Im Zeitalter des schnellen Warenumschlags und Just-in-Time-Produktion mit kleiner Lagerhaltung ist eine hohe Anlagenverfügbarkeit für die Anlagenbetreiber ein entscheidender Pluspunkt. Um die Anlageneffizienz über die gesamte Lebensdauer auf hohem Niveau zu halten, reichen konventionelle Ansätze des Maschinenbaus nicht mehr aus, neue Konzepte sind gefragt. So bieten intelligente Steuerungen mit integrierten Diagnosesystemen und bedarfsorientierten Wartungshinweisen enorme Vorteile für die Produktionsplanung. Auch eine schnelle Umrüstung auf andere Produkte per einfachem Teach-in oder gar automatischer Umstellung verbessern die Anlagen-Effizienz.

Der GAU für Anlagenbetreiber ist der unvorhergesehene Ausfall. Mögliche Ursachen sind: plötzliches Bauteilversagen, Betriebsstörung durch mangelnde Wartung oder auch Bedienungsfehler. Dabei ist egal, wie robust eine Maschine konstruiert wurde, diese Ursachen können dennoch auftreten und die Betriebsleistung deutlich beeinträchtigen. Welche Möglichkeit hat der Maschinenbauer also, um die Anlagen-Effizienz beim Anwender zu steigern?
Der Automatisierungsspezialist Omron bietet dafür eine unterstützende Steuerungslösung, die in der Lage ist, viele der Fehlerquellen im Vorfeld schon zu erkennen, einzuschätzen und den Betreiber rechtzeitig zu warnen oder gar eine Fehlbedienung zu unterbinden.

Konstruktive Maschinenverfügbarkeit

Materialverschleiß kann eine typische Ursache für einen Anlagenstillstand sein. Dazu ein Beispiel: Ein Lager nähert sich dem Ende seiner Lebensdauer. Der Lauf wird rauer, die Reibung steigt langsam an. Wird dieser schleichende Fehler erkannt, bewertet und beim nächsten Wartungsturnus mit einbezogen, kann einem Totalausfall mit Produktionsstillstand vorgebeugt werden. Eine weitere typische Problemursache die oft erst im laufenden Betrieb erkannt werden kann sind z.B. Partikel, die vom Produkt abfallen und bewegte Teile der Anlage beeinträchtigen können. Hier können dann vorbeugende Maßnahmen getroffen werden z.B. eine bessere Abdichtung. In jedem Fall braucht der Betreiber entsprechende Informationen aus der Anlage, um diese Fehler erkennen zu können. Die Sysmac-Steuerungen aus dem Hause Omron bieten daher zahlreiche eingebaute Diagnose- und Überwachungsmöglichkeiten, die letzten Endes dabei helfen, ungeplanten Ausfallzeiten zu minimieren. Der Bediener wird von der Steuerung, z.B. über einen Monitor oder Handheld, immer über den aktuellen Stand der Anlage informiert und kann rechtzeitig Maßnahmen ergreifen. Der große Vorteil: Für den Anlagenbauer ist eine solche Aufrüstung nur mit geringem Aufwand und praktisch ohne Zusatzkosten verbunden, da diese Funktionen zur Standardausrüstung der Steuerungsplattform gehören. Der Anlagenbetreiber jedoch profitiert von deutlich höherer Produktivität über die Anlagenlebensdauer.

Sensorik und Steuerung in der Praxis

Die Umsetzung in der Praxis ist einfach zu verstehen: Bei Aktuatoren wie Zylindern kann bspw. über einen einfachen Teach-Vorgang der zugehörige Controller beim Neuteil auf das ideale Bewegungsprofil in beide Richtungen eingelernt werden. Danach werden Verschleißgrenzwerte definiert und schon ist ein Frühwarnsystem installiert. Der Controller informiert frühzeitig, wenn sich das Bewegungsprofil den Grenzwerten nähert und veranlasst eine vorbeugende Wartung. Ähnliches gilt für die Sensorik. Auch hier hat jeder Sensor einen idealen Betriebsbereich, der sich über die Zeit, z.B. wegen Vibration, Staub, Öl etc. verschlechtert. Im Gegensatz zum Menschen kann ein Steuerungssystem auch schleichende Veränderungen des Ausgangssignals in Richtung der Toleranzgrenze objektiv erkennen und warnen, bevor das Produkt durch die Leistungseinbuße in Mitleidenschaft gezogen wird. Selbst Antriebe lassen sich so überwachen, denn auch für ein Servodrehmoment gibt es Idealwerte. Wird die eingestellte Toleranzgrenze erreicht, liegt ein Defekt am Antrieb oder angetriebenen Komponenten vor und eine Warnung oder ein Alarm wird ausgegeben. Steigt das Drehmoment langsam an, ist ein schleichender Fehler wahrscheinlich und eine vorbeugende Wartung bzw. Fehlersuche in regulären Maschinenstandzeiten möglich. Ein weiterer Vorteil: Instandhaltungsmaßnahmen müssen nicht nach starren Terminplänen vorgenommen werden, denn bei wechselnden Umgebungs- bzw. Betriebstemperaturen können z.B. Ölwechselintervalle verkürzt oder verlängert werden. Die Steuerung fasst alle diese Daten zu Warnungen oder Alarmen als Anlagenhistorie zusammen und visualisiert die „Anlagen-Gesundheit“ am Bedienterminal.

Schnellerer Produktwechsel

Ein weiterer wichtiger Kostenfaktor sind heute die Zeiten für Umrüstvorgänge. Der Trend zu kleineren Losgrößen in der produzierenden Industrie erfordert häufigere Produktwechsel. Auch hier lohnt sich eine Investition in durchdachte Automatisierungskonzepte mit intelligenten Steuerungslösungen durch schnellere Umrüstung auf neue Produkte. So lassen sich damit neue Fertigungsbedingungen schnell per Teach-in für die einzelnen Komponenten der Anlage einlernen. Ist später eine Umstellung auf ein bereits produziertes Produkt nötig, kann das in den meisten Fällen automatisch über „Konfiguration per Tastendruck“ geschehen. Die Produktwechselzeiten verringern sich damit drastisch. Ähnliches gilt auch für Funktionen zur Sicherung oder Wiederherstellung von zu programmierenden Funktionsbausteinen. Werden über die Steuerung oder per SD-Karten alle relevanten Daten gesichert, kann im Störfall die Ausfallzeit praktisch auf die reine mechanische Reparatur begrenzt werden. Die Datenübertragung per Bus oder Karte auf die einzelnen Austauschkomponenten ersetzt dann ein neues Teach-in. Weiterer Vorteil: Da auf bereits verifizierte Daten zurückgegriffen wird, reduzieren sich auch mögliche Support-Nachfragen. Hinzu kommt: der Anwender kann die meisten Störungen direkt in Eigenregie beheben.

Omron unterstützt diese anwenderfreundliche Anlagengestaltung durch einen logischen Aufbau der Steuerungssoftware. Funktionsblöcke, in einer Funktionsbibliothek hinterlegt, können einfach per Drag & Drop aufgerufen werden. Eine Archivierung der gesammelten Daten über den Anlagenzustand ist auch in Datenbanken möglich. So lassen sich nützliche Trenddaten langfristig speichern und das Anlagenmanagement verbessern. Für den Maschinenbauer ist die Fähigkeit der Selbstanalyse von Maschinen und Anlagen ohne Mehraufwand eine gute Chance, das Marktpotential der eigenen Produkte zu erhöhen. Für den Anlagenbetreiber zählt letztendlich nicht nur Funktion, sondern auch die planbare Verfügbarkeit einer Anlage sprich geringere Ausfallzeiten durch Einrichtung, Wartung oder Störung und damit erhöhte Anlageneffizienz. Doch eine intelligente Steuerung kann noch weitere bisher ungenutzte Potentiale heben:

Wettbewerbsdenken

Schon die alten Ägypter nutzten das menschliche Wettbewerbsdenken. Sie arbeiteten mit mehreren Bautrupps gleichzeitig, um durch Wettbewerb die Effizienz beim Bau der Pyramiden zu steigern. Dieses Konzept hatte die Industrie lange eher vernachlässigt; es ist aber durchaus noch zugkräftig: Große Bildschirme über einzelnen Maschinen oder Anlagen, die über die Systemsteuerung den aktuellen Stand der Auslastung oder die Menge produzierter Waren anzeigen, können auch heute die jeweiligen Anlagenbetreuer in kollegialer Konkurrenz zu höheren Leistungen anspornen. Dazu nutzen sie dann im Gegensatz zu den Altvorderen moderne Technik, also z.B. vorbeugende Wartung, Instandsetzung oder schnelles Teach-in bei einem Wechsel auf neue Produkte. Wichtig ist dabei, dass sich die Bediener mit ihrer Anlage, z.B. eine Verpackungsstraße, identifizieren und bei Hinweisen auf mangelndes Leistungspotential schnell nach Verbesserungsmöglichkeiten suchen. Anlagenbetreiber stellen dann immer wieder fest, dass die Produktivität so ohne weitere Maßnahmen deutlich steigt. Weniger öffentliche Hinweise auf Bedienpanels vor Ort erleichtern dabei den Mitarbeitern die optimale Anlagenführung.

Fazit

Moderne Steuerungslösungen erlauben heute dem Maschinenbauer ohne großen Aufwand eine ganze Reihe von Zusatzfunktionen anzubieten, welche die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Anlagen verbessern. Der Anlagenbetreiber kann so seine Anlagen besser einschätzen, die Effizienz über die Produktlebensdauer steigt und damit die Wertschöpfung der getätigten Investition.

Sysmac
Um in komplexen Fertigungs- oder Verpackungsanlagen die vielfältigen Komponenten effizient zu koordinieren, bietet Omron mit Sysmac eine flexible und anwenderspezifisch skalierbare Steuerungsplattform, die den Anforderungen an Flexibilität auch in Zukunft gerecht wird. Dabei übernehmen sogenannte Funktionsblöcke einzelne Aufgaben. Eine schnelle Inbetriebnahme ist damit ebenso möglich wie zeitsparende Produktwechsel. Auch übergeordnete Aspekte kann die Steuerung mit einbeziehen und so über umfangreiche Visualisierungsfunktionen die Bedienung durch den Anlagenbetreiber erleichtern.

Das Unternehmen
Omron Industrial Automation ist ein führender Hersteller von High-Tech-Produkten und Lösungen für die Industrieautomation. Das Unternehmen ist Teil der 1933 gegründeten Omron Corporation, Kyoto, Japan mit weltweit über 35.000 Mitarbeitern. Das breite Produktspektrum enthält Steuerungs-, Antriebs- und Sicherheitstechnik, Bildverarbeitung und Sensorik sowie Kontroll- und Schaltkomponenten. Ziel ist es, Maschinenbauern bedarfsgerechte, durchgängige Automatisierungslösungen aus einer Hand zur Verfügung zu stellen. Zudem bietet Omron seinen Kunden umfassendes Anwendungs-Knowhow sowie flächendeckenden vor-Ort-Service. Allein in Europa ist Omron mit 19 Vertriebsniederlassungen vertreten.