4.0 ganz praxisnah

Future/Industrie 4.0

So interessant die Debatte um Industrie 4.0 ist, so schwer tun sich Unternehmen mit konkreten Anwendungen. Die J. Schmalz GmbH aus Glatten zeigt nun mit einem Beispiel aus der Automobilindustrie, wie der Brückenschlag von der Theorie zur Praxis gelingt.

07. Mai 2014

Eine Situation, die den Verantwortlichen im Presswerk den Schweiß auf die Stirn treibt: In der Blechteile-Serienproduktion ist eine Saugspinne, ein sogenanntes Tooling, zur automatisierten Handhabung der Bleche ausgefallen. Die Pressenlinie steht – und die Fehlersuche beginnt. Wo im System der Fehler genau aufgetreten ist und warum, ist zunächst nicht bekannt. Sicher ist nur: Je länger die Linie steht, desto höher die Kosten. Solche Situationen lassen sich allerdings schon bei der Konfiguration des Systems vermeiden. Die Spinnen werden bisher im Werkzeugbau nach Vorgabe der Konstrukteure montiert und eingestellt, sie bestehen aus Aluminiumprofilen, Stahlrohren, Befestigungselementen und allen notwendigen Vakuum-Komponenten wie Vakuumerzeuger, Sauger, Ventile sowie Schalt- und Überwachungselemente.

Bei der Konfiguration und anschließenden Prüfung des Toolings musste sich der Werkzeugbauer bisher auf sein Gehör und seine Augen verlassen: Das Ventilschaltverhalten des Ejektors etwa gab Aufschluss darüber, ob das Gesamtsystem dicht war oder nicht. Musste ein Tooling innerhalb eines definierten Zeitraums nicht unverhältnismäßig häufig nachregeln, gab der Werkzeugbauer die Saugspinne für die Produktion frei. Wichtige Leistungsdaten wie die Evakuierungszeit wurden bei der Prüfung und Freigabe des Toolings bisher nicht berücksichtigt – fehlen diese Daten allerdings, ist ein sicherer Betrieb nicht gewährleistet. Weil ein Großteil der Prüfung visuell und auditiv erfolgt, lassen sich durchgehend einheitliche Bewertungsmaßstäbe für die Prüfung eines Toolings kaum definieren. Gefragt ist die Erfahrung des Mitarbeiters. Wechselt die Schicht, ändern sich vielleicht auch die Bewertungsmaßstäbe. Oft gehen Toolings in die Produktion, deren Qualität nicht ausreicht: Die Produktion kann nicht starten.

Die Kompaktejektoren SXPi-PC und SXMPi-PC der Baureihe X-Pump von Schmalz sind deshalb mit Funktionen zur Energie- und Prozesskontrolle ausgestattet. Beim Aufbau des Toolings teilt der Werkzeugbauer dem Ejektor den maximalen Vakuumwert mit, etwa um sehr dünne Bleche nicht zu beschädigen. Gleichzeitig erhält der Ejektor einen minimalen Vakuumwert für einen sicheren Transport des Werkstücks. Die Konfiguration des Toolings erfolgt anschließend durch den Ejektor selbst. Er misst und gibt alle relevanten Werte aus, die für die Beurteilung der Tooling-Güte notwendig sind – etwa den Leckagewert. Der Anwender kann danach Rückschlüsse auf die Dichtheit des Toolings ziehen und bei Bedarf noch vor Produktionsstart nachjustieren. Auch der Energieverbrauch des Ejektors wird noch vor Produktionsstart ermittelt und in der Anlagensteuerung als optimaler Wert hinterlegt.

Anschließend geht die Saugspinne in Betrieb. Aufgrund der im Werkzeugbau ermittelten Werte kann die Energie- und Prozesskontrolle nun den Zustand des Toolings zuverlässig überwachen. Das erlaubt Rückschlüsse auf Manipulationen, Leckagen oder Verschleiß – das System optimiert sich während des Produktionsprozesses selbst. Stellt sich eine Undichtigkeit im System ein, wird diese am Ejektor und an der Anlagensteuerung angezeigt. Auch wenn ein Ejektor einen unverhältnismäßig hohen Energieverbrauch feststellt, kann der Anlagenbetreiber unmittelbar eingreifen. Die Werte sämtlicher Ejektoren hat er auf der zentralen Anlagensteuerung immer im Blick. So lassen sich beispielsweise Sensor-Schaltpunkte aus der Ferne paramatrieren, ohne dass der Bediener am Ejektor vor Ort sein muss.

Einen Mehrwert bietet die Energie- und Prozesskontrolle auch bei der Wartung: Leckagen durch sich lösende Verbindungen, schadhafte Verschlauchungen oder Verschleiß an Sauggreifern infolge unsachgemäßen Einsatzes werden im Sinne einer Trendanalyse frühzeitig erkannt. Der Anwender kann eine geplante vorbeugende Wartung einleiten, ohne Stillstandszeiten im laufenden Betrieb gewärtigen zu müssen. Toolings, die technisch in Ordnung sind, können nach Abschluss des Produktionsprozesses ins Lager, ohne davor pauschal gewartet zu werden. Geht eine Saugspinne in die Instandhaltung, kommen dieselben Vorteile der Energie- und Prozesskontrolle zum Tragen wie bei der ursprünglichen Auslegung: Die Ejektoren liefern alle relevanten Daten, um den Zustand des Toolings sicher zu beurteilen, die Instandhaltung zügig abzuschließen und die Saugspinne wieder für den Produktionsprozess vorzubereiten.

Weil die Schmalz-Ejektoren IO-Link-fähig sind, ist eine durchgängige Kommunikation von der Sensor/Aktor-Ebene bis zur Steuerung und in die Leitebene möglich – IO-Link ist also ein wichtiger Treiber für Industrie-4.0-Anwendungen. Schmalz nutzt die Möglichkeit der durchgängigen Kommunikation konsequent und schlägt so die Brücke zwischen effizienten Produkten und optimierten Produktionsprozessen. Das zahlt sich auch für die Anwender aus: Durch intelligente Zustandsüberwachung und vorbeugende Wartung lassen sich die Kosten dank reduzierter Stillstandszeiten der Pressenlinie pro Jahr um bis zu 300000 € senken.

Zahlen & Fakten

Schmalz ist ein weltweit führender Anbieter in der Automatisierungs-, Handhabungs- und Aufspanntechnik und bietet Kunden aus zahlreichen Branchen innovative und effiziente Lösungen aus dem Bereich der Vakuum-Technik. Die Produkte von Schmalz werden in ganz unterschiedlichen Produktionsprozessen eingesetzt – zum Beispiel als Greifer an Roboterarmen in der Karosseriefertigung, in CNC-Bearbeitungszentren als Aufspannlösung für Möbelteile oder mit einem Bediener bei manuellen Hebeaufgaben von Kartonagen bis zu Solarmodulen. Die Kunden schöpfen entweder aus dem breiten Komponentenprogramm oder profitieren von einer Komplettlösung, speziell auf ihre Bedürfnisse angepasst. Dabei setzt Schmalz auf konsequente Kundenorientierung, wegweisende Innovationen, herausragende Qualität und umfassende Beratungskompetenz. Schmalz beschäftigt am Hauptsitz in Glatten (Schwarzwald) und in 15 Niederlassungen im Ausland rund 800 Mitarbeitende.

Erschienen in Ausgabe: 03/2014