„Hardware ist für uns die Basis. Das Verständnis für die Physik der Antriebe ist die Basis für den digitalen Zwilling“, so Jürgen Brandes, CEO der Division Process Industries and Drives, Siemens (Bild: Siemens)
Sprechen wir von der Industrie, kommen wir an der Industrie 4.0 nicht vorbei. Doch was ist Industrie 4.0? Wann ist Industrie, 4.0? Was kann sie leisten? Wie wirkt sie sich auf die Industrie aus? Welche Möglichkeiten bietet Ihnen Industrie 4.0 beispielsweise hinsichtlich der Anlagennutzung heute? Wo geht die Reise hin? Was wird möglich? Was wird (noch lange) Science Fiction bleiben? Das Beispiel Industrieantrieb, speziell Motoren und die Zusatzkomponenten Frequenzumrichter und Sensor unter Einbeziehung von Simulationen, stellt das weite Spektrum der Wahlmöglichkeiten vor. Kommen Sie mit! Wir zeigen es Ihnen.
Fangen wir mit ABB an. Der Hersteller bietet beispielsweise vollständig aufeinander abgestimmte Antriebssysteme, bestehend aus Getriebe, Motor und Frequenzumrichter. Neben ihrer zentralen Aufgabe, der Regelung von Motoren, können Frequenzumrichter von ABB auch als multipler Sensor dienen, der wichtige Informationen wie Motordrehzahl, Motordrehmoment, Motorströme, verschiedene Temperaturen und viele andere Parameter erfasst. Diese Daten stehen dann für die Diagnose, Fernüberwachung und Prozessoptimierung über ABB Ability zur Verfügung – die Bündelung aller Produkte, Services und Lösungen im digitalen Angebot von ABB inklusive Cloud-Anbindung.
Armin Wallnöfer, Digital Leader Drives & Motors Germany bei ABB Automation Products geht viel weiter: „Vernetzte Geräte und Sensorik gibt es schon lange. Das ist für mich weder Digitalisierung im Kern noch Industrie 4.0. Informationen in die Leittechnik bringen wir schon seit Jahrzehnten, das ist nichts Neues. Industrie 4.0 fängt meines Erachtens erst an, wenn sich auch Geschäftsmodelle zu verändern beginnen.“
Die Rolle der intelligenten Antriebstechnik
Bewegt sich in der Industrie-4.0-nahen Fertigung etwas, steckt Antriebstechnik mit intelligenten Komponenten dahinter. Sie ist zentral für die digitalisierte Produktion. Dazu hat ABB einen Remote Condition Monitoring Service für Frequenzumrichter entwickelt. Dieser liefert exakte Zustands- und Ereignismeldungen von ABB-Frequenzumrichtern und hilft, den Betriebszustand und Wartungsbedarf zu ermitteln. Betriebsrisiken und mögliche Störungen am Frequenzumrichter sind so frühzeitig zu erkennen. Mit diesem Service können die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Antriebe verbessert werden. Es können rechtzeitig Maßnahmen ergriffen werden, bevor eine Störung auftritt. „Dabei kann es sich um ein Parameter-Backup handeln“, so Wallnöfer, „das durch Fernwartung durchgeführt wird. Es kann aber auch sein, dass ein Techniker vor Ort erforderlich ist. Durch die vorherige Analyse weiß der Techniker, welche Eingriffe er vermutlich vornehmen muss. Entsprechend nimmt er schon das richtige Equipment mit. Etwaige Maschinenstillstände werden verkürzt oder sogar vermieden.“
Der Service für Frequenzumrichter ermöglicht gemeinsam mit dem innovativen ABB Ability Smart Sensor für Niederspannungsmotoren eine informationsbasierte Instandhaltungsstrategie für den gesamten Antriebsstrang im Sinne von Industrie 4.0. Beide Services nutzen die Vorteile einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie für eine höhere Verfügbarkeit und längere Lebensdauer der Geräte sowie für eine bessere Leistung und Produktivität der Anlage. ABB bietet damit neue, zukunftsgerichtete Servicelösungen für die gesamte Antriebseinheit.
Der kostengünstige ABB Ability Smart Sensor kann einfach ohne Verdrahtung an beliebigen vorhandenen Motoren angebracht werden. Der Sensor misst regelmäßig wichtige Motorzustandsparameter wie Temperatur oder Vibration. Über eine integrierte Kommunikationsschnittstelle überträgt er die Daten drahtlos auf ein Smartphone oder über ein Gateway an einen cloudbasierten, sicheren Server, der die Daten basierend auf ABB-Know-how interpretiert. Kunden können jederzeit den Zustand ihrer Motoren überprüfen und werden benachrichtigt, wenn eine Anomalität erkannt wurde. Erstmals sind nun eine Fernüberwachung einer großen Anzahl von Niederspannungsmotoren und ein darauf basierendes Flottenmanagement möglich. Sowohl neue Motoren als auch in einer Anlage bereits installierte Motoren können – unabhängig vom Fabrikat – in die vorausschauende Instandhaltung einbezogen werden. Die Wertschöpfung für den Kunden ergibt sich aus signifikant reduzierten Motorstillstandzeiten, deutlich verlängerter Motorlebensdauer und reduziertem Energieverbrauch. „Uns ist wichtig, dem Kunden zu vermitteln, dass wir keine Cloud verkaufen oder ein Portal vermieten wollen“, erklärt Wallnöfer. „Wir bieten Lösungen für unsere Kunden. Die Cloud dient hierbei als Basis-Technologie, um Daten zur Zustandsbeurteilung von Motoren zu erfassen und über ein zugehöriges Portal dem Kunden zur Verfügung zu stellen, um entsprechende Maßnahmen einleiten zu können. Cloud und Portal sind Werkzeuge einer vernetzten Welt.“
Als Ergänzung zu diesem Konzept gibt es noch die virtuelle Inbetriebnahme. Die Anlage wird virtuell konzipiert, angefahren. Fehler in der SPS, der Software, im Zusammenspiel der einzelnen Komponenten werden in der Simulation beseitigt. Erst wenn die Simulation einwandfrei läuft, werden die Daten in eine reale Anlage übertragen. Dies führt regelmäßig zu einer Verkürzung realer Inbetriebnahmen. ABB stellt dazu ein integriertes Toolset um RobotStudio, Automation Builder und Drive Composer zur Verfügung. „Ein weiterer Schwerpunkt unseres digitalen Portfolios ist die Simulation“, erklärt Wallnöfer. „Mit RobotStudio kann der Anwender bestehende 3D-Konstruktionen verwenden und sie durch kinematische und physische Modelle ergänzen. Die Maschine oder Produktionslinie kann dann mit virtuellen SPSen und Antrieben simuliert werden. Damit lässt sich schnell und einfach ein Simulationsmodell der Maschine mit den relevanten Funktionen erstellen, das Automatisierungssystem und die Frequenzumrichterregelung testet.“
Hintergrund: Die künstlich intelligent gesteuerte Produktion
Bei einer völligen Vernetzung aller Fabriken untereinander könnten nicht nur die Fabriken eines einzelnen Unternehmens miteinander vernetzt werden, sondern alle Teilnehmer entlang einer Logistikkette. Mit Hilfe von KI wäre es anschließend möglich, Produktionsprozesse dergestalt untereinander abzustimmen, dass Produktion selbstständig abläuft. Dass Störungen sowohl innerhalb einer Fabrik durch Predictive Maintenance, Personalplanung, Investitionsvorschläge, als auch außerhalb, beispielsweise in der Logistikkette bei Verkehrsengpässen, Lieferfahrzeugausfällen oder unerwarteten Wetterlagen, selbstständig behoben würden. Die weiteren Abläufe innerhalb der Produktion würden selbstständig durch die KI aufeinander abgestimmt, sodass Verzögerungen ausgeschlossen sind. Voraussetzung dafür wäre, dass Unternehmen, bereit sind, sich zusammenzuschließen und sich untereinander zu vernetzen.
