Technik

Innovation als Wachstumsmotor

Bernecker & Rainer, das ist seit 30 Jahren für Frank Winter „Perfection in Automation". Von Beginn an war er, der in Wettenberg im Gießener Land geboren ist, der Vertreter des oberösterreichischen Unternehmens in Deutschland. Bis heute hat es Winter, der inzwischen seit langen Jahren Geschäftsführer der deutschen B&R-Niederlassung in Bad Homburg ist, nicht bereut, sich für die Industrie-Automation nach dem Studium entschieden zu haben. Gerne erinnert er sich an die Anfangszeit von B&R, „an die Zeit als wir nur Herausforderer waren". Zweifel am Wachstum gab es in dieser Zeit keine. „Gute Produkte setzen sich durch", sagt Winter und verweist auf jährlich zweistellige Zuwächse beim Umsatz in den zurückliegenden Dekaden. Auch im laufenden Jahr sieht er branchenunabhängig B&R in Deutschland bei einem Plus von 15 Prozent.

Doch worin liegen die Gründe für das künftige Wachstum bei B&R? „Innovation ist und bleibt unser Wachstumsmotor", bekennt Winter. Natürlich brauche jedes Unternehmen zudem eine ordentliche Vertriebsorganisiation und natürlich auch das Vertrauen seiner Kunden. Im Verpackungsmarkt liegen die Wachstumsmöglichkeiten aber nicht so einfach auf der Straße. „Wenn sie den einen Kunden haben, dann schließt sich der andere in diesem Segment aus", weiß Winter aus Erfahrung. Technologien werden nämlich nicht einfach so gewechselt, da gehört auch eine große Portion Überzeugung dazu. Der B&R-Geschäftsführer ist von den Produkten in Orange selbstverständlich voll und ganz überzeugt. Bereits zur Achema Mitte 2012 hatte B&R die einzigartig weitreichende Durchgängigkeit seines Prozessleitsystems „Aprol" von der Projektierung bis zur Feldgeräte-Ebene vorgestellt. Frank Winter betont: „Die Endkunden treffen letztlich die Entscheidung, welche Automations-
komponenten eingesetzt werden. Wir sind durch Aprol so aufgestellt, dass wir alle gängigen Schnittstellen andocken können und bei der Skalierbarkeit der Prozesstechnik sind wir derzeit auch unschlagbar". Zu den neuen Funktionen auf der Leitebene gehören die erweiterte Prozess-Steuerung mit Advanced Process Control, die für die Prozessmodellierung mit einer Bibliothek mit Funktionen zur modellprädiktiven Regelung ausgestattet ist und die Programmierung in Form von Sequential Function Charts gestattet. Für kritische Prozesse stellt die neu entwickelte Controller-Redundanz eine Redundanzumschaltung in wenigen Millisekunden sicher.

Der Leistungsüberwachung und damit der Steigerung der Energieeffizienz in Industrieanlagen dient die sowohl in Aprol serienmäßig integrierte als auch »stand alone« verfügbare, umfassende Energiemonitoring-Lösung Enmon, mit der die Einhaltung der ISO 50001 als Nachfolge zur EN 16001 erleichtert wird. Ihren gebrauchsfertigen Funktionen stehen zur Auswertung die Signale des ebenfalls neuen Energie-Messmoduls X20AP zur Verfügung, das Spannungen, Ströme, Frequenzen und Blindanteile auf allen Phasen misst. Dieses gehört zur Modulfamilie X20 von B&R, deren Einsatz auch im Maschinenbau mit seinen deutlich höheren Stückzahlen auch dem Anlagenbau eine kleinteilige Modularität und hohe Kosteneffizienz bringt. Speziell für die Verfahrenstechnik relevant sind aus dieser Produktreihe Hart-Module mit analogen Ein- und Ausgängen und ein neu entwickeltes Condition Monitoring Modul für die autonome Vibrations-Auswertung.

Ebenfalls erweitert wurde die Palette der Produkte für das feldbusunabhängige sicherheitsgerichtete Übertragungsprotokoll Open Safety, das sich als weltweiter Standard IEC 61784-3 FSCP 13 in der Maschinen- und Prozessautomation immer mehr durchsetzt, um X20-Module mit sicheren Analogeingängen. Für den B&R-Geschäftsführer in Deutschland sind das alles gewichtige Argumente im Markt. „Wir haben in den genannten Bereichen ein Alleinstellungsmerkmal. So skalierbar wie wir, hat das sonst kein Anbieter im Markt", sagt Winter.

Condition Monitoring - eine neue Wartungsstrategie
Dass Stillstandzeiten richtig ins Geld gehen, weiß der B&R-Geschäftsführer natürlich nach 30 Jahren engster Verflechtungen im Verpackungsmarkt nur zu gut. Bislang hatte B&R aber seinen Aussagen zufolge keine geeignete Hardware zur Hand, um in Sachen Condition Monitoring dem Markt eine zielführende Lösung anzubieten. Jetzt aber schon: „Messen, Auswerten, Kommunizieren - alles in einem Modul. Diese kompakte All-in-one-Lösung bietet nach meinem Kenntnisstand einzig B&R", führt Winter gut gelaunt an.

Zum Hintergrund: Klassische Wartungsstrategien haben eine Gemeinsamkeit, die obersten paar Prozentpunkte der Maschinenverfügbarkeit müssen teuer erkauft werden. Das gilt für die reaktive, schadensorientierte Wartung, bei der alle Teile des Systems bis zur Erschöpfung ausgenutzt und erst nach ihrem Versagen ersetzt werden. Eine hohe Maschinenverfügbarkeit lässt sich auf diese Weise nur mit hohem Aufwand für die Ersatzteilebevorratung und mit kurzfristig vor Ort verfügbarem qualifizierten Personal samt Ausrüstung herstellen. Als zweite und häufigste klassische Strategie ist die vorbeugende Wartung mit fixen Wartungsintervallen auf Basis von Erfahrungswerten die meist verbreitete Vorgehensweise. Obwohl sie als entscheidenden Vorteil wartungsbedingte Stillstände planbar macht, ist sie kein Allheilmittel und mit einem erheblichen Kostenrisiko verbunden: Einerseits müssen vielfach Teile nachbeschafft und getauscht werden, die noch weit vom Ende ihrer Nutzbarkeit entfernt sind. Andererseits schützt diese Strategie nicht zuverlässig vor ungeplanten Stillständen, etwa wenn Teile durch ungleichmäßige Beanspruchung innerhalb der Maschine vor Ablauf des Wartungsintervalls schadhaft werden.

Stehzeiten möglichst zu minimieren und - etwa für unvermeidliche Wartungseingriffe - gut geplant herbeizuführen, ist das Ziel verantwortungsbewusster Maschinenbetreiber, die beim Kauf neuer Maschinen nicht nur deren Anschaffungskosten, sondern die kumulierten Kosten über die gesamte Nutzungsdauer betrachten. Nur wenn es ihnen gelingt, die Maschinen-
verfügbarkeit zu maximieren und zugleich die Wartungskosten zu minimieren, können sie die TCO (Total Cost of Ownership) wesentlich senken. Dies erfordert ein Überdenken der klassischen Wartungsstrategien.

Hier setzt B&R nun an: Die Optimierung des Verhältnisses von Maschinenverfügbarkeit und Wartungskosten gelingt am besten durch den Ersatz fixer Wartungsintervalle durch maschinen-
zustandsabhängige, vorausschauende Wartung. Sie wird eingeplant, wenn Anzeichen von Abnutzung auf die bevorstehende Notwendigkeit eines Eingriffs hindeuten. Ihr Vorteil ist, dass mit den Wartungsarbeiten bis zu einem Zeitpunkt nahe dem tatsächlichen Ende der Nutzungsdauer der betroffenen Komponente zugewartet werden kann. Dieses tritt meist wesentlich später ein als zum vorsichtig angesetzten Wartungsintervall. Dabei bleibt die Planbarkeit erhalten, denn die erforderlichen Arbeiten können im Rahmen einer ohnehin stattfindenden Betriebspause durchgeführt werden. Minimiert wird das Lagerrisiko für Ersatzteile, denn es genügt, ausschließlich betroffene Komponenten zu beschaffen. Ausfälle durch Wartungsversäumnis werden andererseits zuverlässig vermieden.

Dazu ist es nötig, permanent den Zustand der Gesamtmaschine zu überwachen und aus den mittels Condition Monitoring ge-
wonnenen Informationen Rückschlüsse auf die Wartungs-
bedürftigkeit der betroffenen Teile zu ziehen. „Dies kann durch die Auswertung unterschiedlichster einfacher Signale oder Messgrößen wie Temperatur oder Druck erfolgen, die mit X20 oder X67 IO Baugruppen erfasst werden", so Winter. „Zusätzlich sind spezielle Module beispielsweise zum Schalten von Ventilen mit integrierter Schaltzeitpunkterkennung oder Oszilloskop Funktion Bestandteil des B&R Gesamtsystems."

Zahlreiche weitere Möglichkeiten zur Signalaufnahme für die Zustandsüberwachung sind integraler Bestandteil der Automatisierungssysteme von B&R. So werden die Motorüberwachungsfunktionen der Acopos Servoverstärker ebenso zu diesem Zweck verwendet wie die Automation PC von B&R. Sie unterscheiden sich nicht nur mechanisch von Bürocomputern, jeder von ihnen enthält einen ständig mitlaufenden integrierten Schaltkreis für die Selbstdiagnose. Neueste Ergänzung dieses Angebotes ist ein Modul aus der X20 Familie zur Vibrationsanalyse.

Die Sensorik zur Aufnahme der Signale sei zwar wichtig, aber für sich genommen noch nicht ausreichend. Entscheidend dafür, dass Wartungspausen zum Komponententausch rechtzeitig, aber auch nicht zu früh angesetzt werden, sei die Interpretation der aufgenommenen Muster. Nur damit könne der Rückschluss auf die Wartungsnotwendigkeit gezogen werden.

Das ist der Grund dafür, dass Condition Monitoring - an sich ja seit Jahrzehnten bekannt - in den klassischen Maschinenbau nur zögerlich Einzug hielt. Die mathematisch sehr anspruchsvollen Berechnungen machten bisher oft große und teure eigene Rechnersysteme erforderlich, die noch dazu mit Expertenwissen, etwa auf den Gebieten Materialkunde und Schwingungsmechanik, programmiert werden mussten. Deshalb blieb die Anwendung der Zustandsüberwachung lange Zeit auf Anlagen beschränkt, deren Ausfallfolgen ungeheure Kosten verursachen.

Die fortschreitende Miniaturisierung in der Mikroelektronik ermöglicht es, die bisher benötigte teure Außenbeschaltung einzusparen. So sind etwa beim analogen Eingangsmodul X20AI2636 von B&R die wesentlichen Funktionen wie ein Komparator mit Hysterese bereits integriert. Das derzeit bei ausgewählten Pilotkunden im Einsatz befindliche Condition Monitoring Modul X20CM4810 verarbeitet die abgetasteten Signale aus den Beschleunigungssensoren zu mehr als 70 Kennwerten. So können auch komplexe Schwingungsmuster überwacht werden.

Entwicklungsseitig reduzieren sich Softwareaufwand und Schnittstellenproblematik, da die zu überwachenden Faktoren ohne das Wissen komplexer mathematischer Funktionen durch einfache Parametrierung im B&R Automation Studio eingestellt werden. Die aussagekräftigen Kenngrößen werden zur Laufzeit über Powerlink oder andere Feldbusse an die System-CPU übertragen und können direkt in der Applikationssoftware zur weiteren Verwendung genutzt werden. „Das versetzt Maschinenbauer erstmals in die Lage, permanente Zustandsüberwachung nicht mehr nur als aufpreispflichtige Option anzubieten, sondern in den Standard zu integrieren", berichtet Frank Winter. Damit können Maschinenbauer mit deutlich geringerem kalkulatorischem Risiko als bisher eine Verfügbarkeitsgarantie abgeben.

Für Sie entscheidend

Prozesstechnik
Mit Avanced Process Controll bietet B&R erweiterte Funktionen auf der Leitebene zur Prozess-Steuerung an.

Condition Monitoring
Stillstandzeiten gehen ins Geld. Messen, Auswerten, Kommunizieren: Das macht B&R jetzt mit einem einzigen Modul.

Energieeffizienz
Zur Leistungsüberwachung nutzt B&R die Energiemonitoring-Lösung Enmon, die sowohl »stand alone« als auch als Aprol-integrierte Lösung verfügbar ist.

Über die Firma
B&R Industrie-Elektronik GmbH
Bad Homburg
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