Foto: Layher
Im Aufwind durch Industrie 4.0 

Große Worte zu Industrie 4.0 sind genug gewechselt. „Jetzt wird es Zeit die Dinge anzupacken und die Produkte intelligenter zu machen“, findet Frank Gerull von der Layher AG im schwäbischen Kirchberg.

„Unsere Druckschalter und Relais sollen mit der Anlage kommunizieren und ihr Konkretes zu ihrem Zustand sagen.“

 

Darüber hinaus möchte der Mittelständler Layher die Industrie anstacheln, den Weg in Richtung Industrie 4.0 pragmatischer zu gehen und nicht immer nur die Endvision zu haben. „Aber dann sollten wir nicht schon im Vorfeld an den ersten kritischen Fragen stolpern.“  PETER SCHÄFER 

Typisch deutsch sei der Versuch Industrie 4.0 gleich perfekt zu inszenieren, „während die Amerikaner in kleinen Schritten voran gehen“, sagt Frank Gerull. Auch der Vorstand der Layher AG denkt pragmatisch: „Wir machen unsere Produkte intelligenter und zeigen, dass auch scheinbar einfache Produkte wie Druckschalter und Relais für vernetzte Kommunikation stehen.“ Ganz kommunikativ geben die Druckschalter und Relais zum Beispiel ihre Messdaten über I/O Link oder über Bluetooth an die Maschine weiter. Am Anfang jeder industriellen Kommunikation steht wie so oft die Software. Dazu haben die Layher-Ingenieure eine Plattform entwickelt: „Auf diese Software-Architektur können wir von den verschiedenen Produktbereichen zugreifen“, sagt Gerull. „Begonnen haben wir mit der Plattform bei den elektronischen Druckschaltern. Jetzt nutzen wir die Software-Plattform für unsere elektronischen Leistungsrelais.“

 

Zum Programmieren nach oben klettern


Wie die Software-Plattform Produkte mit Intelligenz versorgt und den Kunden die Arbeit erleichtert, zeigt ein Beispiel aus der Baumaschinenbranche. Um einen elektronischen Druckschalter an einem Kran umzuprogrammieren, muss heute noch ein Instandhalter vier oder fünf Meter nach oben klettern. Wir schaffen ihm mit unserer Technik die Möglichkeit, dass er sich über eine App auf dem Smartphone oder über Bluetooth mit dem Gerät verbindet, die Daten abruft oder umprogrammiert. Genauso lässt sich in einer Pressenstraße der Pressendruck abfragen. Der Druckschalter meldet über Funk oder über den I/O Link, sobald der Presse nicht genügend Druck zur Verfügung steht.


„Im intelligenten Netzwerk der jeweiligen Anlage nehmen die Druckschalter und Relais eine Schlüsselposition ein“, sagt Frank Gerull. Es hat schon etwas mit Intelligenz zu tun, wenn unsere Aggregate differenziert melden, dass für Produkt A nicht genügend Druck zur Verfügung steht, er aber für das Produkt B, das gerade produziert wird, ausreicht. Der Instandhalter weiß jetzt, dass er beim nächsten Wartungsintervall prüfen sollte, warum der Druck fehlt. Dank der differenzierten Information kann die Anlage trotzdem weiterlaufen. Die Meldung im Vorfeld sorgt dafür, dass kein Effektivitätsverlust entsteht.


Ähnliches gilt für Leistungsrelais, die zum Beispiel im Automotive- Bereich eingesetzt werden: Sie überprüfen die Temperatur oder den Spannungsfall über den Kontakten. Das Gerät könnte dann ans Bordsystem melden: „Achtung in 200 Betriebsstunden falle ich aus“. Dadurch bleibt noch genügend Zeit eine Werkstatt anzusteuern, das benötigte Ersatzteil wechseln zu lassen, ohne dass das Fahrzeug auf dem Parkplatz stehen bleibt. „Es zahlt sich aus, wenn das Aggregat eine Meldung abgibt, wenn etwas schief läuft“, findet Frank Gerull.

 

Intelligent über die Temperatur steuern


Intelligentes Steuern, ist auch über die Temperatur möglich. Die Meldung der Geräte ans Bordnetz eines Fahrzeugs würden beispielsweise lauten: Die Temperatur ist derzeit zu hoch über dem Lastkreis, bitte setze einige Verbraucher auf low level. Oder schalte sie aus, denn sonst wird der kritische Bereich erreicht, in dem Geräte zerstört werden können. Das Bordnetz könnte dann entscheiden: Die Motorleistung muss aufrechterhalten werden, aber die Sitzheizung fällt unter Luxus, sie kann eine Runde aussetzen. „Manche LKWs sind heute schon rollende Einfamilienhäuser, da ließe sich die Kaffeemaschine eine Stunde ausschalten bis das System den Fehler selbst behoben hat“, sagt Gerull und gibt ein Update in Richtung Industrie 4.0: „Denkbare Abfragen gibt es viele, aber entscheidend ist die Intelligenz, die dahinter steht. Wir führen heute bereits verkaufsfertige Produkte, die Industrie 4.0 in einem sehr pragmatischen Ansatz realisieren.“ Dass sein Unternehmen dieses Thema pushen möchte, daran lässt Gerull keinen Zweifel: „Gerade wenn es um Datensicherheit oder Softwaregestaltung geht, geben wir der Industrie mit diesen Produkten die Möglichkeit, ihre Kommunikationsstrategie in Richtung Industrie 4.0 weiter auszubauen.

 

Einfache Verbindung über Bluetooth


Die Ansteuerung soll zunächst über Bluetooth erfolgen, aber auch die Verbindung über I/OLink wird vorbereitet. Den augenblicklichen Vortritt für Bluetooth erklärt Gerull mit der einfachen Verbindung: „Jedes Smartphone bietet dazu den Sender, während wir bei I/O Link von einem Netzwerk abhängig sind, das zur Maschine und ihrer Steuerung gehört. Und kommunizieren können die Geräte mit jedermann. Die universell gehaltene Kommunikation gestattet den Anschluss unterschiedlicher Endgeräte, ob das ein Android-, ein Windows- oder ein IOS-System ist, die Software kann das sehr flexibel handhaben. Trotzdem haben wir relativ hohe Zyklusfrequenzen mit 2 kHz.“


Die Temperaturabfrage über die Druckschalter ist derzeit noch nicht möglich, aber baulich bereits vorbereitet. „Den Kanal in den Geräten haben wir bereits, allerdings ist noch kein Temperaturerfassungsgerät verbaut. Wenn der Kunde es wünscht, ist das eine Sache von zwei Arbeitstagen für unsere Ingenieure“, sagt Frank Gerull.

 

Digitalisiert und vernetzt


Ob über Bluetooth oder I/O-Link kommuniziert wird und was der einzelne Schalter oder das Relais im Einzelnen kann, all das ist letztlich zweitrangig. „Unsere intelligenten Komponenten können aufgerüstet werden.“


Die Software ist heute das A und O – angesichts der Digitalisierung und Vernetzung gehen auch kleinere Komponenten voll ausgerüstet ins Rennen. Insgesamt nimmt die Software-Lastigkeit in puncto Internet of Things oder Industrie 4.0 zu. Mit der Software legt auch die Elektronik in den Komponenten zu. Diesen Trend spüren auch Mittelständler wie die Layher AG. „Das Interesse an Elektronik wächst, obwohl auch solide Mechanik weiter hoch im Kurs bleibt“, stellt Gerull fest. „Ein Maschinenbauer, der mit 30 bis 40 anderen im Wettbewerb steht, punktet mit elektronisch angebundenen über Software vernetzten Komponenten beim Endkunden.“ Allerdings zählt nach wie vor der Preis der gesamten Anlage. „Die Vernetzung vieler elektronischer Bauteile macht aus der Verkaufssicht erst Sinn, wenn der Mehrwert der Anlage ersichtlich wird. Hier steht das Bewährte oft dem Neuen im Weg: Ein Maschinenkonzept, das seit 10 Jahren gut funktioniert wird nur schwerlich von einem mit vernetzten Komponenten ersetzt, die ein Mehrfaches kosten. Hier gibt es noch viel Aufklärungsarbeit im Maschinenbau zu leisten, aber mit guten Zukunftsaussichten“, findet Gerull, denn der Fortschritt sei nicht aufzuhalten. Selbst wenn Einzelteile vernetzt werden, werde das System insgesamt viel mächtiger. Die Rechnung ist einfach: „Der Effektivitätsgrad der Anlage steigt, während die Rüstkosten sinken. Außerdem werden durch die Intelligenz in der Anlage die Ausfallzeiten geringer. Statt der vorbeugenden Instandhaltung nach Wartungsplan melden die Geräte selbst, wenn sie eine Wartung brauchen.“ Dadurch werden Produkte nicht mehr automatisch nach 200 Betriebsstunden ausgewechselt, sondern bis kurz vor dem Lebensende betrieben. „Im Einzelfall bedeutet das bis zu 1000 zusätzliche Betriebsstunden und eine Kostenersparnis an Ersatzteilen“, rechnet Gerull.

 

Die Industrie pushen


Aber nicht nur der Maschinenbau muss von dem Mehr an Intelligenz überzeugt werden. „Wir wollen die Industrie anstacheln, den Weg in Richtung Industrie 4.0 pragmatischer zu gehen“, sagt der Layher-Vorstand. Es reiche nicht, immer nur die Endvision zu haben, aber dann schon im Vorfeld über die ersten kritischen Fragen zu stolpern.


Layher möchte Industrie 4.0 von unten aus forcieren: von den Komponenten bis in die MES-Ebene und spricht aus dieser Sicht heraus die Industriekunden an. „Wir erhoffen uns dadurch noch mehr Feedback aus der Industrie zu unseren intelligenten Komponenten.“ Denn oft ist es nicht ganz leicht zu erfahren, welche Abteilung in den einzelnen Häusern mit den intelligenten Komponenten arbeitet, wie tief die Kenntnisse sind und welche Funktionen genutzt werden. „Vielleicht haben wir das ein oder andere Mal zu viele Features hinterlegt oder es passieren Anwenderfehler.“ Als Beispiel verweist er auf den nicht abgesicherten Lastkreis: „Wir haben festgestellt, dass der Kunde diesen Lastkreis nicht absichert, obwohl es seine Verpflichtung wäre.“

 

Geräte richtig absichern


Solche Fehler möchte Gerull auch in hydraulischen Anlagen verhindern. „Hier treten Druckspitzen auf, ohne dass sich der Kunde dessen bewusst ist. Ihm fehlen die entsprechenden Prüfausstattungen, um solche kritischen Zustände zu messen. Spätestens, wenn er dann ein Ausschussteil in der Hand hält, sollte er die Probleme erkennen.“ Oftmals fehlen in den Unternehmen ausgebildete Hydrauliker oder Pneumatiker genauso wie Elektriker oder Elektroniker. Ohne diesen technischen Hintergrund glauben viele, dass Elektronik aus dem Katalog einfach funktionieren muss. Nicht alles ist Plug & Play. Ein typisches Beispiel sind LED-Lampen, die als die Erfolgsstory in Sachen Energiesparen gelten. In Wirklichkeit fabrizieren die Vorschaltgeräte eine ungeheure kapazitive Last. Wenn im Einschaltmoment zig kleine Birnchen aufleuchten, entsteht eine große Last in Ampere-Bereichen, für die die Kontakte nicht ausgelegt sind. Normalerweise müsste der Applikationsingenieur oder der Anwendungstechniker das berechnen, um die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen in seinen Leitungen zu implementieren. In der Regel macht er das nicht, denn die LED steckt heute noch in den Kinderschuhen.“


Umso ernsthafter nehmen die Layher-Ingenieure die Aufgabe, die Geräte abzusichern und die Abfrage der Messdaten zu ermöglichen. „Der Kunde sollte zum Beispiel Druck- und Stromspitzen sowie höchste Temperaturen abfragen können. Vor allem sollten ihm diese Informationen gleich vor Ort zur Verfügung stehen.“

 

Im Aufwind durch Industrie 4.0


Die intelligenten Komponenten stehen seit der Diskussion über Industrie 4.0 im Aufwind, aber die Layher-Entwickler arbeiten schon viel länger daran: „Herr Layher hat mit unseren Elektronikern schon vor 10 bis 12 Jahren einen ähnlichen Ansatz gewählt und es gab bereits Produkte auf dem Markt. Aber das waren alles Sonderlösungen, also die Verwirklichung von besonderen Kundenwünschen“, erinnert sich Frank Gerull. Als Standard scheiterten diese Lösungen meist am Preis der Bauteile. Heute sind diese wesentlich preisgünstiger, und Layher kann mit den Erfahrungen der letzten Jahre punkten. Neu ist allerdings die dazugehörige Software- Plattform. Sie macht die Komponenten im eigentlichen Sinne erst intelligent. „Bisher war es jedes Mal eine Sonderlösung, wenn ein Kunde den CANbus als Ansteuerung wählte, während der nächste einen anderen Bus favorisierte. Heute stehen unseren Kunden vielfältige verkaufsfertige Lösungen zu günstigen Preisen zur Verfügung“, sagt Frank Gerull.

www.layher-ag.de

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Beitrag aus dhf 9.2015

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