Digitalisierungs-Strategie

Von der analogen Pumpe zu digital-basierten Operations

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  • Der Condition Monitor CMU ist für alle mehrstufigen, Kreisel- oder Inline-Pumpen der CR-Pumpenbaureihe erhältlich und ist auch für ­bereits in Betrieb befindliche Pumpen einsetzbar. © Grundfos
  • Der Condition Monitor CMU zeigt präzise die Systemfehler auf, statt nur Datendiagramme zu liefern; der Betreiber erhält rechtzeitig ein klares Überwachungsergebnis. © Grundfos

Die analoge Pumpe steht bei Grundfos nicht mehr im Mittelpunkt, sondern die an den individuellen Kundenanforderungen orientierte spezifische Produkt-Konfiguration, ergänzt durch neuartige digital-basierte Geschäftskonzepte.

Pumpe 4.0 ist insbesondere ein Thema von Systemintegratoren, die eine Pumpe in ein Anlagenkonzept einzubinden haben – eine Zielgruppe, mit der der dänische Pumpenbauer in Zukunft noch mehr als heute zu tun haben wird. Für diese Systemintegratoren stellt Grundfos nicht allein Hardware bereit, sondern vermehrt bereits realisierte und bewährte Softwarelösungen. Ziel ist es dabei bspw., eine Indus­triepumpe in kürzester Zeit in ein BUS-System inte­grieren zu können – Programmierbeispiele kann sich der Systemintegrator aus dem Netz herunterladen.

Ganzheitlicher Systemansatz
Das Konzept der iSolutions dient als Basis: Integrierte Pumpenlösungen und flexible modulare Systeme, bestehend aus Pumpen, Motoren und Antrieben, Steuerungs- und Sicherungsmodulen sowie Mess- und Datenübertragungseinheiten. Es ist ein ganzheitlicher Systemansatz, bei dem mit intelligenter MSR-Technologie ausgerüstete Pumpen und Systeme an die Gegebenheiten der jeweiligen Infrastruktur (Trinkwasser, Abwasser, Kühlung, Heizung) angepasst werden können, um eine optimale Förderleistung, einen hohen Gesamtwirkungsgrad und ein Höchstmaß an Betriebssicherheit zu gewährleisten.
Funktechnik bzw. Ethernet-BUS machen die Pumpensysteme Industrie 4.0-ready. Auf diese Weise können smarte Pumpen spezifische Funktionalitäten ausführen, optional auch andere Prozessparameter über zusätzliche freie Schnittstellen mit überwachen.
Eine bemerkenswerte Funktionalität, die in einer Reihe von Pumpen verfügbar ist, bietet AutoAdapt: Diese Funktion sichert eine präzise Konfiguration der Anlage und damit maximale Energienutzung. Dazu analysiert die Pumpe kontinuierlich die Anlagenanforderungen auf Veränderungen und nimmt anschließend zur Sicherung der Gesamtanlageneffizienz eine Leistungsanpassung vor.
iSolutions verzahnt alle einzelnen Pumpenkomponenten ganzheitlich miteinander und ermöglicht es, diese über zentrale Kommunikationsmodule und über die Smartphone-App GO Remote gezielt zu verwalten.
Der smarte Umgang mit den generierten Daten, deren Analyse ist der weitaus wichtigere Teil der digitalen Transformation.

In Zukunft werden Industriepumpen noch mehr in der Lage sein, aus Erfahrungen zu lernen und auf dieser Basis zu handeln – Stichwort ‚Künstliche Intelligenz (KI).

Die IoT-Plattform
Die iSolutions-Cloud (GiC) ist eine vorgefertigte Online-Überwachungs- und Steuerungsplattform, die in Sekundenschnelle an Kundenbedürfnisse angepasst werden kann. Auf ihr sind derzeit für Kunden aus dem Industriesektor zwei digital-basierte Geschäftskonzepte (Digital Commercial Offerings) realisiert: Der Grundfos Condition Monitor und die Chemicals App. Betreiber aus dem Bereich Wasserwirtschaft finden innerhalb der Wastewater Networks spezifische Angebote wie „Instandhaltung“ „Fremdwassereintrag“ und „Hochwasserwarnung“.
Stellt sich die Frage, welchen konkreten Nutzen der Betriebsingenieur von solchen Lösungen hat? Sein Vorteil ist die vertiefte Transparenz und damit die höhere Verfügbarkeit der Anlage, verbunden mit einer verbesserten Produktivität. Auch Sicherheits- und Umweltschutzaspekte spielen eine Rolle – wer die relevanten Prozessparameter stets im Blick hat, vermeidet bzw. reduziert Fehler.
Gespeist werden neue iSolutions nicht nur vom F&E-Team des Herstellers sondern auch aus vielen spezifischen Lösungen, die zusammen mit Kunden erarbeitet werden und die anschließend als „Best Practices“ prinzipiell allen Betreibern mit ähnlicher Aufgabenstellung zur Verfügung stehen. So wurde z. B. mit Siemens eine Lösung entwickelt, wie die Datenübertragung zwischen Grundfos-Pumpen und einem Siemens-Prozessleitsystem durchgeführt werden kann.

Dosierung 4.0
Fehlanschlüsse von Gebinden an eine Dosierpumpe ziehen im harmlosesten Fall nur eine Qualitätseinbuße des Prozesses nach sich. Im schlimmsten Fall können jedoch gesundheitliche Gefahren entstehen, wenn z. B. die Gebinde von Säure und Chlorbleichlauge verwechselt werden (Chlorgasentstehung). Ebenso wäre es ein großer Mehrwert, den aktuellen Füllstand der Gebinde online und ohne teure Füllstandssensorik   überwachen und die Nachlieferung der Chemie in Abhängigkeit der Beschaffungszeit abstimmen zu können. Aber auch die Überwachung des Mindesthaltbarkeitsdatums der Chemie, Sperrung einer Charge im Feld oder Gefahren- und Sicherheitshinweise für den Gebindewechsler vor Ort standen oben auf der Wunschliste.
Aber auch um Chemiehändlern neue Geschäftsmodelle zu ermöglichen, kann durch exklusives Koppeln von Dosierpumpe und Chemie ein Kontraktmodell angeboten werden, während bei traditionellen Geschäftsmodellen ein Bonussystem angeboten werden kann.
Die Chemicals App sammelt Daten an der Verwendungsstelle (point of use) und kommuniziert via Mobilfunk oder WLAN mit der dazugehörigen Dosierstation in der iSolution Cloud.
Um ein Produkt an die Cloud anzubinden, ist eine einzigartige Seriennummer des Produktes für eine eindeutige Identifikation unabdingbar. Smart Digital DDA Dosierpumpen können neben ihrer eindeutigen Seriennummer auch weitere produktspezifische Informationen in die Cloud senden, wie z. B. die Produktbezeichnung, Bestellnummern von Wartungskits oder das Zeitintervall bis zur nächsten Wartung. Neben den produktspezifischen Informationen übermittelt die Pumpe auch aktuelle Betriebsparameter.
Über den eigenen Kommunikations-BUS können bis zu 10 Smart Digital DDA Dosierpumpen in Reihenverdrahtung an ein iSolutions-Cloudgate angebunden werden, das die bidirektionale Datenkommunikation per Mobilfunk oder Ethernet zwischen den Pumpen und der Cloud-Plattform ermöglicht. Kommt es kurzzeitig zu einer Kommunikationsunterbrechung, speichert das Cloudgate die Daten mehrere Tage zwischen, um diese bei Wiederherstellung der Verbindung nachträglich mit Zeitstempel nachzusenden. Selbstverständlich sind die Daten Ende-zu-Ende verschlüsselt, damit diese auf dem gesamten Transportweg nicht abgefangen oder verändert werden können.
Neben der Chemicals App für den Verwender, bietet Grundfos auch eine Install App für den OEM/Anlagenbauer an. Mit dieser App lässt sich das Cloud Gateway nur durch Scannen des QR Codes auf der Rückseite und der Auswahl des verbundenen Dosiersystems aus der internen Datenbank in Sekundenschnelle in Betrieb nehmen. An einer gleichzeitigen Parametrierung der Dosierpumpen (z. B. Dosiermenge, Tastensperre) wird momentan ebenfalls gearbeitet.
Die Chemicals App von Grundfos bietet also dem Betreiber implementierte Sicherheit (keine Verwechslung von Gebinden) ebenso wie dem Chemikalienhändler (Produkt-Rückruf, Produkt-Mindesthaltbarkeit, Produktbeo­bachtung).

Überwacht CR-Pumpen: Condition Monitor
Mit Hilfe des neu entwickelten Condition Monitors (GCM) kann der Betreiber den Betriebs­zustand von mehrstufigen CR-Pumpen überwachen und Prozessausfälle vermeiden. Der Monitor ist in industriellen Anwendungen wie in der Wasseraufbereitung, Temperierung und der Prozessindustrie, aber auch in der Gebäudetechnik und anderen verwandten Anwendungen einsetzbar.
Der Condition Monitor verfolgt den Betriebs­zustand der überwachten Pumpe und erkennt mögliche Systemfehler wie Lagerschäden, Unwucht oder Wasserschlag und erfasst auch schwer protokollierbare Bedingungen wie Trockenlauf und Kavitation, die bei der Pumpe zu starken Beschädigungen führen können. Der wesentliche Unterschied zu anderen Produkten auf dem Markt besteht darin, dass der CMU präzise die Systemfehler aufzeigt, statt nur Datendiagramme zu liefern; der Betreiber erhält rechtzeitig ein klares Überwachungsergebnis.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass der GCM nicht nur die Vibrationen einer Pumpe nachverfolgt, um Verschleißprobleme in Lagern aufzudecken. Die meisten Pumpenausfälle sind auf Prozessausfälle zurückzuführen. So kann ein Trockenlauf z. B. schnell zu einer Beschädigung der Wellenabdichtung führen. Das Gerät überwacht nicht nur die Funktionstüchtigkeit einer Pumpe, sondern auch sämtliche Faktoren, die zu einer schlechten System- und Pumpenleistung betragen.
Das Herzstück des GCM – ein kleiner intelligenter Sensor – wird an der Ablassschraube in der Motorlaterne montiert. Der Sensor misst eine Vielzahl wichtiger Leistungsdaten über das Erfassen von Vibrationen, Temperatur und Ultraschall. Neben einer Anzeige an der Pumpe selbst kann das Gerät an verschiedene Überwachungssysteme angeschlossen werden. Es verbindet sich drahtlos mit der ­iSolutions-Cloud und bietet Benutzern die Möglichkeit, die Einstellungen für Fernwarnungen anzupassen und eine Vielzahl von Grundfos-Diensten zu aktivieren. Die Anbindung an BUS-Systeme erfolgt ebenfalls über Standard-Kommunikationsprotokolle.

Optimierung für Abwasser-Infrastrukturen
Die iSolutions-Cloud für Wastewater Networks ist eine cloud-basierte Lösung, um den Betrieb und die Wartung im Abwassernetz zu analysieren und Optimierungspotenziale aufzuzeigen („datenpunkt-basierte Optimierung“). Wastewater Networks unterstützt das Anlagenmanagement, erhöht die Betriebssicherheit und senkt die Betriebskosten. Ergebnis: ein smartes Entwässerungsnetz. Wichtig mit Blick auf bestehende Systeme: Wastewater Networks ist herstellerunabhängig kompatibel zu allen vorhandenen Pumpstationen und kann ohne weiteres nachträglich eingebunden werden. Es liefert Wissen über das Geschehen im Netz, reduziert Betriebszeiten und hilft dabei die Effizienz zu steigern.

Schon heute auf Morgen vorbereiten
Es ist zwar nicht unbedingt immer erforderlich oder gar ratsam, gleich jede technische Neuentwicklung mit zu machen. Jedoch ist es empfehlenswert, für die kommenden technischen Möglichkeiten vorzusorgen, und bereits heute vernetzbare Komponenten zu verbauen und diese zu vernetzen. Dieser Aufwand dafür ist im Rahmen der Neuinstallation gering und überschaubar. Der zweite Schritt, die vernetzen Komponenten auf einem System aufzuschalten und die so gewonnen Daten zu nutzen, bleibt dann überwiegend nur noch ein Software-Thema.

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Schlüterstr. 33
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Germany

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