Smart Sensor „Sensoren wissen, wie die Mechanik tickt“

Warum ausgerechnet Smarte Sensoren den einfachen Einstieg in die Digitalisierung möglich machen, erklärt ABB-Produktmanager Tobias Schmidt im Interview mit konstrunktionspraxis. Und wie sie außerdem dafür sorgen, dass Konstrukteure Produkte entwickeln, die der Markt wirklich braucht.

konstruktionspraxis: Herr Schmidt, ABB bietet die ABB Ability Smart Sensoren als einfachen Einstieg in die Digitalisierung des elektrischen Antriebsstrangs an. Wie smart sind diese Sensoren?

Tobias Schmidt: Unsere Smart Sensoren sind cloudbasierte Sensoren, die direkt an Elektromotoren, aber auch Pumpen oder Stehlagern angebracht werden. Das ist tatsächlich smart, und zwar weil dahinter ein enormes Potenzial steckt. Die Daten, die diese Sensoren erfassen, lassen sich auswerten und interpretieren. Die Ergebnisse stehen dann Kunden und Anwendern in einfachen Dashboards über eine App oder ein Web-Portal zur Verfügung. Das heißt, die Diagnose komplizierter Maschinen wird teilweise relativ einfach. Und Wartung und Instandhaltung werden planbar.

Den Einstieg in die Digitalisierung ermöglichen die Smart Sensoren, weil sie beispielhaft und überschaubar alle relevanten Funktionen und Features bieten. Dazu gehören die Anbindung an die Cloud, eine App, aber auch intelligente Algorithmen. Damit können Anwender starten und erste Erfahrungen sammeln. Das ist die Philosophie.

konstruktionspraxis: Die Daten, die Sie über den smarten Sensor am Antrieb erfassen, wandern über ein Gateway in die Cloud. Wer wertet sie dort aus?

Tobias Schmidt: Wenn wir hier über die Cloud sprechen, handelt es sich in Wahrheit um einen ABB-Server. Dort sind Modelle und Routinen hinterlegt, die mit Hilfe von Algorithmen die Daten auswerten. Die Auswertung dieser Ergebnisse kann dann wiederum zum Beispiel die Instandhaltung übernehmen. Oder aber ein Dienstleister, der seinen Endkunden bei der Instandhaltung unterstützt.

konstruktionspraxis: Welche Daten werden erfasst?

Tobias Schmidt: Zunächst einmal sind das physikalische Werte, nämlich die Oberflächentemperatur und Schwingungen. Darüber hinaus erfassen wir weitere Werte, die später für die Berechnung notwendig sind. Dazu gehören die Motordrehzahl, die Leistungsaufnahme sowie die Frequenz. Hinzu kommen Werte wie Anzahl von Betriebsstarts oder die Betriebsdauer.

konstruktionspraxis: Wie profitiert der Maschinenbauer vom Einsatz dieser smarten Sensoren?

Tobias Schmidt: Maschinenbauer bauen im Laufe der Zeit typischerweise Elektromotoren unterschiedlicher Hersteller in ihre Maschinen und Anlagen ein, vielleicht fünf Jahre lang von Lieferant A, im Anschluss bei der nächsten Serie dann von Lieferant B; möglicherweise gibt es auch ein Sonderprojekt darunter, in das Spezifikationen des Endkunden eingeflossen sind. Das heißt, im Grunde lässt sich die Antriebskraft der einzelnen Maschinen gar nicht miteinander vergleichen. Die Idee ist nun, den einzelnen Motor für den Maschinenbauer transparent zu machen. So kann er zwei Rückschlüsse ziehen: Erstens kann er ein Servicemodell für den Endkunden entwickeln. Und zweitens – strategisch vielleicht noch wertvoller – lässt sich nach Auswertung der Daten viel über das Betriebsverhalten des Antriebs lernen, das dann wieder in Entwicklung und Konstruktion einfließen kann.

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So gelingt der einfache Einstieg in die Digitalisierung

konstruktionspraxis: Warum macht es so viel Sinn, vor allem den Antriebsstrang transparent zu machen?

Tobias Schmidt: Die Frage ist fast philosophisch (lacht). Der Antriebsstrang spielt eine Schlüsselrolle der Fertigung. Fällt er aus, steht meist die ganze Produktion. Daher sind Antriebe auch der Dreh- und Angelpunkt für die Instandhaltung. Darüber hinaus bieten Antriebe sehr große strategische Potenziale. Bei Millionen verbauter Antriebe schlummern riesige Energiespar-Potenziale. Viele von ihnen sind über- oder unterdimensioniert, allein schon weil sie zum Beispiel vor 30 Jahren gebaut wurden, sich der Output der Maschine aber längst geändert hat und die Maschine heute eigentlich viel mehr leisten sollte, als ursprünglich geplant. Das ist der Grund, warum so eine kleine smarte Lösung bei Antriebssträngen auch wunderbar den Einstieg in die Digitalisierung mitmacht.

konstruktionspraxis: Um die relevanten Daten zu erfassen, gibt es auch andere Lösungen, zum Beispiel über den Frequenzumrichter. Warum hat sich ABB entschieden, Sensoren einzusetzen?

Tobias Schmidt: Dafür gibt es zwei Gründe. Der erste ist: Es gibt einfach sehr viele Motoren, die direkt am Netz laufen und gar keinen Umrichter haben. Der Bedarf für eine Lösung direkt am Motor ist also groß. Und der zweite Grund: Bei Elektromotoren bewegen Sie sich in der Welt der Mechaniker, bei Frequenz­umrichtern in der der Elektriker. Für den deutschen Markt kann ich sagen, dass diese beiden Welten – angefangen bei der Ausbildung – sehr unterschiedliche Philosophien und Herangehensweisen pflegen. Mit einer einfachen Auswertelösung, die den Mechanikern zeigt, wie die Mechanik gerade tickt, lässt sich viel mehr anfangen, als Daten aus der teilweise etwas verschlosseneren Welt der Elektriker zu interpretieren.

konstruktionspraxis: Gibt es weitere Digitalsierungsangebote von ABB über den Einsatz der Smart Sensoren hinaus?

Tobias Schmidt: Mit ABB Ability haben wir eine integrierte Industrial-Internet-Plattform und Cloud-Infrastruktur. Sie hat einen entscheidenden Vorteil: Wir erschlagen unsere Kunden nicht gleich mit einem übermächtigen System, sondern betrachten den Prozess der Digitalisierung realistisch. Man muss kleine Schritte machen, auch vor dem Hintergrund, dass nicht alle Maschinenbauer den großen Geldbeutel haben. Darüber hinaus fragen viele Kunden nach der Möglichkeit, die Auswertungen und Ergebnisse mit den eigenen Strukturen zu verbinden. Der nächste Integrationsschritt besteht also darin, Schnittstellen anzubieten und Daten zu teilen – genau das machen wir möglich. Wir passen uns damit der Realität an, statt unseren Standard durchzusetzen.

Auch ABB ist unter anderem Komponenten-Hersteller und liefert Antriebslösungen für Maschinen und Anlagen. Die Integration in bestehende Systeme geschieht zum Beispiel über API-(Application-Programming-Interface-)Technologie. Ein Chemiepark-Betreiber dagegen, der seinen Kunden vor Ort Instandhaltung als Dienstleistung anbietet, dockt die Daten der Smart Sensoren an unserer Plattform an. Wir haben den Vorteil, dass wir unsere Expertise, die in den Algorithmen steckt, weiterhin ausbauen und organisieren können. Unser Kunde bekommt regelmäßig optimierte Auswertungen. Wir haben also ein Konzept, das von der Komponente bis zur vollständigen Integration reicht. Das unterscheidet uns von so manchem Wettbewerber.

konstruktionspraxis: Wie geht die Entwicklung der Smart Sensoren weiter?

Tobias Schmidt: Gerade ist die Nachfolge- und Premiumversion des Smart Sensors für Motoren und Pumpen auf den Markt gekommen. Hier wurde vor allem die Software weiterentwickelt. Bei den Smart Sensoren für die Stehlager bleibt es bei der Basisvariante, also einem Sensor, den man aufschraubt. Perspektivisch bieten wir also in Zukunft eine Basis- sowie eine Premiumtechnologie an. Interessant ist, welche Funktionen im Hintergrund laufen. Berichte und Auswertungen werden komplexer, es kommen Statistiken dazu, die Vergleichbarkeit der Daten steigt – das erhöht den Mehrwert für den Anwender.

konstruktionspraxis: Vielen Dank Herr Schmidt!

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