Digitale Transformation Die Digitalisierung im Qualitätsmanagement voranbringen

Autor / Redakteur: Nils Beckmann / Simone Käfer

Eine digitalisierte Produktion bietet einige Vorteile. Speziell bei pneumatischen Systemen kann man einiges Einsparen.

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IIoT to go: Der Aventics Smart Pneumatics Analyzer von Emerson kann an eine Maschine angeschlossen werden, um die Leistungsdaten zu erhalten.
IIoT to go: Der Aventics Smart Pneumatics Analyzer von Emerson kann an eine Maschine angeschlossen werden, um die Leistungsdaten zu erhalten.
(Bild: Emerson)

Optimieren Unternehmen ihre digitalen Technologien, können sie ihre Effizienz, Produktivität und die Vielseitigkeit ihrer Produktionssysteme und -abläufe verbessern. Dazu werden das Industrial Internet of Things (IIoT) und Industrie 4.0 (I4.0) eingesetzt. Damit werden eine neue Reihe von Systemleistungsdaten der Maschinen gesammelt und anschliessend in brauchbare Erkenntnisse umgewandelt. So bekommt der Anwender ein vollständiges Bild über den Zustand seiner Maschine. Er kann sehen, wie die Produktionssysteme funktionieren und wo Veränderungen und Wartungsarbeiten erforderlich sind, kann Probleme korrigieren und Leistung maximieren. Um ein Lösungspaket für die digitale Transformation zu entwickeln, das diese Analyseauswertungen bereitstellt, arbeiten Produzenten und Nutzer aus Industrie mit Originalherstellern (OEM) und Technologielieferanten zusammen.

Die IIoT-Transformation betrifft auch elektrische Antriebe und Hydraulik bis hin zu Linearsystemen. Pneumatische Technologien sind weit verbreitete Systeme, die auch wichtige und vor allem neue Möglichkeiten für den Einsatz digitaler Tools bieten. Mit diesen Systemen kann die Produktionsleistung schneller kontrolliert und überwacht werden. Dafür besitzen die Systeme Sensoren, digitale Schnittstellen und Edge-Computing-Fähigkeiten. Die angereicherten Daten werden in Echtzeit geliefert und bieten den Endverbrauchern Antworten auf Fragen zu:

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  • Beurteilung des Verbrauchs: Wie hoch ist der tatsächliche Bedarf von pneumatischen Druckluftmaschinen bei optimalen Betriebsbedingungen?
  • Zustand der Maschine: Wann müssen Ventile oder Zylinder ausgetauscht werden? Haben sie die maximale Lebensdauer erreicht?

Durch diese Technologien können Energieverschwendung und unkontrollierte Luftemissionen aus pneumatischen Systemen identifiziert und korrigiert werden. Echtzeitdaten über die Funktionsfähigkeit der Systeme können dazu beitragen, handlungsrelevante Erkenntnisse zu gewinnen – Wartungs- und Austauschzyklen können verbessert werden, bevor die Komponenten ausfallen oder Dichtungen verschleissen.

Bessere Leistung, Verfügbarkeit und Qualität durch digitale Transformation

Während die Belegschaft weniger wird und immer öfter überlastet ist, stagniert die Verbesserung der Gesamtproduktivität durch Automatisierung. IIoT ist der nächste Schritt die Produktivität massiv zu steigern. Eine Digitalisierung der Produktion wird Produktivitätskurve durch Echtzeitdaten wieder beschleunigen – aber nur bei richtiger Anwendung.

Eine der grössten Herausforderungen, denen sich Hersteller und Technologielieferanten stellen, ist die Modernisierung bestehender Produktionssysteme und Fabriken, damit die Produktionssysteme IIoT-Anwendungen unterstützen. Viele ältere Maschinen verfügen über wenige oder keine offenen Schnittstellen. Doch diese sind nötig, um flexibel auf Daten zuzugreifen. Produktionsinseln mit alten Maschinen, die nicht vernetzt werden können, erschweren es die Ziele zur Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment Effectiveness, OEE) zu erreichen. Denn es fehlen nützliche Daten. Die richtigen digitalen Technologien können dazu beitragen, die OEE-Kennzahl durch die verschiedenen Optimierungen zu verbessern:

  • Verfügbarkeit: Benutzerdaten von pneumatischen Geräten liefern zusammen mit Edge-Gateways Einblicke, um Entscheidungen in der Instandhaltung zu treffen.
  • Leistung: Daten aus der Geräteebene werden zur Messung und Überwachung der Geschwindigkeit und Lebensdauer der Gerät verwendet. Womit man die Leistung und den Durchsatz verbessern kann.
  • Qualität: Die richtigen Daten, die über Edge-Gateways und Visualisierungssoftware bereitgestellt werden, können schnell analysiert und interpretiert werden, um die Ursachen von Qualitätsproblemen zu beseitigen.

Die digitale Transformation erfordert die Verbesserung der wichtigsten operativen Bereiche. Themen wie Sicherheit, Zuverlässigkeit, Produktionsoptimierung, Leitung der Arbeitskräfte sowie die Reduzierung von Emissionen zählen dabei zu den wichtigsten Aspekten. Die positiven Auswirkungen einer digital unterstützte Pneumatik auf die Energieeffizienz und Gesamtkohlenstoffemissionen können dabei beträchtlich sein: Kontinuierliche Analysen können Undichtigkeiten erkennen und verhindern. Zudem kann der Energieverbrauch besser gemessen und dynamisch mit der Produktion optimiert werden. Eine effizientere Energienutzung kann zudem auch zur Verringerung des ökologischen Fussabdrucks beitragen.

Vorteiler einer digitalisierten Pneumatik

Die jüngste Generation der Pneumatik umfasst digitale Technologien, die den Herstellern helfen sollen, die Leistung, die Langlebigkeit und den Wert der Pneumatiksysteme zu optimieren. Gleichzeitig soll sie zu mehr Energieeffizienz beitragen, indem sie die Schadstoffbelastung und CO2-Emissionen in der Luft reduzieren.

Zu den drei Schlüsselbereichen, in denen Fluidsteuerung und pneumatisches Leistungsmanagement bei den IIoT-Anwendungen einen bedeutenden Einfluss haben, gehören:

Luftverbrauch: Druckluft ist eine Energiequelle, deren Verbrauch selten gut gemessen oder optimiert ist. Schätzungen zufolge entfallen 20 bis 30 % des gesamten Energieverbrauchs einer Fertigung auf Druckluft. Ein Gesamtdruckluftnetz hat durchschnittlich Leckagen von 30%. Dies kann daran liegen, dass mehr Druckluft verbraucht wird, als eine Maschine benötigt. Zusätzlich können Leckagen auftreten, die zu erhöhten Energiekosten führen. Des Weiteren sind solche Leckagen auch ein guter Indikator für Verschleiss der Komponenten.

Neue Plattformen bieten eine kontinuierliche Überwachung und Visualisierung des Druckverbrauchs, unter anderem anhand von Skalen mit Tages-, Stunden- oder Prozessschritt-Einteilung. Es gibt sogar Tools, für die Zuordnung von Luftverbrauch und Luftverbrauchskosten für jedes fertiggestellte Objekt.

Die Daten werden von optimalen Positionen im Luftzufuhrsystem erfasst und alarmiert bei Leckagen in Echtzeit. Edge-Gateways erfassen und liefern verwertbare Daten an das Anlagen- und Betriebsmanagement für eine längerfristige Analyse. Die Auswirkungen dieser Lösungen können beträchtlich sein: verbesserte Energieeffizienz und OEE durch effektivere Nutzung von Druckluft und frühzeitiger Leckerkennung, Reduzierung geplanter und ungeplanter Ausfallzeiten und 10 bis 20 % potenzielle Reduzierung der Energiekosten für Druckluft und des CO2-Fussabdrucks.

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