To know how the machine is doing

 In many companies, machines are area-widely networked. They provide data on the cost-effectiveness and analysis of vulnerabilities to higher-level MES. Wafios Umformtechnik and Schwer+Kopka will be demonstrating this with the example of the press “HT5-40”.

Der Begriff Industrie 4.0 prägt seit 2011 die produzierende Industrie und hat sich im Laufe der Jahre spürbar abgenutzt. Auf der anderen Seite investieren immer mehr Umformbetriebe in die digitale Vernetzung. Im Kern geht es bei Industrie 4.0 um die vertikale und horizontale Vernetzung von unterschiedlichen Systemen aus den Bereichen Fertigung/Logistik/Zulieferer mit dem Ziel, Produktionsdaten automatisch zu erfassen, auszuwerten und an die richtige Stelle weiter zu leiten, damit ein signifikanter Zusatznutzen erwirtschaftet werden kann. In der Umformtechnik sind heute in vielen Betrieben die Maschinen flächendeckend vernetzt und liefern umfassende Daten zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit und Analyse von Schwachstellen an übergeordnete MES Lösungen. Gemeinsam zeigen Wafios Umformtechnik und Schwer+Kopka am Beispiel der neuentwickelten Presse Wafios „HT5-40“ den intelligenten Einsatz von Sensorik, wie die Daten von der Maschine bis zur übergeordneten Business Software gelangen und welcher konkrete Zusatznutzen daraus für den Anwender resultiert. Die Maschine wird auf der traditionellen Hausausstellung von Wafios Mai 2019; in Wuppertal gezeigt.

Umformbetriebe müssen sich permanent auf neue Aufgaben und Anforderungen seitens der Abnehmer einstellen. Die aktuelle Norm IATF 16949 der Automobilindustrie zum Beispiel legt ihren Schwerpunkt auf die Verbesserung der Leistung, dem Vorbeugen von Fehlern, der Steigerung der Qualität und der Vermeidung von Verlusten. Ein wesentliches Element unter den Aspekten Qualität und Leistung ist dabei die Frage, ob die eingesetzten Produktionsanlagen regelmäßig und vorbeugend gewartet und im laufenden Betrieb auf ihren Zustand hin überwacht werden.

Moderne MES-Lösungen wie das in der Umformtechnik verbreitet eingesetzte System „SK-go!“ beinhalten Module zur effektiven Planung und Bearbeitung von Instandhaltungsaufgaben. Viele Wartungsarbeiten sind abhängig von den Laufzeiten der Maschinen oder zu bestimmten Zeitpunkten fällig. MES kennt die Maschinenstunden ganz genau und macht punktgenau auf anstehende Arbeiten aufmerksam. Die Durchführung der Arbeiten und die dazu benötigten Zeiten werden ebenfalls im MES erfasst und dienen als Nachweis für die ordnungsgemäße Wartung der Maschinen. Aus den verfügbaren Daten berechnet MES die geforderten Kennzahlen wie MTBF und MTR.

Wartungen automatisch anstoßen und abarbeiten

Das Condition Monitoring ist die Basis, wenn es um die vorbeugende Maschineninstandhaltung geht. Als Erweiterung der bewährten Systeme zur Werkzeug- und Maschinenüberwachung bietet das Condition Monitoring eine umfassende Zustandsüberwachung eines Maschinenparks. Sensoren für Messgrößen wie Temperatur, Druck, Schwingung oder andere wichtige Maschinenparameter werden direkt an das Überwachungssystem angeschlossen und erfassen permanent den aktuellen Maschinenzustand mit dem Ziel zu große Laufspiele, unzureichende Positionierungenauigkeiten, steigende Temperaturdifferenzen oder Schmierungsprobleme rechtzeitig zu erkennen und zu vermeiden.

Einstellbare Warn- und Abschaltgrenzen sorgen dafür, dass die Produktionsprozesse zuverlässig abgesichert sind und unnötige Stillstandzeiten vermieden werden. Die optionale Langzeitarchivierung zeigt dazu, wie sich die Messwerte über lange Zeiträume verändern zum Beispiel bedingt durch Verschleiß- und Abnutzungserscheinungen. Automatisiertes Condition Monitoring wird heute von führenden Auditoren als Schlüsselelement für qualitativ hochwertiges und reproduzierbares Fertigen gewertet.

Richtige Reaktion bringt Zusatznutzen

Alle Presskraftsensoren und Condition Monitoring Signale werden vom Überwachungssystem von Schwer+Kopka eingelesen. Dort werden sie überwacht und mit Warn- bzw. Abschaltgrenzen versehen. Bei der Verarbeitung, Auswertung und Analyse der Messdaten stoßen die Anwender häufig an ihre Grenzen und zwar genau dann, wenn es um die Frage geht: „Welche Reaktion soll erfolgen, wenn Messwerte signifikant abweichen?“

Die verfügbaren Reaktionsmöglichkeiten lassen sich unterscheiden in zwei Kategorien, nämlich in Meldungen und Warnungen einerseits und in Prozesseingriffe andererseits. In der Kaltmassivumformung gehören Überwachungssysteme zur Standardausrüstung sowohl beim Pressen als auch beim Walzen und den weiteren Nachbearbeitungen. Darüber hinaus sind diese Überwachungssysteme oft vernetzt. Zum Transportieren und Visualisieren von Meldungen und Warnhinweisen ergeben sich für den Anwender dadurch folgende Möglichkeiten:

 - Highlighten des betroffenen Messsignals auf dem Display des Überwachungssystems

 - Aktivierung einer Warnlampe

 - Anzeige der Meldung/Warnung auf einem großen Andon-Board in der Produktionshalle beziehungsweise im Instandhaltungsbereich

 - Benachrichtigung per Email oder SMS durch den Einsatz des SK-go! Alarmmanagers

 - Weiterleiten der Messdaten an eine übergeordnete Business Software zur weiteren interdisziplinären Verarbeitung

Prozesseingriffe können steuernd (eindimensional) oder regelnd (mehrdimensional) erfolgen. Beispiele für einfache, steuernde Eingriffe sind:

 - Stopp der Maschine

 - Öffnen einer Sortiereinrichtung und Ausschleusen der betroffenen Teile

Warn- und Abstellgrenzen ermitteln

Prozesseingriffe und insbesondere regelnde Reaktionen machen nur dann Sinn, wenn sie zur strategischen Schadensvermeidung oder nachhaltigen Produktivitätserhöhung beitragen. Dies bedeutet, dass die Warn- und Eingriffsreaktionen zuverlässig funktionieren und gerechtfertigt sein müssen. Pseudoalarme oder ungerechtfertigte Produktionseingriffe konterkarieren jedes Benachrichtigungssystem und unterwandern das Vertrauen in die Messtechnik. Folgerichtig kommt der exakten Festlegung von Warn- und Eingriffsgrenzen eine entscheidende Rolle zu, und der Anwender steht vor der Herausforderung die optimalen Warn-, und Eingriffsgrenzen empirisch zu ermitteln oder bestehende Warn- und Eingriffsgrenzen zu kontrollieren und gegebenenfalls anzupassen.

Hier kommt das Process Tracking Office „PTO“zu Zuge, ein Dokumentations- und Analysesystem, welches die Messdaten inklusive aller Geräteparameter und den Warn- und Eingriffsgrenzen automatisch mitloggt. Ein Blick in die Historie ermöglicht dem Anwender das zuverlässige Setzen neuer Warngrenzen ebenso wie das Abstellen von sich wiederholenden Pseudoalarmen. PTO zeichnet nachfolgende technische Betriebsdaten vollautomatisch auf:

 - Sensordaten aus der Kraftüberwachung (gemäß eingestelltem Aufzeichnungsintervall, sowie zusätzlich bei Sortierung und Abschaltung)

 - Sensordaten aus dem Condition Monitoring Bereich wie (Drehzahl, Temperatur,Durchfluss, Schwingung, Motorstrom, Luftdruck, Energie, Wirbelstrom und so weiter)

 - spezielle Produktionsereignisse wie Werkzeugneuanlauf, Versuch, Material- und Werkzeugwechsel

 - zur Produktion gehörende Auftrags, Artikel- und Werkzeugdaten

 - Lauf-und Stillstandsverhalten über die Betriebsarten

 - alle Änderungen von Überwachungsparametern durch den Maschinenbediener

Die über lange Zeiträume gesammelten Sensordaten dienen so der Analyse des Signalverhaltens und der Früherkennung von Problemen. Interessant werden in Zukunft insbesondere Korrelationen zwischen verschiedenen Messstellen und Signalarten sein, um drohende Schäden an Maschinenbauteilen frühzeitig zu erkennen und vorbeugend eingreifen zu können.

Presse „HT5-40“ als Praxisbeispiel

Konkretes Beispiel ist die neuentwickelte Wafios „HT5-40“Presse mit oszillierendem Matrizenhalter und zwei Umformstufen, die auf der Wafios-Hausausstellung im Mai präsentiert wird. Ein System „SK ;500“ von Schwer+Kopka sichert dabei sowohl die Maschine als auch den Fertigungsprozess ab. Neben der bewährten Überwachung der Presskräfte mittels dynamischer Hüllkurventechnik wird der Zustand der Maschine mit weiteren Sensoren aus dem Condition Monitoring Bereich kontrolliert, die direkt aus der Maschine kommen. So werden die Temperaturen beidseitig an den Kurbelwellenlagern erfasst und mit Warn- und Abschalt-Grenzwerten überwacht. Ebenso werden die Verbräuche von elektrischer Energie und Druckluft erfasst, kontrolliert und protokolliert. Die Archivierung und Protokollierung der Sensordaten erfolgt über das von Schwer+Kopka entwickelte System Prozess Tracking Office.

Thomas Kopka, Schwer+Kopka, und Volker Wengenroth, Wafios Umformtechnik

Schwer+Kopka GmbH

 Fastener Fair 2019, Halle 3 Stand 2140

 Siemensstraße 21

 40721 Hilden

 Ansprechpartner ist Thomas Kopka

 Tel.: +49 2103 9091-0

 mail@sk-gmbh.de

 www.schwer-kopka.de

Wafios Umformtechnik GmbH

 Fastener Fair 2019, Halle 3 Stand 1780

 Im Rehsiepen 35

 42369 Wuppertal

 Ansprechpartner ist Volker Wengeroth

 Tel.: +49 202 4668-0

 sales@wafios-umformtechnik.de

 www.wafios-umformtechnik.de