Big Data – Analysesoftware Mit Industrial Analytics neue Geschäftsmodelle entwickeln

Im globalen Maschinenbau ist der potenzielle Mitbewerber mit seinen Ideen, Produkten und Dienstleistungen nur einen Mausklick entfernt. Mit Industrial Analytics von Weidmüller können sich jetzt zwei Hersteller – Grenzebach und Boge – mit neuartigen Geschäftsmodellen differenzieren und ihren Kunden einen Mehrwert anbieten.

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Weidmüller Deutschland

Mit seinen Rührreibschweiss-Systemen bietet Grenzebach ein Fügeverfahren zum Verbinden von technisch reinen Metallen, Legierungen und Mischverbindungen. Die Rührreibschweiss-Technologie (Friction Stir Welding, FSW) eignet sich besonders für das Schweissen von Leichtmetallen wie zum Beispiel Aluminium und dessen Legierungen. Zur Realisierung eines Echtzeit-Monitoring-Systems beim Schweissvorgang sowie zur Kosten- und Ressourceneinsparung durch eine gezielte Wartung nutzt der Spezialist im Maschinen- und Anlagenbau die Industrial Analytics Software von Weidmüller.

Grenzebach wird damit in die Lage versetzt, pro aktiv zu reagieren und kann sofort eine Aussage über die Qualität der erstellten Schweissnaht treffen, bzw. die genaue Fehlstelle dem Anlagenbediener visuell mitteilen. Über die im Schweisskopf integrierte Sensorik wertet die Software Prozessdaten aus, die Rückschlüsse etwa auf den Werkzeugzustand (Beanspruchung, Laufleistung/Lebensdauer) ermöglichen und berechnet auf diese Weise präzise das nächste Werkzeugwechsel-Intervall, Kosten- und Ressourcen lassen sich einsparen. Mit dem Einsatz von Industrial Analytics eröffnen sich völlig neue Einsatzbereiche und Anwendungsfelder in der 24/7-Serienproduktion.

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Datenaufnahme in Zusammenarbeit

Die Rührreibschweiss-Technologie ermöglicht robuste, verzugsarme und mechanisch feste Verbindungen ohne eine Verwendung von Schweisszusätzen und Schutzgas. Die mit FSW produzierten Verbindungen verfügen darüber hinaus über eine sehr gute Oberflächenqualität. Die zum Verbinden benötigte Prozesswärme wird beim Rührreibschweissen mit einem drehenden Werkzeug (Reibstift) durch Reibung und Druck an der Nahtstelle erzeugt. Das Metall verformt sich plastisch durch die eingebrachte Wärme und wird durch die Rotation des Werkzeugs entlang der Nahtstelle verrührt. Auf diese Weise entsteht eine robuste und langzeitbeständige Naht, mit nur geringen Bauteildeformationen bzw. Eigenspannungen. Für eine dynamische Prozessregelung ist der speziell entwickelte Schweisskopf mit Kraftsensoren ausgestattet, die die Verformung sowie die Zug- und Druckkräfte messen.

Die so erzeugten Daten nutzt Weidmüller für seine Analytics-Software, um daraus das Reibstift-Verhalten zu lernen. In Zusammenarbeit mit den Grenzebach-Ingenieuren startete Weidmüller mit der Datenaufnahme. Datensätze von über 100 Schweissnähten wurden ermittelt, beurteilt sowie die relevanten Daten herausgefiltert und anhand von intelligenten Datenanalyseverfahren ausgewertet. Das Ergebnis der umfangreichen und detaillierten Analyse wurde als Referenzdatensatz hinterlegt. Einen wesentlichen Bestandteil der Analysen bildet das Know-how von Grenzebach. Die Analyse-Software kann Fehler zwar mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit vorhersagen – Voraussetzung hierfür ist jedoch stets, dass er zuvor klassifiziert worden ist. Nur Grenzebach kann bewerten, ob eine Anomalie tatsächlich als kritischer Fehler einzustufen ist.

Real-Time Qualitätskontrolle per Software

Eine Qualitätskontrolle erfolgte beim Rührreibschweissen bisher optisch durch den Bediener im Anschluss an den Schweissprozess. Bei diesem Vorgehen steht das Schweissergebnis im direkten Zusammenhang mit dessen Know-how. Diese aufwändige und umständliche Kontrolle entfällt zukünftig durch den Einsatz der Industrial Analytics Lösung. Das funktioniert folgendermassen: Während des Schweissprozesses vergleicht die Software die Daten, die von den Sensoren geliefert werden, mit dem hinterlegten idealen Datenmodellen des Referenzsatzes. Sobald eine Abweichung ausserhalb der definierten Parameter vorliegt, erhält der Anlagenbediener einen Hinweis, dass eine Anomalie beim Schweissprozess aufgetreten ist. Die Software arbeitet so präzise, dass sie dem Bediener die genaue Fehlstelle visuell mitteilt. Die bisherige manuelle Kontrolle der Schweissnaht entfällt.

Ein Plus: Lückenlose Dokumentation

Die Analytics Software ermöglicht nicht nur die Qualität jeder Schweissnaht zu erfassen, sondern auch von jedem produzierten Teil – mit anschliessender lückenloser Dokumentation. Damit lässt sich eine vereinfachte haftungsrechtliche Absicherung des Produktherstellers, eine Rückverfolgbarkeit und Reproduzierbarkeit der Teile sowie die Erfüllung der gesetzlich geforderten Archivierung von relevanten Informationsinhalten realisieren.

Fertigung „rund um die Uhr“ – 24/7

Gleichzeitig liefert die Software auch Hinweise, wann der für die Erzeugung der Wärme zuständige Reibstift an der Maschine auszufallen droht und ersetzt werden muss. Diese Vorhersage ermöglicht eine weitaus effizientere Nutzung des Reibstifts, mit entsprechendem Kostenvorteil. Denn: Durch diesen Hinweis kann der Maschinenbediener den Wechsel des Reibwerkzeugs anpassen und beispielsweise zwischen zwei Schweissvorgänge oder einen Schichtwechsel legen, so dass die Ausfallzeit der Anlage auf ein Minimum reduziert wird. Dadurch lassen sich Ressourcen besser nutzen und die Verfügbarkeit der Maschinen und Anlagen erhöhen. Eine bestmögliche Verfügbarkeit ist von grosser Bedeutung und es wird viel unternommen, damit die Produktion so wenig und so kurz wie möglich unterbrochen wird. Damit bringen Grenzebach und Weidmüller die 24/7-Serienfertigung auf ein neues Level. Eine Fertigung „rund um die Uhr“, also 24 Stunden am Tag und 7 Tage die Woche, ist gerade für Unternehmen in Hochlohnländern ein entscheidender Wettbewerbsvorteil.

Mögliche Geschäftsmodelle mit Industrial Analytics

Mit Industrial Analytics nutzt Grenzebach die Möglichkeit verschiedene Geschäftsmodelle anzubieten. Zum einen: Die Analytics Software wird zusammen mit der Maschine bzw. Anlage verkauft. Bei diesem Ansatz übernimmt der Kunde das Monitoring der Anlage. Zum anderen: Es werden nur Software-Lizenzen verkauft, so dass der Kunde keine Maschine erwerben muss, die Vorteile von Industrial Analytics aber nutzen kann. Generell gilt: Die Analyse-Software lässt sich sowohl in Verbindung mit einer Cloud, aber auch ohne Cloud betreiben.

Strategie Druckluft 4.0 durch besseren Service

Mit der Erfahrung von mehr als 100 Jahren gehört die Boge Kompressoren Otto Boge GmbH & Co. KG zu den ältesten Herstellern von Kompressoren und Druckluftsystemen in Deutschland. High-Speed-Turbo(HST)-, Schrauben-, Kolben-, Scroll-Kompressoren, komplette Anlagen oder einzelne Maschinen – sie erfüllen unterschiedlichste Anforderungen. Die neuen HST-Kompressoren stellen einen Meilenstein in der Weiterentwicklung der ölfreien Drucklufterzeugung der Klasse 0 dar.

Um dieses Ziel der ölfreien Druckluft zu erreichen, verwendet Boge im HST 220 einen Permanentmagnetmotor. Dessen Konstruktionsprinzip reduziert sowohl Bauteile wie auch das Gewicht des Kompressors, darüber hinaus garantiert es einen verschleissarmen Betrieb sowie verbesserte Effizienzwerte. Zudem ist kein Getriebe nötig, um die erforderlichen hohen Drehzahlen zu erreichen. Da die Antriebswelle des Motors luftgelagert ist, kommt das gesamte System ohne Öl aus. Ein weiteres entscheidendes Konstruktionsdetail: An beiden Enden der Antriebswelle sitzt ein aus Titan gefertigter Impeller, der im Verbund mit Diffusor und Spiralgehäuse die Druckluft erzeugt. Beide, Motor und Welle sorgen für einen zuverlässigen, wartungsarmen Betrieb bei minimalem Energiebedarf.

Zu den Anwendungsbereichen der HST Kompressoren gehören die Pharma- und Nahrungsmittelindustrie, Industrielle Lackierbetriebe sowie die Halbleiterproduktion. Hier haben Maschinenstillstände fatale Folgen. Die präventive Fehlervermeidung ist Voraussetzung für eine höhere Prozesssicherheit und ein bestmögliches Energiemanagement beim Kunden. Deshalb treibt Boge seine Strategie Druckluft 4.0 im Bereich Service und Wartung weiter voran.

Intelligente Datenauswertung und -nutzung

Um mögliche Fehler und Betriebsanomalien aufzudecken noch bevor sie entstehen, setzt Boge auf eine Software für Predictive Maintenance von Weidmüller. Diese Lösung ist Teil von Boge Analytics, dem Industrie 4.0-Paket zur intelligenten Datenauswertung und -nutzung. Es umfasst zudem die Remote-Monitoring-Lösung Boge Airstatus, das Continous Improvement Programme und das 24-Stunden Recovery.

Die Software zur vorausschauenden Wartung erkennt Fehler und kritische Abweichungen der technologischen Parameter frühzeitig. In die Datenauswertung fliessen die Einsatzerfahrungen aller Boge Druckluftlösungen ein. So können im laufenden Betrieb Vorhersagen über einen zukünftig anstehenden Wartungsbedarf getroffen und Serviceeinsätze optimal geplant werden. Betroffene Bauteile können dann vor dem Eintritt eines prognostizierten Schadens ausgetauscht werden. Eine kostenintensive Nachsorge und lange Stillstandszeiten gehören damit der Vergangenheit an. Mit Predictive Maintenance setzt Boge auf einen zentralen Werttreiber für eine wettbewerbsfähige und kontinuierliche Druckluftversorgung nach Industrie-4.0-Standards.

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