Slimme pneumatiek: 3 belangrijke stappen naar duurzame productie.

Industrie 4.0, conditiebewaking en predictief onderhoud zijn tegenwoordig de trend in de industriële sector. Als ik u ernaar vraag, wat stelt u zich dan voor? Het antwoord op deze vraag ligt waarschijnlijk tussen cyber-fysieke systemen en augmented reality die de echte wereld van productie combineert met de virtuele wereld van informatie- en communicatietechnologie.

Wat als ik vraag naar Industrie 4.0 in toepassing op pneumatische systemen? Het antwoord zal waarschijnlijk twijfelen aan het gebruik van geavanceerde technologieën en sensoren voor dergelijke eenvoudige en goedkope componenten.

Voor de meeste fabrikanten kunnen de kosten van een extra sensor op een pneumatisch systeem de totale kosten van de machine drastisch verhogen. Maar wat zijn de voordelen die daar tegenover staan?

Pneumatische systemen onderscheiden zich doordat het op grote schaal gebruikte betrouwbare technologie is met lage investeringskosten.

De hoge duurzaamheid van persluchtsystemen verbergt vaak toenemende lekkages en drukverliezen, waardoor mogelijk voorspellend onderhoud wordt vermeden. Dat leidt niet alleen tot een hogere energierekening en een hogere impact op het klimaat, maar beïnvloedt ook rechtstreeks de werk- en veiligheidstoestand (nota verzekert van hoge-druktoepassingen en geluidsniveau). Al met al is de implementatie van slimme technologieën conform Industrie 4.0 niet alleen een trendy stap richting digitalisering, maar een noodzakelijke maatregel. Bedrijven die de Industrie 4.0 technologieën hebben geïmplementeerd bereiken de volgende resultaten in de waarde-risico-kosten aspecten:

Hogere waarde:

• Veiligere en kwalitatief betere werkomgeving
• Hogere productiecapaciteit
• Productlijn met lagere koolstofuitstoot
• Verbeterde productkwaliteit en -consistentie.

Lagere kosten:

• Lagere energiekosten
• Lagere onderhoudskosten
• Lagere verzekeringskosten voor ongevallen

Minder risico's:

• Minder risico op verwondingen tijdens het gebruik van machines
• Minder risico op niet-naleving van de geluidsvoorschriften
• Minder risico's voor het klimaat
• Minder risico op niet-naleving van regelgeving/normen (geluidsrichtlijnen)

Hoe beginnen we aan een soepele digitale overgang met de kortste terugverdientijd van geïmplementeerde maatregelen?

Om met de implementatie van slimme pneumatiek te beginnen, zijn 3 belangrijke stappen nodig:

De eerste stapis een cyberfysisch systeem dat bestaat uit ingebedde sensoren en eenvoudige communicatieprotocollen die signalen verzenden op LED-waarschuwingslichten. Dit soort alarmen wordt meestal geïmplementeerd op het niveau van componenten of eenassige systemen. Het is belangrijk te onthouden dat een visuele waarschuwing van fundamenteel belang is bij het oplossen van problemen. Zelfs als het foutsignaal via software naar hogere managementsystemen wordt gestuurd, bespaart de mogelijkheid voor onderhoudstechnici om onmiddellijk te zien wat er aan de hand is en waar, aanzienlijke tijd.

Figuur 1: Een architectuur van een slim pneumatisch concept

De tweede stapomvat simulatie, modellering en virtualisering van de persluchtsystemen en fysieke parameters. Dit niveau van diagnostiek omvat ook een reeks algoritmen die de software in staat stellen de werking van een systeem te controleren.

We mogen niet vergeten dat de analyse van de werking van pneumatische componenten, normaal kan worden gedaan met eindschakelaars en druksensoren.

De informatie over afgelegde afstand en snelheidsveranderingen kunnen bijvoorbeeld te wijten zijn aan verhoogde wrijving, lekken of veranderingen in toegepaste belastingen.

Een onverwachte daling van de snelheid kan leiden tot een daling van de productiviteit, terwijl een abrupte stijging kan leiden tot het breken van actuatoren of mechanische machineonderdelen.

Deze informatie kan worden gebruikt voor voorspellend onderhoud van het systeem, bijvoorbeeld voor het bestellen van reserveonderdelen, een betere planning van de onderhoudstijd om de stilstand van de machine te beperken. Deze informatie kan worden gelezen door elk apparaat op afstand, zoals een smartphone, door eenvoudigweg de QR-code voor het systeem in kwestie te lezen.

De tweede stap kan worden geïmplementeerd op machineniveau, maar ook voor een hele fabriek, waardoor de bewaking van persluchtsystemen mogelijk wordt.

Een geïntegreerd alarmsysteem en rapporten voor de onderhoudsmanager geven uitgebreide informatie over de belangrijkste KPI's van het systeem en zorgen voor stressvrij onderhoud.

Figuur 2: Voorbeeld van een digitale tweeling van het pneumatische systeem.

De derde stapvan monitoring omvat het verzamelen van enorme hoeveelheden gegevens, en de analyse en exploitatie daarvan, hetzij onmiddellijk op de fabrieksvloer, hetzij via big data-analyse en cloud computing. Dit kan worden gerealiseerd door gegevens op afstand naar een gecentraliseerd beheersysteem te sturen, of via de cloud met behulp van een gateway, naar operators die op elk moment kunnen zien wat er gebeurt en ondersteuning op afstand kunnen bieden.

Netwerkcommunicatie met inbegrip van draadloze en internettechnologieën die dienen om machines, werkproducten, systemen en mensen met elkaar te verbinden, zowel binnen de productie-installatie als met leveranciers en distributeurs, openen een nieuwe horizon voor nieuwe bedrijfsmodellen naar een duurzame toekomst toe.