Druckluft ist für viele industrielle Anwendungen essentiell. Sie kommt etwa bei der Verpackung von Nahrungsmitteln, beim Lackieren von Bauteilen oder der Verarbeitung von Baustoffen zu Anwendung. Neben elektrischem Strom stellt Druckluft den meistgenutzten Energieträger in der Industrie dar. Das große Manko: Druckluft hat einen hohen Energieverbrauch, ist somit sehr kostspielig und alles andere als umweltfreundlich. Die Optimierung des Druckluftprozesses stellt daher einen zentralen Baustein dar, wenn es um nachhaltige Produktion sowie die Reduktion des CO2 Ausstoßes geht. Eine effizientere Nutzung von Druckluft birgt dazu enorme Einsparpotenziale bei den Betriebskosten, rechnet sich also nicht nur aus ökologischer, sondern auch aus wirtschaftlicher Sicht. Die intelligente Verknüpfung von Druckluft und Industrie 4.0 bietet Lösungen, die eine optimale Gestaltung des Druckluftprozesses ermöglichen.
Druckluft 4.0
Die Mader GmbH, Spezialist in der Drucklufttechnik, hat eine digitale Lösung entwickelt, die die Energiebilanz der Druckluftanlage deutlich reduzieren kann.
Über Sensoren in der Druckluftanlage erhebt die Software „LOOXR Druckluft 4.0“ Messwerte über den gesamten Druckluftprozess. Die Mess- und Sensortechnik ist über ein kleines Gerät, die Cloud Plug, mit dem Online Portal der Software verknüpft. Über die Cloud Plug werden die Daten und Messwerte in Echtzeit übermittelt und sind so jederzeit einsehbar. Der/die Anlagenbetreiber/-in hat dadurch entscheidende Vorteile:
| Cloud Plug ist ein kleines Gerät, dass an die Anlage angeschlossen ist, Daten erfasst und diese unmittelbar an die Cloud Plattform sendet. |
Zustandsüberwachung (Condition Monitoring): Die ermittelten Daten geben dem/der Anwender/-in Aufschluss über den genauen Verbrauch sowie die Kosten und die Qualität der Druckluft. Die Echtzeit- Überwachung und Analyse der Anlagenprozesse erlaubt Nutzer/-innen, Handlungsempfehlungen und Schlüsse für ihr Energiemanagement daraus abzuleiten.
Vorausschauende Instandhaltung (Predicitive Maintanance): Probleme im Druckluftsystem sind über die digitale Abbildung bereits im Vorfeld vorhersagbar, wodurch Ausfälle rechtzeitig verhindert werden können. Die Versorgungssicherheit kann auf diese Weise durchgehend gewährleistet werden. Da der gesamte Druckluftprozess einsehbar ist, verringert sich auch der zeitliche Aufwand für die Wartung, da Fehler und Probleme leicht identifiziert und gezielt behoben werden können.
Digitaler Zwilling: Durch die erhobenen Daten entsteht ein sogenannter digitaler Zwilling, also ein digitales Abbild der Anlagen und ihrer Prozesse. Dadurch ist es möglich, über Simulationen zu ermitteln, welche Auswirkungen Anpassungen wie etwa Druckveränderungen auf das Druckluftsystem haben würden. Verschiedenen Szenarien können digital durchgespielt und auf ihr Optimierungspotenzial hin überprüft werden, bevor entsprechende Modifikationen vorgenommen werden.
Pay- per- Use Modell
Die zur Verfügung stehenden Daten ermöglichen Druckluftanbietern wie LOOXR darüber hinaus, ihren Kund/-innen einen neuen Service anzubieten: Das Zahlungsmodell Pay-per-Use, d.h die nutzungsbasierte Abrechnung von Druckluft. Bei Pay-per-Use handelt es sich um ein Finanzierungsmodell, das im Rahmen der Industrie 4.0 zunehmend an Bedeutung gewinnt. Durch die Erfassung von Daten und die Überwachung des gesamten Druckluftprozesses ist eine exakte Berechnung der Druckluftmenge, die tatsächlich in der Anlage verbraucht wurde möglich. Die Druckluftkosten stellen in der Konsequenz einen variablen Budgetposten dar. Diese flexible Nutzung der Druckluft erlaubt Unternehmen einen dynamischeren Umgang mit ihrer wirtschaftlichen Situation, je nachdem wie die Auftragslage sich gestaltet.
Bis zu 50 Prozent Energie lassen sich mithilfe der intelligenten Druckluftnutzung einsparen. Diese Kopplung von Druckluft mit den Lösungen der Industrie 4.0 trägt dazu bei, dass der ökologische Fußabdruck von Unternehmen nicht unnötig groß ausfällt. Das ist nicht nur eine positive Bilanz für die Umwelt. Denn gleichzeitig lassen sich über die intelligente Steuerung der Druckluftprozesse Energiekosten merklich einsparen und Abläufe effizienter gestalten.
Die Digitalisierung der Druckluft schreitet weiter voran
Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA verfolgt die Mader GmbH nun das Ziel, die Digitalisierung des Druckluftprozess mittels künstlicher Intelligenz (KI) weiter voranzutreiben. Im Rahmen eines aktuellen Projekts arbeiten der Druckluftspezialist und das Forschungsinstitut an einem Demonstrator, der Leckagen in der Druckluftanlage identifizieren soll. Leckagen stellen ein zentrales Problem dar, da sie zu hohen Energieverlusten führen und dabei besonders schwer zu entdecken sind. Bislang ist die Mader GmbH dieses Problem mit Ultraschall angegangen.
Der Demonstrator hingegen soll den ganzen Vorgang effizienter und zuverlässiger machen und die Basis für die datengetriebene Produktionsforschung bilden, etwa über das Trainieren selbstlernender Algorithmen. Diese Algorithmen sollen später auf Industrieanwendungen übertragen werden. Dort sollen sie dann nicht nur die Leckagen ermitteln und lokalisieren, sondern in Zukunft auch gleich die Bezeichnung und die Bestellnummer des betroffenen Bauteils über eine App ausspielen.
