Druckluft: Heute liegt der Fokus auf einer ganzheitlichen Betrachtungsweise

Die Vision, die Realität wird

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  • Planen, umsetzen, betreiben, optimieren: Moderne Konzepte bieten für alle Lebens­zyklen des Druckluftsystems eine Lösung.© Kaeser
  •  Dank der maschinenübergreifenden Steuerung Sigma Air Manager 4.0. können Daten in Echtzeit übertragen und ausgewertet werden © Kaeser.
  • Dank des Serviceangebots der vorausschauenden Instanthaltung wird Druckluftversorgung noch sicherer und wirtschaftlicher.© Kaeser
  • Dipl. Betriebswirtin Daniela Koehler,  Pressesprecherin,  Kaeser Kompressoren
  • Dipl.-Ing. (FH)  Erwin Ruppelt,  leitender Projektingenieur, Kaeser Kompressoren

Vor zwanzig Jahren wurden die ersten Kompressoren mit Industrie-PC’s ausgestattet. Mit dem Ziel die Druckluftversorgung effizienter und zuverlässiger zu machen. Dies war und ist eine der Grundvoraussetzung dafür, dass heute Dienstleistungen wie vorausschauende Wartung überhaupt möglich sind.

Den technischen „Gesundheitszustand“ der Druckluftanlage vorherzusehen und einzuschreiten, bevor ein Problem auftritt, so  in etwa lässt sich die Dienstleistung der vorausschauenden Wartung (Predictive Maintenance) beschreiben.
Wartungen, die nicht mehr intervallbezogen, sondern bedarfsorientiert durchgeführt werden – vor 30 Jahren wäre das kaum vorstellbar gewesen.
Der grundsätzliche Anspruch, der dahinter steht, ist klar: Druckluft soll als einer der wichtigsten Energieträger in der Industrie am besten zu 100 % verfügbar sein. Im Idealfall so kostengünstig wie möglich.
Ein hehres Ziel, das schon immer im Vordergrund aller Bemühungen und Entwicklungen der vergangenen Jahre steht. Vieles, das dabei schon lange in den Köpfen der Ingenieure und Spezialisten vorhanden war, ist allerdings erst heute umsetzbar, nachdem auch die Entwicklung im Bereich der modernen Datenübertragung einen Sprung nach vorn gemacht hat.
Die Idee der Überwachung einer Druckluftstation ist nicht neu. Bereits vor 30 Jahren, als z. B. bei dem Druckluftsystemanbietern wie Kaeser Kompressoren die ersten Industrie PCs Einzug in die Kompressoren hielten und Betreibermodelle wie Contracting erstmals auf den Markt kamen, gab es den Bedarf, eine Station auch so direkt wie möglich zu überwachen. Damals beschränkten sich die technischen Möglichkeiten dafür allerdings noch auf die Übertragung der Meldungen mit Telefon-Modem.
Erst seit wenigen Jahren sind nun IT-Lösungen auf dem Markt, die es erst ermöglichen, die großen Datenmengen, die bei der Überwachung einer Druckluftstation anfallen, in Echtzeit zu übertragen und zu analysieren. Das macht nicht nur Smart Engineering möglich, sondern holt auch Dienstleistungen wie Predictive Maintenance (vorausschauende Instandhaltung) und bedarfsorientiertes Anlagenmanagement auf den Plan, die wiederum dazu führen, dass sich die Life-Cycle-Kosten eines Druckluftsystems um bis zu 30 % reduzieren können.

Planen und Implementieren
Der Weg zu einer Druckluftstation, die nicht nur heute optimal, sondern auch fit für die Zukunft und Industrie 4.0 ist, beginnt dabei ganz klassisch mit der Bestandsaufnahme bzw. der Planung. Während früher von Hand analysiert, gezeichnet und mit Hilfe von unterschiedlichen Medien umgesetzt wurde, ermöglichen es heute Techniken wie Smart Engineering, dass alle Daten sofort digitalisiert werden und von der Analyse, über die Planung bis letztendlich zur individuellen Programmierung einer maschinenübergreifenden Steuerung auf einen einzigen Datensatz zurückgegriffen werden kann.
Diese Art der Erfassung erzeugt einen sogenannten digitalen Zwilling der später tatsächlich vor Ort vorhandenen Gegebenheiten. Ist die Station dann gebaut, ist der Zwilling das Ebenbild der Station und alle Daten können immer wenn notwendig aktualisiert werden.
Die Möglichkeit, die Komponenten einer Druckluftstation untereinander zu vernetzen und mit Hilfe einer maschinenübergreifenden Steuerung bedarfsorientiert zu betreiben, gibt es schon länger. Diese Entwicklung hat bereits zu einer großen Effizienzsteigerung bei der Druckluftversorgung geführt. Früher wurde bei Steuerungen nur an die Regelung der Kompressoren selbst gedacht, heute umfasst dieses System alle wesentlichen Komponenten einer Druckluft-Station. So können in der Zwischenzeit auch unter anderem Druckluftaufbereitungsgeräte, Drucklufthalte­systeme, Kondensatableitungs- und -aufbereitungssysteme oder alle Peripherie­geräte wie z. B. Lüftung, Kühlwasserpumpen oder Wärmerückgewinnung, mit in die Überwachung und Steuerung eingebunden werden.

Betreiben
Um größere Datenmengen zu transportieren, wurden die früher üblichen Profibus-Verbindungen durch Ethernet-Verknüpfungen ersetzt. Es ist dafür zwar noch kein Standard in der Branche festgelegt, aber es zeichnet sich bereits deutlich ab, dass der künftige Standard Ethernet-basiert sein wird.
Voraussetzung für eine Echtzeitübertragung und auch für die Nutzung von Dienstleitungen wie Predictive Maintenance ist, dass die Komponenten der Station selbst mit einer entsprechenden Sensorik ausgestattet sind und das die Station über eine maschinenübergreifende Steuerung wie dem Sigma Air Manager 4.0 verfügt. Dieser ist der Knotenpunkt und die zentrale Schaltstelle. Ohne ihn ist Predictive Maintenance nicht möglich, da er zum einen die Komponenten des Druckluftsystems überwacht und steuert und zum anderen die Daten an das Datencenter des Betreibers kommuniziert.
Im Datencenter des Betreibers werden die Daten sofort analysiert und auf Unregelmäßigkeiten überprüft. Kommt es zu einer Abweichung von den regulären Abläufen, gibt es sofort eine Meldung. Speziell für diese Anwendung entwickelte Algorithmen, die durch ein umfangreiches Know-how und langjährige Erfahrung gestützt werden, ermöglichen es, vorausschauend zu agieren. Das heißt, ein eventuell sich abzeichnendes Problem kann schon erkannt werden, bevor es auftritt.
Da Kunden unterschiedliche Bedürfnisse haben, gibt es auch verschiedene, jeweils passend zugeschnittene Dienstleistungs-Angebote: Ein Modell (wie bspw. Sigma Air Utility von Kaeser), baut auf die bereits vorhandenen Contracting-Lösungen auf und sieht vor, dass der Kunde sich um nichts kümmern muss. Die gesamte Verantwortung bleibt beim Betreiber. Der Kunde zahlt – ähnlich wie bei Wasser oder Strom – nur die Druckluft, die er verbraucht. Das schont seine finanziellen Ressourcen, die er stattdessen für sein Kerngeschäft einsetzen kann.
Ein weiteres Modell (Sigma Smart Air) ist für diejenigen Kunden zugeschnitten, die Eigentümer und Betreiber der Station sind. Was Service und Verfügbarkeit betrifft, sind sie jedoch quasi genauso sorgenfrei wie die diejenigen, die sich für eine Contracting-Lösung entscheiden, denn der Betreiber übernimmt die komplette Betreuung. Nach Einschätzungen und ersten Erfahrungen von Kaeser sind mit diesem Modell für den Kunden bei den Servicekosten Einsparungen von bis zu 30 % möglich.

Anlagenmanagement
Neben der direkten Service-Komponente gibt es noch weitere Vorteile. So ist dank der neuesten technischen Entwicklungen nun auch ein viel effizienteres Anlagenmanagement möglich, als dies in der Vergangenheit der Fall war. Anhand der Daten aus der maschinenübergreifenden Steuerung lässt sich z. B. auch der Reservegrad einer Druckluftversorgung ersehen. Dieser sagt aus, wann der Bedarf eines Betriebs so gestiegen ist, dass eine Anpassung der Druckluftversorgung notwendig werden würde oder aber es lässt sich ablesen, ob in der Produktion möglicherweise Leckagen vorhanden sind, die unnötige Kosten verursachen. All dies trägt ebenfalls dazu bei, die Druckluftversorgung insgesamt effizienter, wirtschaftlicher und sicherer zu machen.

Von der Komponentenlösung zum Gesamtkonzept
Insgesamt hat die Drucklufttechnik damit in den vergangenen dreißig Jahren einen deutlichen Sprung nach vorn gemacht. Stand früher die Ausrichtung auf einzelne Komponenten im Vordergrund, so liegt heute der Fokus auf einer ganzheitlichen Betrachtungsweise. Natürlich müssen die Komponenten an sich auch effizient und auf dem neusten Stand der Technik sein, doch erst das Zusammenspiel über alle Komponenten hinweg, aber auch über alle Beteiligten hinweg ermöglicht es, Einsparpotentiale bei der Drucklufterzeugung wirklich zu heben.

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Kaeser Kompressoren GmbH
Carl-Kaeser-Str. 26
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Telefon: +49 9561 6400
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