Rauli Hantikainen war mit diesem Beitrag im A&D-Kompendium 2019/2020 als Macher der Automation vertreten.
Im Jahr 1745, dem Geburtsjahr Alessandro Voltas, erfand der englische Schmied Edmund Lee eine Vorrichtung zur Automatisierung, mit der sich Windmühlen selbstständig in den Wind drehten. Das Ziel, eine größere Windausbeute und damit eine höhere Effizienz zu erreichen, blieb auch in den Jahrhunderten danach eine wichtige Motivation der Automatisierung.
Heute sind wir in den Industrieländern auf einem sehr hohen Niveau angelangt: Die Automatisierungstechnik ermöglicht nicht nur, große Teile der industriellen Produktion weitgehend selbsttätig und damit sehr effizient auszuführen, sondern auch die Prozesse stabil zu halten und ständig zu optimieren. Dadurch verringert sich nicht nur der Preis der produzierten Güter, sondern deren Qualität verbessert sich auch. Denn alle wichtigen Informationen zum Produktionsprozess sind vorhanden, vom Materialfluss über die Prozessparameter bis hin zur Ausbringungsmenge.
Software & Sensoren können Ausfälle verhindern
Und doch bleibt ein riesiges Potenzial ungenutzt. Denn immer wieder fallen Maschinen ungeplant aus oder produzieren zu viel Ausschuss, weil sie nicht im optimalen Zustand betrieben werden und Maschinenelemente wie Lager oder Getriebe Schaden nehmen oder verschleißen. Deswegen arbeiten wir bei Schaeffler daran, ins Innere der mechanischen und elektrischen Antriebssysteme zu schauen – mit Hilfe von Sensoren und Software.
Werden beispielsweise die Vibrationen an einem Aggregat mit Hilfe von Schwingungssensoren erfasst und diese Daten mit einer Software analysiert, dann kann nicht nur der aktuelle Zustand eines Wälzlagers erkannt, sondern auch die Restlaufzeit unter typischen Betriebsbedingungen mit hoher Genauigkeit vorausgesagt werden.
Solche Lösungen waren bislang relativ teuer und wurden nur stellenweise eingesetzt. Doch mittlerweile haben sie einen hohen Reife- und Automatisierungsgrad durch die Digitalisierung erreicht. Maschinen und Anlagen, die abhängig von den tatsächlichen Einsatzbedingungen ihren Wartungsbedarf melden, werden zu wichtigen Bausteinen von Smart Factory und Industrie 4.0.
In Zukunft: Aktives Eingreifen statt Prognosen
Doch das ist erst der Anfang. In Zukunft wird es verstärkt Systeme geben, die nicht nur Prognosen liefern, sondern auch aktiv verhindern, dass ein Schaden entsteht. Dabei ist oberstes Ziel, dass die Anlagen abhängig von ihrem tatsächlichen Zustand und den aktuellen Anforderungen an den Produktionsprozess ständig im optimalen Betriebszustand laufen.
Ein Beispiel dafür ist das tribologische System: Smarte Schmiersysteme erkennen den aktuellen Zustand des Schmierstoffs und das Zusammenspiel der Maschinenelemente, berechnen in der Cloud die optimale Schmierstrategie – etwa die Menge eines Schmierfettes und den Zeitpunkt der Einbringung – und führen dies in der Maschine aus.
Werden solche Systeme mit dem übergeordneten ERP-System vernetzt und die einzelnen Prozesse integriert, dann ist der nächste Schritt möglich: Wird beispielsweise neues Schmierfett benötigt oder neigt sich die Restlaufzeit eines Lagers dem Ende zu, dann kann der Nachschub automatisch und bedarfsgerecht online bestellt werden.
Richten wir den Blick etwas weiter in die Zukunft, dann kann die vernetzte Fabrik auch zu völlig neuen Formen der Zusammenarbeit und zu neuen Geschäftsmodellen führen. Der Hersteller eines Bauteils verkauft beispielsweise nicht mehr die Hardware, sondern lediglich deren Verfügbarkeit. Die Betreiber profitieren von noch mehr Planbarkeit, Flexibilität und Effizienz.
