendigen Systeme mit der azeti IoT-Plattform verbunden und eine gemeinsame Datenstruktur entwickelt. So wurde ein zentraler Zugangspunkt zu allen relevanten Daten geschaffen. Gleichzeitig wurden spezifische Dashboards umgesetzt, um die Daten für die vorausschauende Instandhaltung schnell und einfach nutzbar zu machen und Machine Learning-Modelle für die vorausschauende Instandhaltung umgesetzt. Dafür mussten die Entwicklerinnen und Entwickler die wirklich kritischen Anlagenparameter aus insgesamt 1.500 Prozessparametern in der gesamten Fertigung auswählen. Sie fließen nun in ein einfaches und verständliches Dashboard ein, das den aktuellen Status aller Maschinen anzeigt. Als Grundlage für Predictive Maintenance verfolgt das System zudem die Daten über einen längeren Zeitraum, sodass die Anwendung im Laufe der Zeit immer besser wird.
Eine Herausforderung auf diesem Weg waren die unterschiedlichen Protokolle für die Datenübertragung, die zum Teil bereits seit Jahren im Einsatz sind. Zwar gibt es mit OPC-UA neuere Standards für die Datenkommunikation in der Industrie, worauf viele Unternehmen bereits setzen. Allerdings wird dessen Verbreitung noch eine Weile dauern. Die azeti IoT-Plattform wirkt dem entgegen: Sie unterstützt neben OPC-UA zahlreiche weitere Protokolle wie Profinet, Ethernet/IP oder Modbus. Damit kann nahezu die gesamte Produktionsumgebung direkt angebunden werden. Einige Bestandsmaschinen wurden zusätzlich mit Sensoren nachgerüstet, um weitere relevante Datenpunkte zu sammeln, z.B. Sensordaten, die in anderen Systemen noch nicht oder nicht in dem notwendigen Umfang erfasst wurden.
Die ermittelten Daten gehen zunächst an den azeti SiteController, der zur azeti IoT-Plattform gehört. Er sammelt, aggregiert und analysiert die Daten bereits an der Edge und sendet sie anschließend in eine für Aurubis bereitgestellte Cloud-Infrastruktur weiter. In einer Verwaltungsoberfläche können die Nutzerinnen und Nutzer Schwellwerte festlegen, anhand derer Alarme und Aktion regelbasiert ausgeführt werden. Dabei ist es möglich, unterschiedliche Nutzerinnen und Nutzer per E-Mail, Slack und anderer Messenger-Dienste zu benachrichtigen. Die Dashboards sind leicht zu konfigurieren und an die eigenen Anforderungen anzupassen. Dank Responsive Design ist die Plattform sowohl auf Mobil- als auch Desktopgeräten verfügbar.
Das Ergebnis: Hohe Transparenz über die Produktionsumgebung
Die Aurubis AG erhält durch die Monitoring-Lösung eine hohe Transparenz über die Produktionsumgebung. Die richtigen Leute erhalten so früh wie möglich Informationen, mit denen sie effizient planen und Risiken für Störungen senken können. Kommt es zu ungeplanten Stillständen in Kernprozessen wie dem Schmelzen, kann durch Auswertung der Daten die Reaktionszeit optimiert und das Risiko von Ausfällen gesenkt werden. In Folge dessen sinken darüber hinaus die Kosten und die Produktivität steigt.
Bild: Aurubis Olen
