Lean Solution Schlanke Automatisierung: Lean Solution für nachhaltige Konstruktion

In der Industrie wird der Ruf nach energieeffizienter, ressourcenschonender Fertigung immer lauter. Einen Beitrag hierzu kann das intelligente Kommunikationssystem SmartWire-DT von Eaton leisten. Beispiele aus der Praxis zeigen, dass Maschinen- und Anlagenbauer mit SmartWire-DT im Sinne der Lean-Solution-Philosophie Verschwendung vermeiden.

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Der Druck auf Konstrukteure, nachhaltige Lösungen zu präsentieren, steigt stetig. Es geht vor allem darum, Verschwendung zu vermeiden, Ressourcen zu schonen und Energie zu sparen – egal ob durch verringerten Materialeinsatz, vereinfachte Prozesse, reduzierten Arbeitsaufwand oder optimierten Energieverbrauch.

Bei der Bewältigung dieser Herausforderung unterstützt Eaton Konstrukteure mit seiner Lean Solution-Strategie auf Basis des intelligenten Kommunikationssystems SmartWire-DT. Bei konsequenter Anwendung dieser Strategie, die durchgängig auf Vereinfachung und Verschlankung in der Automatisierung setzt, lassen sich entlang der gesamten Wertschöpfungskette Einsparungen erzielen – von Design über Konstruktion, Inbetriebnahme und Wartung bis zu zukünftigen Erweiterungen.

Ressourcen und Geldbeutel schonen

Der ganzheitliche Lean-Solution-Ansatz umfasst die drei Themenkomplexe Lean Connectivity, Lean Automation und Lean Power. Verbindendes Element ist stets Eatons Basistechnologie SmartWire-DT, ein zukunftsweisendes Kommunikationssystem für Industrieschaltgeräte im Schaltschrank und in der Peripherie. Mit diesem lässt sich die aufwendige und fehleranfällige Punkt-zu-Punkt-Steuerverdrahtung von Komponenten wie Schaltgeräten, Sensoren und Aktoren mit der zentralen Steuerung ersetzen.

Da die Technologie Datenleitung und Spannungsversorgung vereint, ermöglicht sie außerdem die einheitliche Kommunikation der Teilnehmer untereinander. Dadurch, dass alle SmartWire-DT-Teilnehmer direkt über die grüne Leitung mit einfachen Steckverbindern angeschlossen werden können, ist eine deutliche Reduzierung des Aufwands für Verdrahtung, Test und Inbetriebnahme möglich – dies fällt bei Eaton unter den Begriff Lean Connectivity.

Mit Lean-Automation-Systemen entfallen ganze Geräteebenen

Der Begriff Lean Automation steht für weniger Komponenten und geringen Engineering-Aufwand. Die I/O-Ebene ist in die Schaltgeräte wie Motorschutz, Motorstarter, Softstarter, Frequenzumrichter oder Leistungsschalter integriert, die nun direkt mit Eatons HMI/PLCs kommunizieren.

Da letztere als singuläre Einheit alle Steuerungs-, Visualisierungs- und Datenmanagementaufgaben handhaben, werden nun schlanke Automatisierungslösungen möglich, die gleichzeitig schneller und einfacher zu projektieren sind. Mit diesen Lean-Automation-Systemen entfallen ganze Geräteebenen wie die zentrale SPS mit I/O-Baugruppen und die damit verbundenen Anschaffungs- und Wartungskosten.

Ein weiterer Baustein der Lean Solution ist eine verbesserte Daten- und Energietransparenz. Sind die Aktoren über SmartWire-DT verbunden, lassen sich dank der Lean Power genannten Lösung die Verbrauchswerte jederzeit zuverlässig ermitteln und anzeigen. Das erleichtert die Wartung und Fehlerdiagnostik, hilft aber auch, die Abläufe zu optimieren, um beispielsweise Stromspitzen zu vermeiden.

Dies wird möglich, da jedes angeschlossene Funktionselement – etwa ein Motorstarter – über eine eigene Adresse für die Diagnose verfügt. Zusätzlich optimieren lässt sich der Energieverbrauch durch den Einsatz eines Mess- und Kommunikationsmoduls für Leistungsschalter und Lasttrennschalter NZM3-XMC-MB. Dieses stellt alle relevanten „Energie-Informationen“ einer Anlage bzw. eines Produktionsprozesses bereit und schafft damit die erforderliche Transparenz, um Energieverbrauch sowie Netzqualität zu analysieren, diese in späterer Folge zu optimieren und so Kosten zu senken sowie die Umwelt zu schonen.

Nachhaltigkeit in der Praxis

Was Lean Connectivity für den Anwender bedeuten kann, zeigt z.B. ein Projekt der Firma Schaltanlagen Gormanns aus Mönchengladbach. Diese hat kürzlich eine Sortieranlage mit 250 Antrieben für Förderbänder, Pumpen und Lüfter realisiert. Die Einsparungen, die sie hier in der Verkabelung erzielen konnte, sind bemerkenswert: „Für uns hat sich der Verdrahtungsaufwand auf ein Achtel verringert. Die Querverdrahtung haben wir dank SmartWire-DT von gut 1 km auf 50 m minimiert, den Verkabelungsaufwand für die Befehlsgeräte an den Maschinen um ca. 40% gesenkt“, so Geschäftsführer Christian Gormanns.

Minda Industrieanlagen, Spezialist für Pressenanlagen für die Produktion von Brettschichtholz aus Minden, ist die Senkung des Material- und Zeitaufwands ebenfalls ein wichtiges Anliegen. Für eine hydraulische Pressanlage, die von bis zu sechs dezentralen Pulten aus bedient wird, sind in jedem Pult viele Komponenten zu integrieren: eine HMI/PLC mit Touch-Display sowie 10 bis 60 Befehls- und Meldegeräte. Allein zum Verdrahten der Sensorik erfordert ein einzelnes Pult bei konventionellem Aufbau 3 bis 18 Stunden. Mit SmartWire-DT reduziert sich für Minda alleine dieser Arbeitsaufwand um über 60%.

Auch der Verpackungshersteller Huhtamaki Nederland setzt zur Verbesserung der Nachhaltigkeit seiner Produktionsprozesse auf Lean Solution von Eaton. Mithilfe des Mess- und Kommunikationsmoduls für Leistungsschalter und Lasttrennschalter NZM3-XMC-MB wird der Energieverbrauch bei einzelnen Produktionsschritten dokumentiert.

Dank des intelligenten Strommessmoduls können die Bediener nun den Stromverbrauch direkt einsehen und kontrollieren, ebenso die Istwerte für Strom, Spannung und das Verhalten des Leistungsfaktors cos phi. Diese lassen sich mit den vorher kalkulierten Werten abgleichen. Auf diese Weise können die Bediener bei Bedarf Anpassungen oder Optimierungen im System vornehmen.

Integrierte Automatisierung in einer vernetzten Welt

Um die Effizienz und die Nachhaltigkeit von Fertigungsprozessen zu erhöhen, setzen Konstrukteure zunehmend auf dezentrale, vernetzte Automatisierungskonzepte. Diesem Trend trägt Eaton Rechnung, indem das Unternehmen sukzessive weitere Automatisierungskomponenten in sein intelligentes Kommunikationssystem integriert. Ein gutes Beispiel hierfür ist das neue kommunikationsfähige und intelligente Motor Control Center iMCC für die xEnergy Niederspannungsverteiler von Eaton. Im iMCC ersetzt SmartWire-DT die komplette Steuerverdrahtung innerhalb der Einschübe sowie die Verdrahtung zur übergeordneten Steuerung.

Dadurch reduziert sich der Verdrahtungsaufwand erheblich und darüber hinaus lassen sich – auch dank innovativer Schaltgeräte wie dem elektronischen Motorschutzschalter PKE – nun wesentlich detailliertere Informationen aus den Einschüben zur übergeordneten Steuerung übermitteln. Diese erweiterten Diagnoseinformationen erlauben eine vorausschauende Wartung (Condition Monitoring) und eröffnen Anwendern damit die Möglichkeit, rechtzeitig einzugreifen und Stillstandszeiten von Anlagen zu minimieren.

Extrem gute Wahrnehmbarkeit

Auch die neuen Signalsäulen lassen sich in SmartWire-DT einbinden. Die Standardausführung SL7 und die kleinere Variante SL4 in 40-mm-Durchmesser zeichnen sich durch extrem gute Wahrnehmbarkeit, verbesserte Funktionalität und ein markantes Erscheinungsbild für ein modernes Maschinendesign aus. Anlagenbetreiber können somit Systemzustände und Fehler schneller erkennen bzw. rechtzeitig vorbeugen.

Werden die Signalsäulen an die intelligente Datenübertragung mit SmartWire-DT gekoppelt, lässt sich deren Effizienz noch weiter steigern. Mit ihrer Vorwarnfunktion sind Signalsäulen ein wichtiger Bestandteil des integrierten Lean-Solution-Konzepts, da sie frühzeitig Informationen bereitstellen, die es dem Bediener ermöglichen, Störungen einer Maschine im Vorfeld zu vermeiden und so die Verfügbarkeit von Anlagen zu erhöhen. (hö)

Eaton stellt auf der SPS IPC DRIVES aus: Halle 9, Stand 371

* Burkhard Balz, Eaton, Global Industrie Segment Direktor, Maschinenbau

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