Der Blick in die Zukunft ist schon heute möglich

Wie Wartung durch intelligente Smart Plastics von Igus planbar und einfacher wird

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Digitalisierung, Internet der Dinge, Industrie 4.0 und Smarte Produktion – all diese Schlagworte sind längst keine Begrifflichkeiten einer rein akademischen Diskussion mehr, sondern halten nach und nach Einzug in den Alltag der Unternehmen. Dank Deep Learning verrichten Roboter in der Produktion bereits jetzt komplexe Aufgaben und Tablet & Co. gehören inzwischen nahezu zur Grundausstattung des Projektleiters und Instandhalters. Charakteristisch für diese Entwicklung ist: Daten sind die neue Leitwährung, sie zu generieren und zu evaluieren, ist eine zentrale Aufgabe.

Richard Habering, Geschäftsbereichsleiter Smart Plastics bei Igus GmbH in Köln

Inhaltsverzeichnis

1. Smart Plastics als Gestalter der Smart Factorys
2. Frühwarnsystem durch intelligente Prognosen
3. Online-Anbindung an den Igus-Server
4. Flexible Offline-Datenanbindung
5. Zeitalter in Sachen Wartung und Instandsetzung

Begonnen hat die Digitalisierung mit einer Idee, die als Internet der Dinge (IoT) bekannt wurde und die in einer globalen Infrastruktur physische und virtuelle Gegenstände miteinander vernetzt. Einfaches Beispiel: Neigt sich eine Druckerpatrone dem Ende zu, stellt man mit zwei Mausklicks sicher, dass Ersatz geliefert wird. Ziel ist es, die Vernetzung von Produktionssystemen, Produkten und Menschen, Produktion oder Distribution effizienter zu gestalten. Demnach kommunizieren Maschinen miteinander und tauschen Informationen über Status, Werkstücke und mögliche Fehlermeldungen aus.

Smart Plastics als Gestalter der Smart Factorys

Als Hersteller und Lieferant von Komponenten aus Hochleistungskunststoffen, wie Energieketten, Leitungen und Gleitlagerprodukten, durchläuft die Igus GmbH ebenfalls einen digitalen Entwicklungsprozess und richtet seine Produkte mehr und mehr auf den Einsatz in smarten Fabriken aus. Mit dem Ziel, die Wartung und Instandhaltung seiner Plastics effizienter und wirtschaftlicher zu gestalten. Für die neue Isense-Produktfamilie wurden deshalb unterschiedliche Sensoren und Überwachungssysteme entwickelt, die Igus-Kunststofflösungen zu intelligenten Produkten machen, zu so genannten Smart Plastics. Das Ergebnis: Diese Komponenten gehen nicht einfach in den Status „defekt“, sie kündigen vielmehr diesen Defekt erst einmal als Wartungsbedürfnis an. Mit dieser Neuentwicklung etabliert Igus die sogenannte prädiktive, die vorausschauende Wartung – intelligente Produktion trifft auf ebenso intelligente Instandhaltung.

Frühwarnsystem durch intelligente Prognosen

Das Prinzip der Smart Plastics ist schnell erklärt: Sensoren unterschiedlicher Art erfassen den Zustand der Komponenten, Energieketten, Leitungen oder auch Linear- und Rundtischlager, und melden diesen an einen Datenkonzentrator (Icom-Modul), der diese Daten auf Wunsch an ein intelligentes System übermittelt. So können etwa e-ketten im laufenden Betrieb auf ihre Zug- und Schubkraft hin überwacht und noch vor Eintritt eines Störfalls gewartet werden. Auf diese Weise lässt sich das Worst-Case-Szenario – Anlagenstillstand und Produktionsstopp – vermeiden. Und mehr noch: Wartungen und Serviceeinsätze werden planbarer und damit effizienter. Gewerke, bei denen eine Vielzahl von Ketten im Einsatz ist, profitieren nicht nur von diesem Sensor, sondern auch vom EC.B, einer Messtechnik, die Kettenbrüche detektiert. Denn EC.B meldet sich unmittelbar nach dem Bruch. Eine längere Überlastung der gegenüberliegenden Kettenseite wird vermieden, was auch diesen Serviceeinsatz zeitlich überschaubar macht und Folgeschäden an weiteren Kettengliedern vermeidet. Aber nicht nur für e-Ketten, auch für Leitungen hat Igus Möglichkeiten zur präventiven Überwachung geschaffen, darunter die CF.Q, das die elektrischen Leitungseigenschaften misst. Auf der SPS IPC Drives präsentierte Igus darüber hinaus ein neues Konzept zur intelligenten Überwachung auch von Busleitungen in e-Kettensystemen. Durch die frühzeitige Alarmierung schon bei kleinsten Veränderungen der Übertragungseigenschaften erkennt das CF.D System drohende Anlagenstillstände rechtzeitig.

Online-Anbindung an den Igus-Server

Sind die Messwerte eines Sensors an das Icom-Modul übertragen, müssen diese interpretiert, also verstanden werden, um daraus eine Handlungsanweisung zu generieren. Dies ist bisher über die Anbindung an die Igus Cloud möglich. Bei bestehender Online-Verbindung des Icom findet ein kontinuierlicher Abgleich der Lebensdaueraussage mit der Igus Cloud statt, um maximale Anlagenlaufzeiten bei minimalem Ausfallrisiko zu ermöglichen. Dadurch ist es bereits heute möglich, dass Wartungsteams die Serviceeinsätze optimal planen und nur noch die Wege zurücklegen, die wirklich nötig sind. Effizient getaktet nach Priorität: und dank Einbindung ins ERP auch mit dem passenden vorrätigen Ersatzteil, das nach der Sensorwarnung bereitgestellt wird. Das spart auf lange Sicht nicht nur immense Kosten, sondern unterstützt Schichtleiter, Wartungscrews und auch das Team in der Lagerhaltung bei der täglichen Arbeit. Denn durch diese Online-Verbindung und eine Anbindung an das Igus CRM können Wartungseinsätze erstmals wirklich vorhergesehen werden. Monteure werden somit nicht erst gerufen, wenn die rote Signallampe eine Abschaltung meldet, sie bekommen vielmehr im Vorfeld eine E-Mail, dass Antriebe demnächst verschleißen, e-Ketten vom Totalausfall bedroht sind oder aus Altersgründen getauscht werden müssen. Elektriker profitieren von dauerhaften Messungen, die drohende Kabelbrüche signalisieren und dann per SMS melden (in Planung). So wird Wartung gestaltbar und kann zum ersten Mal priorisiert sein. Serviceteams lassen sich intelligent zusammenstellen, Personalengpässe und damit Totalausfälle zuverlässig vermeiden.

Um intelligente Lagerhaltung und stets die richtige Ersatzteilmenge vorrätig zu haben, wird parallel zur anstehenden Wartungsmeldung – nach Zustimmung des Kunden – im CRM-System von Igus ein automatisches Angebot generiert und der vorher definierten Kontaktperson, z. B. dem Einkauf, zur einfachen und schnellen Bestellung übermittelt. In der Praxis bedeutet das noch effizienteres Produzieren und Warten, denn fehlende oder veraltete Ersatzteile im Kundenbestand gehören dank der Interaktion mit dem igus CRM der Vergangenheit an. Doch mit der Online-Anbindung ist viel mehr möglich: Die Daten aus dem igus Labor werden auf einem Server mit den anonymisierten Kundendaten und zudem mit offenen Daten anderer Kundenanwendungen zu einem Datenmodell verarbeitet. All das geschieht unter Verwendung moderner Machine-Learning-Strategien, die sich komplexe Algorithmen zunutze machen und „schwache“ künstliche Intelligenzen entstehen lassen. Das Ergebnis: eine Art datenbasiertes, elektronisches Konstruktionshandbuch, das die Lebensdauerberechnung aus dem geschützten Kundenbereich abfragt. Alle Daten, die eingebaute Sensoren an Ketten, Leitungen und Gleitlagern erfassen, fließen auf Wunsch in die (anonymisierte) Testdatenbank des Unternehmens ein. Aus diesem über Jahrzehnte gewachsenen Datenpool bestimmt Igus derzeit im Vorfeld die Soll-/Referenzwerte für die Betriebszustände von e-Ketten, beanspruchten Chainflex-Leitungen und Gleitlagern: Tausende bestehende Daten in Kombination mit neuen Daten bilden dabei intelligente Strukturen, sogenannte neuronale Netze, die – ähnlich dem menschlichen Gehirn – in der Lage sind, daraus zu lernen.

Flexible Offline-Datenanbindung

Aufgrund der zunehmenden Bedeutung der IT-Sicherheit setzen viele Unternehmen jedoch immer mehr auf den Aufbau eigener Scada-Systeme, daher hat Igus seinen Datenkonzentrator jetzt zum icom.plus weiterentwickelt. Mit dem neuen Modul kann der Kunde die Daten auf die Weise einbinden, die ihm am besten für seine Anlage erscheint. Das icom.plus wird über Igus Online-Konfigurationen mit initialen Lebensdaueralgorithmen programmiert. Die Besonderheit: Das neue Kommunikationsmodul kann auf Kundenwunsch nach der Online-Installation ohne Updatefunktion offline betrieben werden. In diesem Semi-Offline-Fall benötigt das Gerät während einer anfänglichen Lernphase entweder einen temporären, kurzzeitigen gesicherten IoT-Zugang zum Server, um die Berechnungsalgorithmen an das tatsächliche Bewegungs- und Umweltprofil der Kundenanwendung anzupassen. In sehr restriktiven Bereichen kann das Update auch über ein Speichermedium von Anfang an komplett offline ausgeführt werden. So kann der Nutzer flexibel die Anbindung des Moduls und somit seiner Daten gestalten und eine Balance zwischen Laufzeitmaximierung und IT-Sicherheit herstellen. Das für die Berechnung der Wartungsempfehlung notwendige Bewegungsprofil wird über das Bussystem der Maschine direkt aus der Steuerung ausgelesen. Über den gleichen Weg wird die Information über die Anzahl der Tage bis zur nächsten empfohlenen Wartung sowie frei definierbare Warnmeldungen über ungewöhnliche Veränderungen der Sensordaten an die SPS übergeben. Die Anwenderinformation erfolgt direkt über den Anlagenmonitor oder über kundenspezifische Scada-Systeme.

Zeitalter in Sachen Wartung und Instandsetzung

Unabhängig davon, ob sich der Kunde für die Online- oder Offline-Variante entscheidet: für die Wartung und Instandsetzung bietet die Digitalisierung mechanischer Produkte ein nie da gewesenes Potenzial. Auch weil sie sich auf die gesamte Wertschöpfungskette eines Produktes auswirken wird. Durch die verstärkte Nutzung intelligenter Technologien wird sich der Arbeitsalltag in Zukunft effizienter und leichter gestalten lassen. Die vorausschauende Wartung wird sich parallel zur Digitalisierung entwickeln und in absehbarer Zeit fester Bestandteil von Industrie 4.0 sein. Die effiziente und damit erfolgreiche Instandsetzung – sei es in der Automobilindustrie, im Maschinenbau, in der chemischen oder pharmazeutischen Industrie – wird in Zukunft von zwei Faktoren geprägt sein: zum einen vom Zusammenspiel historisch gewachsenen Praxiswissens und neu erworbenen Digital-Know-hows und zum anderen von der Kunst, sich beides zunutze machen zu können. ge

www.igus.de

Weitere Details zum CF.D-System

http://hier.pro/mncSS

Igus GmbH

Spicher Str. 1a

D-51147 Köln

Te. +49 2203 9649 0

Fax. +49 2203 9649 222

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