Sensorer sikrer gennemsigtighed og effektivitet
HARTING sætter sin lid til digitaliserede produktionsprocesser til overvågning af energiforbruget
HARTING Technology Group er en førende global leverandør af industriel forbindelsesteknologi. Ca. 6.200 ansatte arbejder for koncernen i 44 salgsvirksomheder og 15 produktionsfaciliteter i hele verden. Udover formålet, der altid er at levere produkter af bedste kvalitet til deres kunder, er den familieejede virksomhed også engageret i bæredygtighed. For at producere så effektivt som muligt og minimere indvirkningen på miljøet fokuserer HARTING på digitalisering af sine produktionsanlæg i sit hovedkvarter i Espelkamp.
“Den høje grad af datagennemsigtighed, som vi har opnået i vores tre anlæg, giver os mulighed for at kaste et objektivt blik på vores produktionsprocesser,” siger Thomas Kämper, Head of IIoT Solutions & Services hos HARTING Electronics. Flere hundrede maskiner sender deres data til IT-niveauet, hvor de kontinuerligt analyseres af Thomas Kämper’s team.
Opgraderingsstandard til heterogen maskinpark
Luca Manuel Steinmann, Process Data Engineer IIoT hos HARTING Electronics, beskriver udfordringerne, der er forbundet med implementeringen af en central dataevalueringsløsning: “Vi har meget heterogene systemer med forskellige interfaces og protokoller i vores maskinpark, som allerede giver os en masse relevant procesdata- og information, f.eks. om cyklustider og nedetider. For at gøre denne information tilgængelig til analyse på IT-niveauet har det været nødvendigt at integrere den i OT-niveauets datainfrastruktur. Vi har også tilføjet yderligere sensorer, f.eks. til overvågning af kølevands-, trykluft- og elektricitetsforbruget.”
Efter at have overvejet forskellige opgraderingsstandarder for anlægsdigitalisering valgte HARTING hurtigt IO-Link. IO-Link masters, der er installeret på maskinen, modtager data fra sensorerne, der er monteret der, hvor maskinen er placeret, og sender dem til IT-niveauet. Dette danner informationsgrænsefladen mellem det operationelle teknologi (Operational Technologi (OT))-niveau og informationsteknologi (Information Technology (IT))-niveauet.
Billede 1: Alle maskindata indsamles og sendes til IT-niveauet for at blive analyseret af HARTING’s dataanalytikere.
Billede 2: IO-Link masters indsamler dataene fra de tilsluttede sensorer og sender dem til feltbussen og til en edge gateway.
IO-Link: én sensor, et væld af informationer
“Fordelene ved IO-Link er indlysende,” siger Thomas Kämper. “Takket være denne hyppigt anvendte åbne standard kan vi nemt tilslutte ekstra sensorer for at forbedre det digitale maskinbillede yderligere. Ved brug af standard-interfaces som Modbus TCP eller IoT Core er vi i stand til at indsamle data på en standardiseret
og intuitiv måde.”
En anden fordel: Sensorerne kan sende adskillige vigtige procesværdier på samme tid. HARTING bruger for eksempel SD-trykluftmåleren fra ifm til præcis overvågning af trykluftforbruget. Denne sensor sender ikke kun de aktuelle flowværdier via IO-Link, men også andre relevante data som tryk, temperatur og den samlede mængde, som er relevante for trykluftovervågning. For at give et eksempel: For at fungere pålideligt kræver maskiner normalt et driftstryk på 6 til 6,5 bar. Hvis denne værdi falder, kan det indikere en utæthed i rørsystemet.
Reducering af omkostninger ved hjælp af kontinuerlig rørovervågning
ifm tilbyder et omfattende sortiment af produkter til rørstørrelser fra DN8 til DN250 til kontinuerlig trykluftovervågning – fra kompressoren til maskinen – og datatransmission til IT-niveauet. Dette gør det muligt hurtigt og præcist at lokalisere og eliminere ethvert tryktab, der opstår i rørsystemet, som på langt sigt er meget mere omkostningsbesparende og effektivt end at øge kompressorens tryk for at kompensere for trykfald: En reduktion af driftstrykket på 1 bar kan faktisk reducere energiomkostningerne med op til 7 %. Med IIoT-platformen moneo tilbyder ifm et softwareværktøj, der automatisk beregner trykforskellen, og som er en hurtig og nem måde at detektere utætheder, tilstoppede filtre og andre problemer, der medfører et for højt trykluftforbrug.
Værdifulde indblik i trykluftsystemet. Klart identificerbar: Basisforbruget (1) og produktionsforbruget (2) øges betydeligt, efter en utæthed er opstået (3). Efter elimineringen af utætheden falder basisforbruget til næsten nul (4).
SD-trykluftmåleren tilbydes til rørstørrelser fra DN8 til DN250.
Holder øje med den dyreste energiressource
HARTING fokuserede allerede på et meget tidligt tidspunkt af deres digitaliseringsrejse
på trykluftovervågning.
”Trykluft er en af de dyreste former for energi i industrien”, siger Luca Manuel Steinmann. “Derfor er det vigtigt at overvåge trykluftforbruget nøje for at identificere eventuelle utætheder i trykluftsystemet på et tidligt tidspunkt. Fordi trykluft er en usynlig ressource, og utætheder er vanskelige at detektere i støjende produktionsomgivelser, har vi startet projektet ”lækagedetektering”.” Besparelsespotentialet blev hurtigt tydeligt: “På grundlag af de sendte data observerede vi en betydelig stigning i trykluftforbruget ved én maskine. Da denne stigning ikke kun var mærkbar under produktionen, men også i standby-drift, var det klart, at maskinen krævede vedligeholdelse. Inspektionen afslørede en utæthed i trykluftsystemet. Utætheden blev repareret ved den først givne lejlighed, hvilket betyder, at vedligeholdelsestiden fra detekteringen af utætheden til reparationen blev betydeligt reduceret,” siger Thomas Kämper.
En anden fordel er den energi, der blev sparet som et resultat deraf. Derfor kan både økonomiske og energimæssige tab reduceres kraftigt. Hver maskine sender adskillige målte værdier til IT-niveauet.
“Det er her, at brikkerne i informationspuslespillet passer sammen og skaber et samlet billede, der giver os præcise indblik i hver maskines aktuelle tilstand,” siger Thomas Kämper. “I kombination med den kamerabaserede analyse af produktionskvaliteten kan vi ikke kun garantere behovsbaseret maskinvedligeholdelse, men også en konstant høj produktionskvalitet. Den høje grad af procesgennemsigtighed, vi opnår ved hjælp af dataanalyse, reducerer vores responstid og giver mulighed for en mere målrettet vedligeholdelsesplanlægning. Alt dette bidrager til et højere kvalitetsniveau og en større produktmængde og reducerer samtidig antallet af kasserede produkter.”
AI-optimerede tidsplaner for vedligeholdelse
Optimeringsprocessen er ifølge Thomas Kämper og hans team dog langt fra at være fuldført: Analytikerne arbejder på en databaseret løsning til at fastslå den bedste tid til reparation af en utæthed. “At stoppe en maskine omgående for at udføre vedligeholdelse er ikke altid den mest omkostningseffektive mulighed, fordi det ikke kun er utætheden, der forårsager økonomiske tab, men også maskinens nedetid. Jeg er overbevist om, at vi ved hjælp af kunstig intelligens i fremtiden vil blive mere effektive inden for dette område.”
For at opnå fuld datagennemsigtighed er alle maskiner hos HARTING i Espelkamp forbundet med netværket.
Ingen out-of-the-box-løsning
De indsamlede data hjælper ikke kun HARTING med kvalitetssikring. De giver også indblik i CO2-fodaftrykket for hvert produkt, der fremstilles i anlægget i Espelkamp. “Vi startede med digital måling og analyse af energiforbruget her i produktionen som en del af ISO 50001-certificeringen af vores energistyringssystem i 2017. Fordi der ikke var nogen out-of-the-box-løsning for denne applikation, fik vi ifm om bord som partner til at støtte os med den nødvendige viden og de nødvendige produkter. Dette fremragende og tætte samarbejde resulterede hurtigt i de første digitaliseringsprojekter.”
CO2-gennemsigtighed - også over for kunden
Sensorinformationerne og maskindataene har også hjulpet HARTING med at tage et skridt fremad med hensyn til at opfylde deres mål om at opnå en bæredygtig og ressourcebesparende produktion, som Thomas Kämper forklarer: “Fordi vi udfører hvert produktionstrin fra forarbejdning af råmateriale til det endelige produkt på stedet, kan vi præcist fastslå energiomkostningerne og CO2-fodaftrykket for hvert færdigt produkt. Vi har også til hensigt at videregive disse informationer til vores kunder i fremtiden for at hjælpe dem med præcist at fastslå deres eget CO2-fodaftryk.”
Overbevist om digitaliseringens merværdi
bliver projekter planlagt til yderligere forbedring af effektiviteten og kvalitetssikringen i produktionen. “Vi har til hensigt at overvåge andre former for energi på samme måde som trykluft nøje,” siger Thomas Kämper. “Vi planlægger også at analysere kvalitetssikringsfaktorer som kølemiddel-/smøremiddelværdier centralt i fremtiden, f.eks. ved at måle ledningsevnen.”
Præcis analyse af produktionseffektiviteten
Fordi flere og flere maskiner kontinuerligt sender en øget mængde data, kan hele procesforløb sammenlignes: “Dataene giver også mulighed for objektivt at fastslå, hvilken maskine, der er mest effektiv til produktion af hvilket produkt. Ved at tilpasse vores produktionsplanlægning i overensstemmelse dermed kan vi opnå yderligere energibesparelser.”
HARTING er i stand til at fastslå hvert enkelt produkts energiforbrug. Dette er værdifuld information for virksomheden - men også for dens kunder.
Konklusion
Med support fra ifm har HARTING taget et stort skridt mod fuld datagennemsigtighed på produktionsstedet i Espelkamp og kan nu fremstille sine produkter af høj kvalitet mere effektivt takket være IT-baseret analyse.
