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18.08.2017

Kabinen-Anlagen-Technik

Kabinen-Anlagen-Technik: 15.06.2017

Druckluftanlagen effizient über den Lebenszyklus betreiben

Durch bedarfsorientierte Wartung Kosten sparen und Anlagenausfälle verhindern

Kaeser Kompressoren SE zeigt aktuell anhand neuer Produkte und Dienstleistungen aus dem Bereich der Drucklufterzeugung, wie Industrie 4.0 Versorgungssicherheit auf höchstem Niveau in die industrielle Lackiertechnik bringen kann.

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Das Industrie 4.0-Konzept bietet Lösungen für alle Stufen des Lebenszyklusses eines Druckluftsystems. Quelle (drei Bilder): Kaeser Kompressoren SE

Im Bereich der Drucklufterzeugung sind schon seit längerer Zeit intelligente Lösungen auf Basis von Contracting (wie z.B. "Sigma Air Utility") auf dem Markt erhältlich. Diese sogenannten hybriden Leistungsbündel kombinieren hocheffiziente, innovative technische Produkte mit intelligenten Dienstleistungen aus dem Bereich Engineering und vorausschauender Wartung. Das heißt die Basis für Industrie 4.0 wurde mit solchen Lösungen bereits vor Jahren im Bereich der Drucklufterzeugung angelegt und kann nun durch neue kommunikative Möglichkeiten und Dienstleistungen noch mehr verfeinert und verbessert werden. Zum einen gibt es Dienstleistungen über den gesamten Lebenszyklus der Druckluftstation hinweg. Diese reichen von einer exakten Analyse des Druckluftbedarfs, der Konzeption der optimalen Druckluftversorgung, über die regelmäßige Wartung und Instandhaltung, die Nutzung im Rahmen eines Energiemanagements, bis zur Planung von Erneuerungen, Erweiterungen oder Ersatzinvestitionen. Zum anderen betrifft Industrie 4.0 die Komponenten der Druckluftstation selbst, die für die eigentliche Erzeugung und Aufbereitung der Druckluft zuständig sind, wie beispielsweise Kompressoren, Trockner, Filter, bis hin zu Peripheriegeräten wie Lüftungsklappen. Um die Komponenten im Sinne von Industrie 4.0 nutzen zu können, müssen diese so ausgestattet sein, dass sie in einem Verbund effizient steuerbar und gleichzeitig in der Lage sind, Betriebsdaten für eine Echtzeitüberwachung zur Verfügung zu stellen und an übergeordnete Systeme weiterzugeben.

Moderne Komponenten

Moderne Kompressoren und Komponenten für die Druckluftaufbereitung verfügen daher über interne Steuerungen auf Industrie-PC-Basis, die mittels Schnittstellen, z.B. via Ethernet, dazu in der Lage sind. Die Daten, die die Komponenten generieren, gehen zunächst an eine übergeordnete Steuerung, wie z.B. den "Sigma Air Manager 4.0" ("SAM 4.0"). Diese Steuerung hat eine Doppelfunktion: Sie ist Managementsystem für die Druckluftstation und Knoten­punkt zur Weiterleitung der Daten. Die Herausforderungen für ein solches Management­system sind sehr hoch: Es muss in der Lage sein, unter Berücksichtigung von beispielsweise Schalt- oder Regelverlusten, die Kompressoren effizient und vorausschauend zu schalten. Weiter muss das Management die Fülle der aus der Kompressorstation gelieferten Daten sammeln und für die Weitergabe an ein übergeordnetes Servicecenter bereitstellen.

Im Servicecenter werden die Daten in Echtzeit überwacht. Auffälligkeiten werden sofort erkannt; mit Hilfe moderner Analysetools Prognosen erstellt. Entsprechende Maßnahmen können anschließend in die Wege geleitet werden.

Im Servicecenter werden die Daten in Echtzeit überwacht. Auffälligkeiten werden sofort erkannt; mit Hilfe moderner Analysetools Prognosen erstellt. Entsprechende Maßnahmen können anschließend in die Wege geleitet werden.

Die Steuerung „SAM 4.0“ fungiert als Managementsystem für die Druckluftkomponenten und als Knotenpunkt für die sichere Datenübertragung.

Die Steuerung "SAM 4.0" fungiert als Managementsystem für die Druckluftkomponenten und als Knotenpunkt für die sichere Datenübertragung.

Versorgungssicherheit auf höchstem Niveau

Der Betreiber der Druckluftanlage kann sich entschließen, die Überwachung, Auswertung und Wartung der Anlage komplett selbst vorzunehmen. Dann wird die übergeordnete Steuerung in das Leitsystem des Betreibers eingebunden und eine Abfrage der Daten ist von jeder gewünschten Stelle innerhalb des Betriebs aus möglich. Außerdem gibt es die Variante, dass der Betreiber der Anlage einen klassischen Service-Vertrag abschließt. Oder der Betreiber entscheidet sich für das Modell der vorausschauenden Wartung (Predictive Maintenance) für die Druckluftstation. Hier findet eine Ferndiagnose anhand von Echtzeitüberwachung zahlreicher Sensordaten statt und ermöglicht die unmittelbare Reaktion auf außergewöhnliche Betriebszustände. Zusätzlich ist sie die Grundlage für eine optimale Service­planung. Dank intelligenter Prognosetools ist heute schon im Voraus ersichtlich, ob sich etwas am Zustand in der Druckluftstation ändern könnte. Eine solche Lösung ist Versorgungssicherheit auf höchstem Niveau.

Stets aktuelle Daten

Durch die Echtzeitüberwachung hat der Dienstleister einen direkten Einblick in die Vorgänge in der Druckluftstation. Wenn gewünscht nicht nur in die Kernelemente, sondern auch in die Peripherie, wie z.B. Steuerklappen. Kommt es zu Auffälligkeiten, wird automatisch im Servicecenter des Dienstleisters eine Information generiert, so dass präventiv Maßnahmen erfolgen können. Ein Stör- oder Ausfall wird so verhindert.

Gesamteffektivität steigern und Kosten senken

Der Betreiber selbst muss sich hier nicht mehr um die Pflege und Instandhaltung der Druckluftstation kümmern. Das spart Personalfixkosten und die Investition in ein eigenes Service-Management-System. Weiter kann der Betreiber mit der vorausschauenden Wartung die Lebenszykluskosten um bis zu 30%  verringern. Dies ist möglich, weil die Druckluftspezialisten das energetische Verhalten der Druckluftstation bei Bedarf (z.B. bei steigendem bzw. sinkendem Druckluftbedarf oder Erweiterung) anpassen können. So wird die Station immer energetisch optimal betrieben. Das erhöht die Gesamteffektivität der Anlage. Da die Daten aus der Druckluftstation in Echtzeit abgefragt, übertragen und analysiert werden, sind die erzeugten Datenmengen gewaltig. Dies erfordert eine entsprechende Ausstattung im IT-Bereich, um die Datenmengen handhaben und nutzen zu können. Durch Verlagerung der Dienstleistung hin zum Druckluftspezialisten muss der Betreiber hierfür keine Investition tätigen. Weiter steht dem Kunden Expertenwissen aus dem Bereich der Drucklufttechnik zur Verfügung, welches in einer Vielzahl von Industriebetrieben heute kaum mehr vorhanden ist. Auch indirekt profitiert der Betreiber von der Datenerfassung: Die Mitarbeiter in Forschung und Entwicklung des Dienstleisters können anhand der Daten das Verhalten von Produkten vor einem Störfall analysieren und Muster bzw. Gründe dafür erkennen und ableiten. Dies ermöglicht eine stetige Weiterentwicklung und Optimierung der Komponenten selbst.

VORTEILE
  • permanente Anlagen-Überwachung
  • Erfassung auffälliger Betriebszustände
  • frühzeitiges Ableiten präventiver Maßnahmen
  • Reduzierung von Stör- und Ausfällen
  • Erhöhung der Anlagen-Verfügbarkeit
  • Reduzierung von Lebenszykluskosten
  • Erhöhung der Lebensdauer der Anlagen
  • Erhöhung der Gesamteffektivität
  • stetige Weiterentwicklung der Komponenten

Smart Engineering als idealer Ausgangspunkt

Grundsätzlich erfordert eine solche Nutzung der Druckluftanlage im Sinne von Industrie 4.0 die Erfassung aller für die Drucklufterzeugung relevanten Parameter und Komponenten in einem Planungstool, die sogenannt Engineering Base. Mit diesem Werkzeug ist es möglich, die Druckluftanlage über ihren gesamten Lebenszyklus systemmäßig zu begleiten und die Basis für intelligente Dienstleistungen wie beispielsweise Effizienzmanagement und Predictive Maintenance geschaffen.

Digitaler Zwilling

Mit Smart Engineering werden die Daten korrekt, schnell und vollständig erfasst und gepflegt, sind sicher und dank Echtzeit-Übertragung und Auswertung immer aktuell. Auch eine Einbindung von Altanlagen oder unterschiedlichen Herstellerfabrikaten ist in gewissem Rahmen möglich, wenn die Kompressoren über einen geeigneten Mikroprozessor verfügen. Durch die Erfassung der Daten entsteht ein digitaler Zwilling der Anlage, der ein genaues Abbild der Komponenten vor Ort ist. Durch die Energieeffizienzüberwachung sind darüber hinaus auch bei hocheffizienten Komponenten über die gesamte Lebensdauer Einsparungen möglich, da durch kontinuierliche Anpassung an sich wechselnde Betriebsbedingungen die Anlage immer am optimalen Punkt betrieben werden kann.

Kaeser Kompressoren SE, Coburg, Daniela Koehler, Tel. +49 9561 640-452, daniela.koehler@kaeser.com, www.kaeser.de

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