Von der Vakuumtechnik in die Cloud
Moderne Greifsysteme als Kernelemente von I4.0
Keine Messe ohne Industrie 4.0, kein Unternehmen, das nicht die Vorteile der intelligenten Fabrik propagiert, kein Fachvortrag, der nicht die Brücke zur Vernetzung von Produktions- und IT-Prozessen schlägt: Das Thema Industrie 4.0 ist in Deutschland in aller Munde – und läuft Gefahr, zu überhitzen, noch bevor es auf Anwenderseite richtig heiß gelaufen ist. Viele deutsche Unternehmen tun sich schwer mit konkreten Applikationen, während beispielsweise die USA einen deutlich pragmatischeren Ansatz fahren. Auch der Vakuum-Spezialist Schmalz (Schwarzwald) hat das Stadium theoretischer Diskussionen lange verlassen und bereits seit vielen Jahren Produkte im Feld, die eine Vielzahl nützlicher Daten liefern. Damit erfüllen sie eine der Grundvoraussetzungen, um die Industrie 4.0 Realität werden zu lassen.
„Als Spezialist für Vakuumtechnik beschäftigen wir uns schon sehr lange und intensiv mit Industrie 4.0“, sagt Walter Dunkmann, Leiter Geschäftsentwicklung, Vakuum-Komponenten bei Schmalz. Das Unternehmen hat zahlreiche intelligente Vakuum-Komponenten – sogenannte Smart Field Devices – im Programm, darunter Vakuum-Ejektoren, intelligente Nadelgreifer sowie Vakuum-/Druckschalter. Mit diesen Komponenten und seinen kompletten Vakuum-Greifsystemen ist Schmalz dort unterwegs, wo zentrale Informationen für einen effizienten Automatisierungsprozess entstehen: auf der Feldebene (siehe Grafik 1), direkt am Werkstück.
Schmalz ist dabei einer der ersten Hersteller, der in seinen intelligenten Geräten Sensor- und Aktorfunktionen vereint. Die Smart Field Devices des Vakuum-Spezialisten sind mit umfassenden Funktionen zur Energie- und Prozesskontrolle ausgestattet. Die Geräte stellen beispielsweise Informationen zur Güte eines Greifsystems, zum Energieverbrauch, zum Verschleiß oder zur idealen Beschleunigung für den Verfahrprozess des Roboters zur Verfügung – das sind werthaltige Daten, die dem Anwender in der Folge einen echten Mehrwert zur Optimierung seines Prozesses liefern.
Ein Beispiel ist die Funktion „Condition Monitoring“ bei modernen Vakuum-Erzeugern: Sie überwachen damit permanent alle funktionsrelevanten Parameter, beispielsweise die Dichtheit oder den Betriebsdruck. Fehler werden so frühzeitig erkannt und können umgehend behoben werden, was Stillstandzeiten und damit Kosten vermeidet.
„Immer mehr solcher Funktionen wandern in intelligente und vernetzte Greifsysteme, die sich damit Schritt für Schritt zu sogenannten cyber-physischen Systemen entwickeln“, sagt Albrecht Winter, Leiter Geschäftsfeldentwicklung und Unternehmensstrategie bei Schmalz. Diese Systeme sind das Kernelement von Industrie-4.0-Anwendungen.
Sie haben beispielsweise die Eigenschaft, dass sie innerhalb eines Netzwerks eindeutig zuordenbar sind oder dass sie eigene Dienste zur Verfügung stellen. Das kann beispielsweise ein Greifer sein, der auf Basis von Daten zum fortschreitenden Verschleiß selbstständig eine Wartungsanforderung stellt. Auch die selbstständige Optimierung des Energieverbrauchs eines Greifsystems ist eine typische Eigenschaft eines cyber-physischen Systems.
Damit solche Systeme funktionieren, müssen Geräte nicht nur Daten liefern, sondern vor allem auch im Netzwerk sichtbar sein. Sie müssen dem Anwender an der Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine (HMI, Human Machine Interface) zur Verfügung stehen. Vakuum-Ejektoren von Schmalz beispielsweise sind deshalb IO-Link-fähig – das ermöglicht eine durchgängige Kommunikation von der Sensor-/Aktorebene bis zur Steuerung und darüber hinaus bis in die Leitebene.
„Erst, wenn die Daten sichtbar sind, lässt sich daraus ein Nutzen generieren“, so Walter Dunkmann. „Der Anwender hat nun die Möglichkeit, bei Bedarf in den Prozess einzugreifen.“ Schmalz geht bei seinen Entwicklungen noch einen Schritt weiter. Auch das neue Compact Terminal SCTMi mit bis zu 16 verblockten Vakuum-Erzeugern sowie der neue Vakuum-/ Druckschalter VSi kommunizieren per IO-Link in alle gängigen Feldbussysteme. Die Geräte sind zudem mit der NFC-Technologie (Near Field Communication) ausgestattet, mit der Daten über kurze Distanz per Funk zu einem mobilen Endgerät übertragen werden können.
„Die Daten stehen also beispielsweise auf einem NFC-fähigen Smartphone zur Verfügung“, sagt Walter Dunkmann. Der Anwender erhält Zugriff auf Service- und Wartungsfunktionen wie die Seriennummer oder die Bedienungsanleitung. Auch erhält er rechtzeitig Warnmeldungen, bevor es zu kostspieligen Ausfällen kommt. Muss ein neuer Schalter in das Greifsystem integriert werden, übernimmt er dank Clone-Funktion die Einstellungsdaten des Vorgängers. Eine aufwändige Parametrierung des neuen Schalters entfällt. Schmalz bringt also wichtige Prozessdaten direkt auf das Smartphone oder das Tablet bis in die Cloud – und schlägt so auch die Brücke zwischen Industrieanwendungen und Produkten, die im privaten Umfeld wie selbstverständlich genutzt werden.
„Die Entwicklungen rund um intelligente Greifsysteme sind damit allerdings noch lange nicht am Ende“, sagt Walter Dunkmann. „Wenn die Daten sichtbar werden, können sich daraus neue Geschäftsmodelle ergeben.“ Ein Beispiel ist der Service: Der Anbieter kann nun beispielsweise verlässlich planen, wann sein Greifsystem gewartet werden sollte. Das ist keinesfalls Zukunftsmusik, sondern bei Schmalz bereits heute Realität: Automobilhersteller, die ihre Pressenstraßen mit intelligenten Vakuum-Ejektoren von Schmalz ausgestattet haben, erhalten Daten zum Energieverbrauch, zum Zustand der Anlage und zur Leistung des Greifsystems.
Allein die Kosten, die durch Stillstandszeiten einer Pressenlinie entstehen, lassen sich durch intelligente Zustandsüberwachung und vorbeugende Wartung pro Jahr um bis zu 300.000 Euro senken. Greifsysteme der Zukunft könnten nun sogar in der Lage sein, Wartungsaufträge selbstständig auszulösen – inklusive der Bestellung von Austauschteilen und der zeitlichen Disposition des Wartungspersonals. Unternehmen wie Schmalz unterstützen bei diesem Szenario frühzeitig, und aus ungeplanten Stillstandszeiten werden vom Greifsystem geplante Wartungsintervalle.
„Es geht also auch darum, im ersten Schritt bewährte Geschäftsmodelle an das Zeitalter der Digitalisierung anzupassen und im zweiten Schritt Ideen für neue Modelle zu entwickeln“, sagt Albrecht Winter. „Hieran arbeiten wir intensiv.“ Überhaupt nimmt Schmalz beim Thema Industrie 4.0 eine Vorreiterrolle ein. Die Vakuum-Ejektoren mit IO-Link beispielsweise sind bereits seit 2008 auf dem Markt. Zudem arbeitet das Unternehmen in Gremien mit, die Standards für künftige Fertigungsprozesse definieren. „Die Potenziale, die die Industrie 4.0 bietet, sind enorm – allerdings steht und fällt das Thema mit konkreten, nutzenstiftenden Anwendungen für den Kunden“, ist Albrecht Winter überzeugt.
Mehr Informationen zur J. Schmalz GmbH:
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J. Schmalz GmbH |
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Aacher Str. 29 |
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72293 Glatten |
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Tel.: +49 (0)7443 2403-0 |
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Fax: +49 (0)7443 2403-259 |
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E-Mail: schmalz@schmalz.de |
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www.schmalz.com |
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