Wenn Maschinen beim Flurfunk mitmachen
Mengen- und Zustandsüberwachung von Kühlschmierstoffen in Maschinen mittels Sensorik und LoRaWAN: Das Mittestand-Digital Zentrum Schleswig-Holstein (MDZ-SH) erarbeitet gemeinsam mit der Nordischer Maschinenbau Rud. Baader GmbH + Co. KG eine Blaupause für die Anforderung und unterstützt mit Know-how bei der prototypischen Umsetzung.
- Nordischer Maschinenbau Rud. Baader GmbH + Co. KG
- 1.200 Mitarbeitende
- Maschinenbau
- Praxisprojekt
Das traditionsreiche Lübecker Familienunternehmen Nordischer Maschinenbau Rud. Baader GmbH + Co. KG (Baader) hat sich auf Maschinen und Fertigungslinien für die Verarbeitung von Fisch und Geflügel spezialisiert. Für die eigenen Maschinen in der Fertigung ist die vorbeugende Instandhaltung (Predictive Maintenance) ein zentrales Thema - und hier insbesondere der Kühlschmierstoff-Kreislauf.
Jede produzierende Maschine muss mit einer ausreichenden Menge an Kühlschmierstoff (KSS) versorgt sein. Der Füllstand und die Sauberkeit des KSS und des Filters sind entscheidend für die Produktivität der Maschine. Deshalb müssen diese Informationen regelmäßig abgefragt werden. Bei Baader ist eigens jemand ausschließlich für alle Schmierstoffe zuständig. Täglich wurden zunächst alle Maschinen abgelaufen, um den Zustand der KSS zu bewerten. Genau an dieser Stelle wurde gemeinsam mit dem MDZ-SH angesetzt: Es entstand ein digitaler Prozess zur Datenerhebung und Zustandsvisualisierung.
Im ersten Schritt wurde betrachtet, ob sich die Produktionsdaten der Maschinen für die geplante Zustandsüberwachung eignen würden. Das wurde mit einem klaren Nein beantwortet. Was also tun? Eine eigene Lösung war die Antwort. Diese sollte gleichzeitig als Blaupause für weitere Einsatzmöglichkeiten dienen.
Gemeinsam mit Baader erarbeitete Marco Cimdins vom MDZ-SH eine Lösung, in der Sensoren Informationen über Menge und Zustand des KKS aufnehmen und mittels LoRaWAN an ein zentrales Dashboard senden. Anhand dieser Informationen sind notwendige Handlungen wie ein Filtertausch ableitbar.
Im Alltag läuft‘s
Statt nun täglich die Maschinen abzulaufen, hat Timo Ketelsen, bei Baader für die Instandhaltung zuständig, nun alle Informationen zentral und jederzeit aktualisiert auf dem Dashboard verfügbar. Er ist froh über diese Erleichterung: „Der Prozess, so wie wir ihn im Projekt mit dem MDZ-SH aufgesetzt haben, hat sich in der Praxis schon sehr gut bewährt und wir behalten ihn so bei.“
Das Projekt hat Timo Ketelsen den Einstieg in die Thematik erleichtert. „Man macht sich im Vorfeld viel zu viele Gedanken, das kann auch lähmen. Im Projekt lief es ganz pragmatisch à la: ‚nimm mal den Sensor und bau ihn da an‘, das war enorm hilfreich. So konnte ich verstehen und umsetzen, wie ich die Dinge brauchte, ohne gleich den ganzen Betrieb umzukrempeln.“ Im Projekt wurde so ein „Flurfunk“ etabliert, der nicht nur Wege spart, sondern auch zuverlässig dafür sorgt, dass alle wichtigen Daten auf einen Blick zur Verfügung stehen.
Die Blaupause ist für Ketelsen Grundlage für das weitere Vorgehen: „Wir haben schon neue Maschinen, die wir integrieren wollen. Dieser Prozess wird nicht in diesem, nächsten oder übernächsten Jahr fertig sein. Wir möchten noch viel ausprobieren.“ Und das haben sie bereits.
Was sagt mir der Sensor?
Was gehört dazu, eine gut funktionierende Informationsstruktur im Unternehmen aufzubauen? Schließlich kann ein Sensor „nur“ messen; um aus den Werten entsprechende Maßnahmen abzuleiten und diese auch zu automatisieren, sind Grenzwerte nötig, die für jeden Sensor zunächst festgelegt werden müssen. Dass Sensor 123 einen bestimmten Wert meldet, wird erst durch das Wissen darüber, wo der Sensor sitzt, was er misst und ob der Wert gut oder kritisch ist, zu einer wertvollen Information. Damit die Hardwarestruktur so einfach wie möglich bleibt, sollten möglichst viele Sensoren vom selbem Hersteller kommen. Bei allen Sensoren im Baader-Projekt handelt es sich um auf dem Markt verfügbare, LoRaWAN-kompatible Standardprodukte.
Anhand der ersten Maschine hat das Projektteam eine Dokumentation erstellt, die dabei hilft, das Prinzip nach und nach auf die anderen Maschinen zu übertragen.
Auch die Bezeichnung sollte gut durchdacht sein, um die Zuordnung zu erleichtern. Bei Baader ist ein eindeutiges Namensschema für die Zuordnung der Sensoren entstanden, mit dem die Prozesse sauberer und geordneter ablaufen. Marco Cimdins vom MDZ-SH sagt dazu: „Zur Digitalisierung gehört eben auch, dass man sich gut überlegt, wie man zu brauchbaren Ergebnissen kommt. Wir begleiten diese Prozesse mit unserer Erfahrung und unterstützen wie in diesem Fall auch bei der Erstellung einer alltagstauglichen Dokumentation.“ Auch solche konzeptionellen Überlegungen tragen zum Projekterfolg bei.
LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) ist eine Funktechnologie, die entwickelt wurde, um Daten mit hoher Reichweite bei minimalem Energieverbrauch zu übertragen. LoRaWAN Sensoren „schlafen“ und wachen auf, senden und gehen wieder schlafen. Deshalb verbrauchen sie auch nur wenig Energie. Die große Reichweite von bis zu ca. 2 km im Innen- und bis 15 km im Außenbereich garantiert, dass immer ein Gateway erreichbar ist, das die Daten empfängt und überträgt. Lediglich bei sehr großen Datenmengen, die in engen Intervallen verschickt werden sollen, stößt LoRaWAN an Grenzen. Besonders praktisch und bei Baader sehr wichtig: neue Sensoren zu integrieren ist kaum komplizierter als sich in ein neues WLAN einzuwählen.
Das macht Lust auf mehr
Nach der sensorgestützten Zustandsüberwachung für die Maschinenwartung ist ein sensorgestütztes Hochwasser-Frühwarnsystem für die Gebäudeinstandhaltung und ein Temperaturkataster entstanden. Ketelsen hierzu: „Wir messen an 25 Stellen auf dem Gelände die Temperatur und stellen die Werte für die Mitarbeitenden sichtbar dar. Wenn aufgrund der Temperaturen Pausen oder das Beenden der Arbeiten in bestimmten Räumen nötig sind, wissen so alle schnell und einfach Bescheid und können entsprechend handeln.“ Und wie so oft, wenn ein Thema erst einmal aktiv bearbeitet wird, kommen neue Ideen ganz von alleine. Die Temperaturmessung mit Sensoren wurde kurzerhand auch in den Schaltschränken der Maschinen installiert, um vor Schäden durch Überhitzung geschützt zu sein.
Die Vorteile auf einen Blick
- Blaupause für die Nutzung von Sensorik & LoRaWAN
- Ablaufplanung für die Wartung deutlich vereinfacht
- Einfach umzusetzende Maßnahmen
- Bestehende Technologie nutzen und ausbauen
- Eigene Lösung für das Unternehmen mit der Möglichkeit, selbst weiterzuentwickeln
- Erweiterungen jederzeit möglich
- Integration weiterer Maschinen und Messpunkte vorbereitet
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