Industrie 4.0 in der Praxis

Intelligenz in den Prozess bringen

Es ist eine Situation, die den Verantwortlichen im Presswerk die Schweißperlen auf die Stirn treibt: Bei der Blechteile-Serienproduktion ist eine Saugspinne, ein sogenanntes Tooling, zur automatisierten Handhabung der Bleche ausgefallen. Die Pressenlinie steht - und die Fehlersuche beginnt. Wo im System der Fehler genau aufgetreten ist und warum, ist zunächst nicht bekannt. Sicher ist nur: Je länger die Linie steht, desto höher die Kosten. Solche Situationen lassen sich allerdings schon bei der Konfiguration des Systems vermeiden. Die Saugspinnen werden bisher im Werkzeugbau nach Vorgabe der Konstrukteure montiert und eingestellt, sie bestehen aus Aluminium-Profilen, Stahlrohren, Befestigungselementen und allen notwendigen Vakuum-Komponenten wie Vakuum-Erzeugern, Saugern, Ventilen sowie Schalt- und Überwachungselementen.

Zwei Sinne mussten reichen…

Intelligente Vakuum-Erzeuger: Die Kompaktejektoren SXPi-PC und SXMPi-PC der Baureihe X-Pump von Schmalz sind mit Funktionen zur Energie- und Prozesskontrolle ausgestattet. (Fotos: Schmalz)

Bei der Konfiguration und anschließenden Prüfung des Toolings musste sich der Werkzeugbauer bisher auf sein Gehör und seine Augen verlassen: Das Ventilschaltverhalten des Ejektors gab beispielsweise Aufschluss darüber, ob das Gesamtsystem dicht war oder nicht. Musste ein Tooling innerhalb eines definierten Zeitraums nicht unverhältnismäßig häufig nachregeln, gab der Werkzeugbauer die Saugspinne für die Produktion frei. Wichtige Leistungsdaten wie die Evakuierungszeit fanden bei der Prüfung und Freigabe des Toolings bisher keine Berücksichtigung - wenn diese Daten allerdings fehlen, ist ein sicherer Betrieb nicht gewährleistet. Weil ein Großteil der Prüfung visuell und auditiv erfolgt, lassen sich durchgehend einheitliche Bewertungsmaßstäbe bei der Prüfung eines Toolings kaum definieren. Gefragt ist die Erfahrung des Mitarbeiters. Wechselt die Schicht, dann ändern sich gegebenenfalls auch die Bewertungsmaßstäbe. Oft gehen Toolings in die Produktion, deren Qualität nicht ausreicht: Die Produktion kann nicht starten.

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…jetzt sind es zwei Werte

Die intelligenten Kompaktejektoren SXPi-PC und SXMPi-PC der Baureihe X-Pump von Schmalz sind deshalb mit Funktionen zur Energie- und Prozesskontrolle ausgestattet. Beim Aufbau des Toolings teilt der Werkzeugbauer dem Ejektor den maximalen Vakuumwert mit, um beispielsweise sehr dünne Bleche nicht zu beschädigen. Gleichzeitig erhält der Ejektor einen minimalen Vakuumwert für einen sicheren Transport des Werkstücks. Die Konfiguration des Toolings erfolgt anschließend durch den Ejektor selbst. Er misst und gibt alle relevanten Werte aus, die für die Beurteilung der Tooling-Güte notwendig sind - beispielsweise den Leckagewert. Der Anwender kann danach zum Beispiel Rückschlüsse auf die Dichtheit des Toolings ziehen und bei Bedarf noch vor Produktionsstart nachjustieren. Auch der Energieverbrauch des Ejektors wird noch vor Produktionsstart ermittelt und in der Anlagensteuerung als optimaler Wert hinterlegt.

Das System richtet sich ein

Anschließend geht die Saugspinne in Betrieb. Aufgrund der im Werkzeugbau ermittelten Werte kann die Energie- und Prozesskontrolle nun den Zustand des Toolings zuverlässig überwachen. Das erlaubt Rückschlüsse auf Manipulationen, Leckagen oder Verschleiß - das System optimiert sich während des Produktionsprozesses gewissermaßen selbst. Stellt sich eine Undichtigkeit im System ein, wird diese am Ejektor und an der Anlagensteuerung angezeigt. Auch wenn ein Ejektor einen unverhältnismäßig hohen Energieverbrauch feststellt, kann der Anlagenbetreiber unmittelbar eingreifen. Die Werte sämtlicher Ejektoren hat er auf der zentralen Anlagensteuerung immer im Blick. So lassen sich beispielsweise Sensor-Schaltpunkte aus der Ferne paramatrieren, ohne dass der Bediener am Ejektor vor Ort sein muss.

Frühe Warnung

Einen Mehrwert bietet die Energie- und Prozesskontrolle schließlich auch bei der Wartung der Toolings. Leckagen, hervorgerufen durch sich lösende Verbindungen, schadhafte Verschlauchungen oder Verschleiß an Sauggreifern bei unsachgemäßem Einsatz, werden im Sinne einer Trendanalyse frühzeitig erkannt. Der Anwender kann eine geplante vorbeugende Wartung einleiten, ohne Stillstandszeiten im laufenden Betrieb in Kauf nehmen zu müssen. Toolings, die technisch in Ordnung sind, können nach Abschluss des Produktionsprozesses ins Lager, ohne davor pauschal gewartet zu werden. Geht eine Saugspinne in die Instandhaltung, kommen dieselben Vorteile der Energie- und Prozesskontrolle zum Tragen, wie bei der ursprünglichen Auslegung: Die Ejektoren liefern alle relevanten Daten, um den Zustand des Toolings zuverlässig zu beurteilen, die Instandhaltung zügig abzuschließen und die Saugspinne wieder für den Produktionsprozess vorzubereiten.

Die Brücke schlagen

Weil die Ejektoren von Schmalz IO-Link fähig sind, ist nun eine durchgängige Kommunikation von der Sensor-/Aktorebene bis zur Steuerung und darüber hinaus bis in die Leitebene möglich - IO-Link ist damit ein wichtiger Treiber für Industrie 4.0-Anwendungen. Schmalz nutzt die Möglichkeit der durchgängigen Kommunikation konsequent und schlägt so die Brücke zwischen effizienten Produkten und optimierten Produktionsprozessen. Das zahlt sich auch für die Anwender aus: Durch intelligente Zustandsüberwachung und vorbeugende Wartung lassen sich die Kosten aufgrund reduzierter Stillstandszeiten der Pressenlinie pro Jahr um bis zu 300.000 Euro senken.      bw

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