Mit Sensordaten Maschinen digital nachrüsten

[vc_row][vc_column][vc_custom_heading text=“Mit Sensordaten Maschinen digital nachrüsten“ font_container=“tag:h1|font_size:48|text_align:left“ use_theme_fonts=“yes“ css=“.vc_custom_1598451511100{margin-top: -25px !important;}“][vc_custom_heading text=“Retrofitting statt neu kaufen“ font_container=“tag:h2|font_size:28|text_align:left|color:%23676b6d“ use_theme_fonts=“yes“ css=“.vc_custom_1598451525101{padding-bottom: 10px !important;}“][vc_column_text]

Christian Groß, in.hub GmbH

[/vc_column_text][ultimate_spacer height=“15″ height_on_tabs=“15″ height_on_tabs_portrait=“15″ height_on_mob_landscape=“15″ height_on_mob=“15″][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_custom_heading text=“Kurz & Bündig“ font_container=“tag:h2|font_size:34|text_align:left“ use_theme_fonts=“yes“ css=“.vc_custom_1598268967432{margin-top: -25px !important;}“ el_class=“box-headline“][vc_row_inner el_class=“box-content-wrapper“][vc_column_inner][vc_column_text]

Temperaturüberwachung oder Messung des Auslastungsgrades einer älteren Anlage sind auch digital möglich, wenn die Maschine nachgerüstet wurde. Dies ist mit Hilfe von mit nachträglich eingebauten Sensoren und entsprechender Software möglich. Dies sind nur zwei Anwendungsbeispiele, die sich unter dem Begriff „Retrofitting“ verbergen: einer einfachen, nachträglichen Digitalisierung von Maschinen im Bestand.

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Digitalisierte Prozesse in der Industrie setzen voraus, dass die Maschinen auch digital sind, das heißt, über Daten steuerbar und internetfähig. Was macht aber ein Unternehmen mit den Maschinen im Bestand, die gut laufen, und in der Zeit vor der Digitalisierung gebaut wurden? Rauswerfen und neu kaufen? Das geht in den wenigsten Fällen. Der bestehende Maschinenpark muss nachgerüstet und digitalisiert werden. Wie das mit Hilfe von nachträglich eingebauten Sensoren und Daten geht, zeigt dieser Artikel.

[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_custom_heading text=“Warum Nachrüsten – Retrofitting?“ font_container=“tag:h3|font_size:28|text_align:left“][vc_column_text]

Gerade Klein- und Mittelständische Unternehmen wissen wie wichtig es ist, die maximale Lebensdauer und volle Produktionsfähigkeit von Maschinen und Anlagen auszuschöpfen. Doch hier erschweren die oftmals unregelmäßigen und zum Teil unverbindlichen Buchungen der Kunden langfristige und gut kalkulierbare Auslastungs- und Vorlaufplanungen für Maschinen und Anlagen. Dies führt zu Beeinträchtigungen von Investitionsentscheidungen und mindert die erwirtschafteten Erträge nach den Abschreibungsperioden. Dennoch sprechen meist mehrere nachvollziehbare Gründe für den Austausch von Alt- oder Bestandsanlagen:

der Funktionsumfang der Anlage entspricht nicht mehr technischen und arbeitsrechtlichen Anforderungen,
die Leistungsfähigkeit der Maschinen und Anlagen nimmt mit zunehmender Lebensdauer ab,
die Prozess- und Logistikabläufe moderner Softwaretools sind nicht mit den bestehenden Anlagen kompatibel und darstellbar, da die Integration mit „alten“ Maschinenschnittstellen nicht möglich ist.

Neuanschaffungen scheinen oftmals der letzte Ausweg. Aber das muss nicht sein.

Mit wenigen Schritten können Maschinen und Anlagen mit intelligenten Hard- und Softwarebausteinen auf- und nachgerüstet werden. Das erspart sowohl langwierige Investitionsentscheidungen als auch Unterbrechungen in Produktionsabläufen, welche durch die Integration neuer Anlagen in bestehende Systemumgebungen herbeigerufen werden würden.

[/vc_column_text][vc_custom_heading text=“Was muss beim Retrofit beachtet werden?“ font_container=“tag:h3|font_size:28|text_align:left“][vc_column_text]

Die in.hub GmbH hat für das Retrofitting einen modularen Prozess entwickelt, der zugleich einfach und schnell umzusetzen ist. Dieser wird in mehreren Schritten umgesetzt und kann leicht auf sich ändernde Anforderung adaptiert werden.

Datenerfassung an Alt- oder Bestandsanlagen mithilfe integrierter oder nachgerüsteter Sensorik und/oder anhand der Maschinensteuerung.
Datenverarbeitung in einem Gerät mittels smartem IoT-Gateway, dem Herzstück aus der Smart4Hub-Familie dem HUB-GM100.
Datenvernetzung in einfache Dashboards als Webbrowser im eigenen Unternehmen, aufrufbar von jedem gewünschten browserfähigen Endgerät (PC, Laptop, Tablet oder auch LAN/WLAN-Monitore) oder Cloud-Visualisierungen.
Datenintegration in Cloudlösungen für performantere Analysen und/oder in dritten Systeme wie BDE, MDE, ERP, MESoder auch SQL-Datenbanksysteme im eigenen Unternehmen.

[/vc_column_text][vc_single_image image=“22547″ img_size=“full“ add_caption=“yes“][vc_custom_heading text=“Was sind sinnvolle und wichtige Daten und wie werden diese erzeugt bzw. bereits vorhanden Daten genutzt?“ font_container=“tag:h3|font_size:28|text_align:left“][vc_column_text]

Aus der Erfahrung von Retrofit-Projekten wächst die Erkenntnis mehr und mehr, dass meist simple Prozessinformationen, welche man wiederum sinnvoll mit anderen Prozessinformationen anreichert, den einfachsten und schnellsten Mehrwert erzeugen. In der Regel sind dabei einfache Kenngrößen bereits der Schlüssel zum Erfolg. Diese Kenngrößen können unter anderem folgende sein: Temperatur, Feuchtigkeit, Position, Körperschall/Vibration, Stromverbrauch, Druckluftverbrauch oder Abstand beziehungsweise Anwesenheit.

Zusätzlich lassen sich zu den sensorisch erfassten Daten, auch Daten oder Information von Anlagensteuerungen direkt auswerten. Viele Steuerungen ermöglichen den Zugang unter anderem zu Maschinenzuständen, eingesetzten Werkzeugen, Produktionsparametern usw. Diese Kombination ermöglich aus den Daten wiederum wichtige Informationen, Events oder Zustände eindeutig abzuleiten. Als weitere Schritte können auch Information aus Drittsystemen zu vorhandenen Daten ergänzt werden, wie unter anderem Produktname, Kundenname, Durchlaufzeit, Rüstzeit, Fehlerquote.

[/vc_column_text][vc_custom_heading text=“Wie werden die erzeugten und gesammelten Daten genutzt?“ font_container=“tag:h3|font_size:28|text_align:left“][vc_column_text]

Der einfachste und schnellste Weg ist aus den gewonnen Massendaten, sogenannten Big Data (z.B. Temperatur, Feuchte, Partikelkonzentration), erstrebenswerte Informationen, sogenannte Smart Data (z.B. Prozessqualität, Anlagenzustand, Wartungsbedarf), zu erzeugen. Diese Auswertung empfiehlt sich direkt am Prozess vorzunehmen und keine großen Serversysteme und Rechenarchitekturen damit zu belastet. Damit hat man im Ergebnis einen schlanken, robusten und vor allem günstigen Prozess.

Um das zu erreichen, setzt man in der Praxis auf die Nutzung von Edge-Gateways. Diese Geräte verarbeiten die gewonnenen Daten bereits auf dem Gerät und wandeln sie in Informationen um und das alles echtzeitnah. Mit diesen „zeitnah“ ausgewerteten Informationen lassen sich dann Analysen und Entscheidungen unmittelbar durchführen. Das kann anfangs sinnvollerweise noch manuell geschehen, lässt sich aber in weiteren Ausbaustufen auch automatisiert darstellen.

Mit Hilfe einer nachgerüsteten Temperaturüberwachung in einem Trockner für pulverbeschichtete Bauteile, konnten Qualitätsmängel bei hohem Durchsatz der Anlage beseitig werden. Durch eine nachgerüstete Zonenüberwachung des Trockners wird lückenlos das Temperaturprofil überwacht. Somit könne Abweichungen sofort erkannt und dann durch Änderung der Trocknereinstellung bzw. gezielte Wartungsmaßnahmen beseitig werden. Zusätzlich lassen sich die Prozessdaten mit anderen Trocknern im Unternehmen abgleichen, um so Synergieeffekte nutzen zu können. Weiterhin werden die Daten über eine Schnittstelle in das ERP-System geladen, um dort eine lückenlose Aufzeichnung für wachsende Kundenanforderung zu ermöglichen. Für den Bediener an der Anlage selbst wurde zudem eine Signalleuchte installiert, die direkt aus dem Gateway angesteuert, Prozessabweichungen unmittelbar anzeigt.

Anhand von Maschinensignalen aus Anlagen oder Transporteinheiten, kann mit einfachen Mitteln schnell der Auslastungsgrad der Anlage oder einer verketteten Automatisierungslinie ermittelt werden. Diese Daten, angereichert mit auftragsbezogenen Daten und Qualitätsdaten, können einen kompletten Überblick über die Anlageneffizienz ermöglichen. Damit ebnet man schnell den Weg zu einer echtzeitnahen OEE- Auswertung (Overall Equipment Effectiveness bzw. Gesamtanlageneffektivität) und das trotz eines heterogenen Maschinenparks. Nun können sowohl Entscheidungen über die Annahme von weiteren Kundenaufträgen als auch Entscheidungen zu Erweiterungsinvestitionen objektiv getroffen werden. Daneben bietet diese Schlüsseltechnologie die Grundlage für die Einbindung eines MES-Systems. (Manufacturing Execution System bzw. Fertigungsmanagementsystems).

Durch Feinstaubsensoren lassen sich wertvolle Informationen während des Prozesses zur Verunreinigung der Umgebungsluft messen und sicherstellen. Diese Messung schafft damit u.a. ein Überwachungssystem für die Einhaltung der Anforderung an technische Sauberkeit durch die Automobilindustrie, die Einhaltung von Feinstaubkonzentration am Arbeitsplatz zum Wohle des Arbeitsschutzes und die Überwachung von schädlichen Partikelablagerungen im Nasslackierprozess.

[/vc_column_text][vc_custom_heading text=“Was bringt der Retrofit-Lösungsansatz konkret?“ font_container=“tag:h3|font_size:28|text_align:left“][vc_column_text]

Informations- und Datenflüsse können komplikationslos und effizient in die Produktionsplanung und -steuerung eingebunden werden.
Es können objektive KPIs erzeugt werden, wie z.B. Produktionskennzahlen (Mengen, Verfügbarkeit, Fehlerraten, Prüfzeiten, Stillstände) nahezu in Echtzeit; Erfassen von produktionsrelevanten Umgebungsbedingungen wie u.a. Temperatur, Feuchte, CO2, Partikelkonzentrationen, Korrosionsbelastung, Vibration/Körperschall.
Es sind umgehend Reaktionen auf produktionsrelevante Einflüsse möglich, was zu deutlichen Kosteneinsparungen führt.
Die Technologie ermöglichet eine Prozessrückverfolgung (Traceability).
Kennzahlen müssen nicht mehr unnötig nach Anomalien gesichtet werden. Über intelligente Hinweis- und Alarmfunktionen werden relevante Meldungen, und nur diese, sofort an die zuständige Stelle übertragen (zum Beispiel als E-Mail oder SMS).
Arbeit in einem homogenen Prozess und Umfeld trotz einer heterogenen Anlagen- und Prozesslandschaft.

[/vc_column_text][vc_single_image image=“22548″ img_size=“full“ add_caption=“yes“][vc_custom_heading text=“Warum sollte ein modular aufgebauter Retrofit-Ansatz genutzt werden?“ font_container=“tag:h3|font_size:28|text_align:left“][vc_column_text]

Wie aus dem agilen Projektmanagement bekannt, ändern sich Anforderungen oder auch anfänglichen Annahmen, gerade bei komplexeren Prozessen, häufiger als angenommen. Die in.hub baut auf diesen Erfahrungen auf, kaskadiert die Anforderungen zu Beginn und setzt diese in den Ihren Retrofit-Projekten entsprechend schnell um. In der Regel ist dies ein Prozess der nach vier bis acht Wochen abgeschlossen sein kann. Die Mehrwerte und Kosteneinsparungen werden damit schnell sichtbar. Ferner kann dazu umgehend auf Änderungen der Anforderungen reagiert werden, ohne sich dabei in komplexen und langwierigen Prozessen zu verlieren.

Um die Vorhaben reibungslos integrieren zu können, sind die Lösungen von in.hub deshalb modular und erweiterungsfähig konzipiertworden. Folgende Vorgehensweise hat sich in der Praxis bewährt:

Gemeinsame Zieldefinition mit dem Kunden zu den angestrebten Verbesserungen.
Auswahl geeigneter Technologien durch in.hub, um die notwendigen Informationen im Prozess oder an den Anlagen zu generieren.
Technische Umsetzung vor Ort durch Installation und Inbetriebnahme ohne invasiven Eingriff in die Anlagentechnik. Somit entstehen keine Prozessrequalifizierungskosten.
Visualisierung und Bereitstellung der Daten (Cloud oder on-premises/lokal).
Gemeinsame Validierung der erzeugten Informationen.
Erzeugen von Regeln oder Algorithmen für den gewünschten Informationsfluss bzw. einer Prozesssteuerung oder –regelung.
Roll-Out auf weiteren Anlagen/Prozesse und/oder Vernetzung zu Subsystemen.
Roll-Out in Gesamtsysteme (ERP, MES etc.) wenn sinnvoll und notwendig.

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