InnovationsForum Automation 2017: SMC Pneumatik AG Automatisierung 4.0 in der Praxis

Redakteur: Luca Meister

Flexible Fertigung, mobile Vernetzung und vorbeugende Instandhaltung: Die Ansätze der vierten industriellen Revolution greifen in Unternehmen über die komplette Prozesskette und verändern damit nachhaltig die Produktion. Mit dem I4.0-Demonstrator zeigt der Automatisierungsspezialist SMC auf dem SMM Innovationsforum in Luzern, wie Digitalisierung im Bereich Automatisierungstechnik in der Praxis aussehen kann.

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Mit dem I4.0-Demonstrator zeigt SMC, wie sich neue digitale Technologie im Bereich pneumatischer und elektrischer Automatisierungstechnik in der Fertigung anwenden lässt: von der flexiblen Fertigung bis zur vorbeugenden Wartung.
Mit dem I4.0-Demonstrator zeigt SMC, wie sich neue digitale Technologie im Bereich pneumatischer und elektrischer Automatisierungstechnik in der Fertigung anwenden lässt: von der flexiblen Fertigung bis zur vorbeugenden Wartung.
(Bild: SMC)

Die Basis des I4.0-Demonstrators ist die modulare Ventilinsel EX600. «Sie ist das zentrale Element, das die Brücke zwischen mehreren Ebenen bildet: der Feldbusebene im PROFINET, der Sensor-/Aktor-Anschlusstechnik IO-Link sowie dem Internet-Protokoll UDP/IP für die Anbindung an das Firmennetzwerk», erläutert Sven Haindl, Sales Application Engineer bei der SMC Pneumatik AG.

Über IO-Link eingebundene Geräte können damit sowohl auf der Feldbusebene als auch von übergeordneten Leitsystemen, wie beispielsweise einem Manufacturing-Execu­tion-System (MES) oder Enterprise-Resource-Planning-System (ERP), angesprochen werden. Das digitale Anbindungskonzept ermöglicht dabei den Zugriff auf Hersteller-, Prozess-, Status- und Konfigurations-Daten der Geräte.

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Ein virtueller Zwilling

Möglich ist die digitale Anbindung der Anlage mit Hilfe ihres digitalen Zwillings – dem virtuellen Abbild der physischen Anlage in einem Computersystem. Der digitale Zwilling des I4.0-Demonstrators wird mit WLAN-Technik auf einem mobilen Tablet-PC angezeigt. Hier können aktuelle Prozessinformationen abgerufen werden. Zudem lässt sich die Anlage darüber ortsunabhängig parametrieren. Auch die Verknüpfung der Anlageninformationen mit anderen externen Informationsquellen wie ERP- oder MES-Systemen läuft im Hintergrund über den digitalen Zwilling. «Der Informationszuwachs durch die Vernetzung generiert einen deutlichen Mehrwert für den Anlagenbetreiber. Bessere Informationen führen zu besseren Entscheidungen in kürzerer Zeit. Das ermöglicht uns, Produktionsprozesse effizienter und flexibler zu gestalten», sagt Sven Haindl.

Mehrere Produkte ohne Rüstzeit auf einer Maschine produzieren

Ein Ziel von Industrie 4.0 ist es, flexiblere Produktionsprozesse zu schaffen. Am I4.0-Demonstrator werden mit einem elektro-pneumatischem IO-Link-Regler und einem IO-Link-Positionssensor die Formatumstellungen einer Maschine durch ein übergeordnetes Leitsystem simuliert. Bei einem Produktwechsel erhält der Regler den neuen Parametersatz binnen weniger Sekunden. Der Positionssensor misst die Qualität der Formatumstellung und übermittelt die Informationen an den digitalen Zwilling. So kann etwa das Bewegungsprofil eines Zylinders auf ein neues Produkt angepasst werden, ohne direkt in die Anlagensteuerung einzugreifen. In der Praxis kann eine Maschine mit dieser Technologie unterschiedliche Produkte in beliebigen Losgrössen herstellen, ohne wegen unproduktiver Rüstzeiten stillzustehen.

Das Thema Wartung und Instandhaltung greift SMC am I4.0-Demonstrator mit der ebenfalls über IO-Link angebundenen Ventilinsel EX260 auf. Die Ventilinsel verfügt über einen Zykluszähler, mit dem sich die Lebensdauergrenze für jedes Ventil bestimmen lässt. Erreicht ein Ventil seine Lebensdauergrenze, wird der Nutzer frühzeitig und automatisch über den notwendigen Austausch informiert. Eine rechtzeitige Ersatzteilbestellung kann eingeleitet und ungeplanter Maschinenstillstand vermieden werden. Eine weitere Methode, die der I4.0-Demonstrator zeigt, ist die vorausschauende Instandhaltung. Dabei werden alle Anlagenparameter zyklisch gelesen und deren zeitlicher Verlauf über Computermodelle ausgewertet. Mit diesem «Condition Monitoring» können Störungen bereits erkannt werden, bevor es zum Maschinenstillstand kommt.

«Mit dem I4.0-Demonstrator zeigen wir, welche Möglichkeiten der Prozessoptimierung die Digitalisierung im Unternehmen schafft – insbesondere in Verbindung mit pneumatischer und elektrischer Automatisierungstechnik. Dank flexibler Format-​umstellung sind die Maschinen bereits heute gerüstet für die Produkte von morgen. Die Anlagen wissen noch nicht, was sie in Zukunft herstellen werden, aber sie können es schon in Perfektion und sind dabei mit vorbeugender Instandhaltung hochverfügbar. Das sind wichtige Erfolgsfaktoren: Nur wenn Unternehmen ihre Prozesse heute digitalisieren, sind sie in Zukunft wettbewerbsfähig», sagt Sven Haindl. SMM

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