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Klare Ansage zu Qualität und Verfügbarkeit
Cynapse-Getriebe sind mit integrierter Sensorik, Datenauswertung und IO-Link-Schnittstelle ausgestattet. 2019 hat Wittenstein Alpha diese smarten Getriebe auf der Hannover Messe vorgestellt. Ein Jahr später, beweisen zahlreiche Anwendungsfälle, dass mit digitalisierter Antriebstechnik und den zugehörigen digitalen Smart Services die Qualität und Verfügbarkeit von Prozessen zuverlässig überwacht werden können.
 In einem für verschiedene Endgeräte geeigneten Dashboard werden neben der Komponenten-ID alle Werte, die Getriebe mit Cynapse-Feature bereitstellen, erfasst und angezeigt.
In einem für verschiedene Endgeräte geeigneten Dashboard werden neben der Komponenten-ID alle Werte, die Getriebe mit Cynapse-Feature bereitstellen, erfasst und angezeigt.Bild: Wittenstein SE

Die Glaskugel wird bald ausgedient haben. Zumindest dort, wo sich Betreiber und Hersteller von Maschinen mit Wittenstein auf das Thema Digitalisierung einlassen. Mit den neuen digitalen Smart Services will das Igersheimer Unternehmen eine klare Ansage zu Qualität und Zuverlässigkeit rund um die smarten Getriebe mit Cynapse-Feature machen. Das Getriebe wird zur Schaltstelle, um mehr Intelligenz in den ganzen Antriebsstrang zu bringen. Gefragt sind hier Eigenschaften wie Komponenten identifizieren, Sensordaten sammeln, speichern und übertragen. Dabei werden Schwellwerte überwacht sowie Histogramme und Historien erstellt. Darauf aufbauend entstehen bei Wittenstein aktuell neue Services, die sich weniger auf die Komponente richten, sondern auf der vorhandenen Infrastruktur der Maschine. Der Grund hierfür ist die integrative Nutzung weiterer Datenquellen, wenn der digitale Service beispielsweise Sensor- und Maschinendaten miteinander verheiratet. Und dadurch eine sichere Vorhersage von Qualität, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit möglich macht.

 Einer der ersten Use Cases der Anomalie-Erkennung war ein Wittenstein-internes Projekt aus der zerspanenden Teilebearbeitung.
Einer der ersten Use Cases der Anomalie-Erkennung war ein Wittenstein-internes Projekt aus der zerspanenden Teilebearbeitung.Bild: Wittenstein SE / Ansgar Pudenz

Die Entwicklung smarter Maschinenkonzepte durch die Maschinenbauer, aber auch die Digitalisierung zahlreicher Bestandsmaschinen durch die Betreiber ist in vollem Gang. Unternehmen möchten Fehler abstellen, Kosten reduzieren, ohne Ausschuss nachhaltig produzieren oder die Energieeffizienz von Prozessen verbessern. Durch Wittenstein Getriebe mit Cynapse-Feature nutzen sie hierfür die richtigen ‚Werkzeuge‘. Diese ermöglichen es, direkt an der Komponente prozessrelevante Werte wie Temperatur, Vibration, Beschleunigung und Einbaulage zu erfassen und hierfür individuell einstellbare Schwellwerte zu überwachen. Ein Unterfangen, das in der Praxis manchmal schwierig ist, denn wer weiß beispielsweise schon, welche Vibrationsstärke „normal“ ist und bei welcher Beschleunigungskraft dementsprechend ein Grenzwert zu setzen ist, der überhöhte Vibrationen meldet?

Mit dem Cynapse-Monitor stellt Wittenstein ein Tool zur Verfügung, das dem Anwender die aufwändige Programmierung eigener Überwachungs-Apps und Visualisierungsoberflächen spart. Neben der Komponenten-ID werden alle Werte, die Getriebe mit Cynapse-Feature bereitstellen, erfasst und in einem für verschiedene Endgeräte geeigneten Dashboard angezeigt – also zyklische und azyklische Sensordaten, Histogramme, Historien und Events. So ist z.B. sofort erkenntlich, welcher Temperaturbereich oder welche Vibrationen sich im Betrieb am Getriebe typischerweise ergeben. Der Betreiber kann so den von Wittenstein gesetzten, allgemeingültigen Schwellwert durch einen eigenen, individuellen Schwellwert überschreiben und im Falle eines Falls einen Warnhinweis ausgeben. Durch den Einblick in das Betriebsverhalten der Antriebsachsen können Schäden am Getriebe vermieden und Störungen im Prozess detektiert werden. Schon dieses Condition Monitoring hilft, Maschinen und Anlagen besser betreiben zu können. Am besten allerdings wäre es, Fehler zu erkennen, bevor sie auftreten, Verschleiß zu bemerken, bevor er sich als Maschinenausfall bemerkbar macht oder auch Ausschuss zu vermeiden, bevor er produziert wird. Neue Smart Services von Wittenstein werden dies möglich machen.

 Ein Prozessstillstand durch einen unerwarteten Riemenverschleiß in Abfüllmaschinen wird sich durch den smarten Service der Anomalie-Erkennung von Getrieben mit Cynapse-Feature in Zukunft vermeiden lassen.
Ein Prozessstillstand durch einen unerwarteten Riemenverschleiß in Abfüllmaschinen wird sich durch den smarten Service der Anomalie-Erkennung von Getrieben mit Cynapse-Feature in Zukunft vermeiden lassen.Bild: industrieblick/fotolia.com

Mit der Anomalie-Erkennung hat Wittenstein einen digitalen Service entwickelt, der Fehler vor dem Entstehen bemerken kann – wie verschiedene Use Cases beweisen. Die Vorgehensweise der Anomalie-Erkennung ist es, sich frühzeitig ankündigende Abweichungen von Sollprozessen zu registrieren. Predictive Quality: Zahnträgerfertigung für Galaxie-Getriebe Einer der ersten Use Cases der Anomalie-Erkennung war ein Wittenstein-internes Projekt aus dem Bereich der zerspanenden Teilebearbeitung. Auf einer Werkzeugmaschine werden die Zahnträger für das Galaxie-Getriebe gefertigt. Die bearbeitungstechnische Präzision im µm-Bereich ist entscheidend für die später einwandfreie Funktion dieser Hochleistungs-Getriebegattung. Wie auch bei anderen technischen Produkten gehen höchste Genauigkeitsanforderungen in der Regel einher mit erhöhter Ausschussgefahr, sollte sich der Sollprozess der Teilebearbeitung unbemerkt ändern. Fehler werden dann erst am fertigen Teil sichtbar – nach unnötigem Verbrauch von Maschinenkapazität, Material, Energie und Zeit. Der Service „Predictive Quality“ führt automatisch eine Analyse der Vibrationsdaten durch, die es künftig ermöglicht, ein Weglaufen des Sollprozesses zu erkennen und die Produktion von Schlechtteilen zu vermeiden. Perspektivisch ist zudem denkbar, auch eine genaue Aussage zu treffen, über welche Betriebsdauer hinweg ein einwandfreier Sollprozess der mechanischen Bearbeitung gewährleistet ist. In diesem Zeitraum wird dann – vorhersehbar – ausschließlich in der geforderten Qualität gefertigt – eben in „Predictive Quality“. Abfüllung schnell verderblicher Produkte Der Aspekt der vorhersehbaren Zeitspanne, in der ein Prozess so abläuft wie er soll, spielt im Use Case einer Abfüllmaschine eine wichtige Rolle. Dem Anwender geht es darum, leicht verderbliche Produkte durchgängig in einer Charge abfüllen zu können. Unterbrechungen im Abfüllprozess und Instandhaltungsmaßnahmen von nur ein bis zwei Stunden können dazu führen, dass das Abfüllprodukt verdirbt. Dies bedeutet nicht nur den Verlust von teurem Abfüllgut im Zuführbehälter und den bereits abgefüllten, unverschlossenen Flaschen auf dem Transporteur, sondern auch die Notwendigkeit, die Maschine zu reinigen, damit folgende Chargen beim Abfüllen nicht durch Produktreste kontaminiert werden. Häufig ursächlich für solche Maschinenstillstände sind unvorhergesehene Störungen des Antriebsriemens in der Maschine – hervorgerufen durch Verschleiß oder falsche Einstellung der Riemenspannung. Der Ansatz im Projekt zur Anomalie-Erkennung war, über Vibrationsmessungen am Riemenantrieb automatisch Veränderungen der Riemenspannung im Maschinenbetrieb zu erkennen. Mit Hilfe von Getrieben mit Cynapse-Feature konnten verschiedene Vibrationsmuster aufgenommen werden, die Rückschlüsse auf Veränderungen der Riemenspannung erlauben.

Dadurch ist es möglich, ungeplante Ausfälle während des Abfüllens einer Charge zu antizipieren. Ein Prozessstillstand durch einen unerwarteten Riemenverschleiß wird sich durch den smarten Service der Anomalie-Erkennung in Zukunft vermeiden lassen.

 Einer der ersten Use Cases der Anomalie-Erkennung war ein Wittenstein-internes Projekt aus dem Bereich der zerspanenden Teilebearbeitung: die Fertigung der Zahnträger für das Galaxie-Getriebe.
Einer der ersten Use Cases der Anomalie-Erkennung war ein Wittenstein-internes Projekt aus dem Bereich der zerspanenden Teilebearbeitung: die Fertigung der Zahnträger für das Galaxie-Getriebe.Bild: Wittenstein SE / Ansgar Pudenz

Mit seinen digitalen Smart Services entwickelt Wittenstein ein Angebot, das in dieser Form bislang neu am Markt ist. Die Anomalie-Erkennung ist dabei aktuell eine besonders nachgefragte Dienstleistung, denn sie ermöglicht durch kombinierte Analyse von Maschinen- und Sensordaten ein deutlich früheres Erkennen möglicher Ausfälle als übliche Condition-Monitoring-Applikationen in der Antriebstechnik. Die Vielfalt möglicher Use Cases ist unbegrenzt. Erfolgreich gelöst wurden unter anderem ein automatisierter Überlastschutz für Getriebe durch Auswertung von deren Telemetriedaten, eine thermische Prozessüberwachung durch automatisiertes Temperatur-Teach-In oder die Crash-Analyse an Maschinen und Robotern. Eines der nächsten Projekte wird das Erkennen einer Mangelschmierung in Zahnstangensystemen von Pressenanlagen sein. Vom Erfolg der Anomalie-Erkennung und anderer Smart Services, mit denen Wittenstein sein Portfolio ständig weiter ausbaut, profitieren aber nicht nur die Betreiber der Maschinen, sondern auch deren Hersteller, für die der Einsatz intelligenter Getriebe in Verbindung mit digitalen Mehrwert-Dienstleistungen in Zukunft zum entscheidenden Differenzierungsmerkmal im Wettbewerb werden kann.

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