Sensordaten als Grundlage für Industrie 4.0

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Echtzeit hilft, Schäden zu vermeiden

Fest steht: Sensordaten in Echtzeit sind überall dort notwendig, wo es um den Schutz von Maschine, Werkzeug oder Werkstück geht beziehungsweise um die Stabilität des Prozesses. Päßler erklärt dazu: „Unentbehrlich wird die Echt- zeiterfassung, wenn nur mit ihrer Hilfe verhindert werden kann, dass Hardware oder Werkstück Schaden nehmen. Das betrifft beispielsweise Fälle wie Werkzeugbruch oder eine zu hohe Beanspruchung von Baugruppen wie Lager oder Gestellkomponenten. Um von vorneherein Ausschuss zu vermeiden, ist außerdem die Echtzeiterfassung der Eigenschaften des Ausgangswerkstoffs mit entsprechenden Sensoren sinnvoll.“

Fleischer nennt ein weiteres Beispiel für Echtzeiterfassungen: „Durch eine echtzeitfähige Erkennung von Anomalien im Produktionsprozess kann ein Schaden vermieden oder begrenzt werden. Beispielsweise führen Fehler beim Rüsten von Werkzeugmaschinen oder im NC-Programm zu Kollisionen. Werden diese schnell genug erkannt, kann die Maschine angehalten und der materielle Schaden vermindert werden.“

Verknüpfte Sensordaten liefern aussagekräftige Zustandsparameter

In Echtzeit überwachen die Wissenschaftler des IWU beispielsweise an Umformpressen Kräfte, Wege und Dehnungen. Diese Daten werden allerdings nicht, wie üblich, einzeln ausgewertet. Sie werden unter anderem in Smart Stamp eingespeist, ein softwarebasiertes Analysemodul. Hier werden die Daten miteinander fusioniert und analysiert. Arbeitet die Presse im Normbereich? Oder ist der Stößel, an dem das obere Werkzeug angebracht ist, ungünstig verkippt, was dazu führen würde, dass das Werkstück nicht optimal umgeformt wird oder das Werkzeug schneller verschleißt? „Während einzelne Sensordaten für sich genommen oft nicht aussagekräftig sind, lassen sich solche Fragen durch die Fusionierung der Daten präzise beantworten“, sagt Päßler.

Nicht zuletzt lassen sich reale Sensoren nicht an jeder Stelle der Maschine anbringen – etwa weil sie schwer zugänglich ist oder weil die Installation zu aufwendig und teuer wäre. Es fehlen daher mitunter relevante Daten von Prozessen und Maschinenzuständen in der Produktion. Die IWU-Lösung dafür sind virtuelle Sensoren. Als Basis dienen reale Sensoren, platziert an unterschiedlichen Stellen der Maschine. Aus ihren Messwerten errechnet ein digitaler Zwilling im Sinne eines virtuellen Sensors die Werte, die ein realer Sensor an einer relevanten, aber nicht zugänglichen Stelle aufnehmen würde. „Ein Beispiel ist die Verformung des Pressengestells: Sie kann über einen solchen virtuellen Sensor sehr gut dargestellt werden“, so Päßler. „Im EU-Projekt iMain konnten wir zeigen, dass die errechneten Werte unseres virtuellen Sensors sehr gut mit denen eines realen Sensors übereinstimmen.“

* Dipl.-Ing. Annedore Bose-Munde ist Fachredakteurin in 99094 Erfurt, Tel. (03 61) 78 94 46 95, info@bose-munde.de, www.bose-munde.de

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