Planungssoftware Engineering Base, Bild: Atlas Copco

Kaeser Kompressoren erstellt mit seiner Planungssoftware Engineering Base einen digitalen Zwilling der Druckluftanlage, mit dem auch die Strukturdaten für die übergeordnete Steuerung Sigmar Air Manager 4.0 erzeugt werden. Bild: Atlas Copco

Wer neue, revolutionäre Systeme erwartet, sollte nicht vergessen, dass bereits eine jahrhundertelange Technologieentwicklung bei der Pneumatik stattgefunden hat und dadurch hocheffiziente Produkte und Systeme entstanden sind“, erklärt Maximilian Waerder, Gruppenleiter Digitalisierung & Automatisierung am Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme (Ifas) der RWTH Aachen. Eine Weiterentwicklung der Pneumatik werde nicht zwangsläufig eine Disruption erzwingen, also ein radikales Re-Design, sondern sich schrittweise vollziehen.

Kompressoren, Bild: Atlas Copco
Bei dieser Beispielinstallation von Atlas Copco wurden die drehzahlgeregelten Kompressoren der Baureihe ZR 160 VSD+ verwendet (vorne) sowie eine übergeordnete Steuerung (nicht im Bild). Bild: Atlas Copco

Waerder hält es für möglich, dass sich durch die Vernetzung der Datenströme und die Einbindung heutiger Mensch-Maschine-Schnittstellen die manuellen Arbeiten zukünftig vereinfachen werden. Gleichzeitig könne die dezentrale Pneumatik eine interessante Ergänzung zu den bisherigen zentralen Lösungen sein. Durch individuelle Bereitstellung der pneumatischen Leistung vor Ort könnten Übertragungsverluste vermieden und gleichzeitig die Versorgung auf ihre spezielle Aufgabe hin optimiert werden. Hierfür bedarf es jedoch einer ganzheitlichen Wirtschaftlichkeitsbetrachtung. Vor allem in der Prozessautomation könnte eine dezentrale Versorgung für die zahlreichen Antriebe wirtschaftlicher sein, führt der Gruppenleiter aus.

Peter Saffe, Vice President Strategic Sales bei Aventics sieht für die Fluidtechnik große Chancen im Leichtbau und einer hohen Produktvarianz durch konfigurierbare Produkte. Gleichzeitig würden immer mehr elektronische Funktionen in die Komponenten integriert. So überwachen beispielsweise Zylinder Leckage- und Dämpfungsverhalten, Hydraulikventile protokollieren ihre Schaltvorgänge, Pumpen ermitteln ihre Lastkollektive.

Datenanalyse als Wettbewerbsvorteil nutzen

Aventics gibt schon heute durch dezentrale Datenanalyse Hinweise zur Optimierung des Prozessdrucks von Maschinen und Anlagen – sowohl in der Konzeptionsphase als auch im laufenden Betrieb. Smarte Pneumatik-Komponenten sollen helfen, die Maschinenverfügbarkeit zu erhöhen und den Energieverbrauch zu senken. Die Herausforderung dabei sei, so Saffe, die Daten so zu interpretieren, dass sie belastbare Vorhersagen liefern.

Erste Ergebnisse gibt es bereits: „Wir stellen heute schon fest, dass durch eine bessere Datenauswertung der Systeme auch neue Erkenntnisse über die Anwendungen einfließen. Im Einzelfall kann das zum Beispiel bedeuten, dass pneumatische Komponenten kleiner ausgelegt werden können und damit preiswerter werden und weniger Platz beanspruchen“, betont auch Wolf Gerecke, Director Strategic Product Management bei Aventics.

Bild: Atlas Copco

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle fördert Kompressoren und Druckluftstationen, wenn die Effizienz mit der Neuanlage deutlich gesteigert wird.

Helmut Bacht, Produktmanager öleingespritzte Kompressoren bei Atlas Copco

Künftig würden integrierte Software und entsprechende Kommunikationsanbindungen kaufentscheidend sein, denn mit ihnen erhält der Anlagenbetreiber smarte Funktionalitäten wie Plug-and-Run, dezentrale Datenanalyse, Selbstoptimierung und IIoT-Konnektivität für Ventilsysteme, elektropneumatische Druckregelventile oder Sensorik.  „Wir sehen heute schon, dass sowohl Maschinenbauer als auch Anlagenbetreiber vom zusätzlichen Wissen über das Systemverhalten profitieren und Weiterentwicklungen anstoßen“, so Gerecke weiter. Wenn man beispielsweise die Daten zum Druckverlauf und Durchfluss in Relation zum Kundenprozess richtig interpretiere, können auf dieser Basis Mehrwerte generiert werden, die zu neuen Geschäftsmodellen bei Komponentenherstellern, Maschinenbauern und Anwendern führen können. Dem stimmt Christian Geis vom Fachverband Fluidtechnik im VDMA zu: „Datenanalyse ist ein wichtiges Thema im Umfeld von Industrie 4.0. Daten sind wertvoll und können auf vielerlei Weise ausgewertet werden, was auch unterschiedlichste Geschäftsmodelle ermöglicht.“

Bild: Aventics

"So haben wir Energieberater bei unseren Kunden im Einsatz oder führen Leckagemessungen durch, mittlerweile auch mit der Möglichkeit, über Industrie 4.0 die Signale weiter zu geben und auszuwerten.“

Peter Saffe, Vice President Strategic Sales, Aventics

Um unnötige, riesige Datenmengen zu vermeiden, ist das Edge Computing eine sinnvolle Ergänzung zu den Cloud-Lösungen. „Beim Edge Computing können die Hersteller ihr spezifisches Know-how optimal einbringen, indem sie nur relevante und für den Betreiber hilfreiche Daten ausleiten“, so Geis weiter.

Das Problem dabei ist, dass die Vielzahl der heterogenen Anwendungen nicht sinnvoll miteinander verzahnt werden könne, gibt Maximilian Waerder zu bedenken. „Hier können Standardisierungen einen großen Beitrag leisten. Doch trotz vieler Bestrebungen mangelt es bis heute an einer wirklichen Umsetzung von Standardisierungsprozessen.“

Hier will das Ifas zusammen mit dem Institut für Angewandte Informatik (IAI) der TU Dresden in einem interdisziplinären Forschungsvorhaben den Nachweis erbringen, dass Funktionssteigerung durch Standardisierung machbar ist. Das Vorhaben wird durch den Forschungsfonds des Fachverbandes Fluidtechnik im VDMA finanziert. Dazu werden Klassen- und Merkmalsdefinitionen sowie Protokolle wie eClass, OPC UA et cetera in einer offenen Entwicklungsplattform implementiert, um so den Digitalisierungsprozess abzubilden und zu validieren.

Bild: Kaeser Kompressoren

Die Herausforderung der nächsten Jahre liegen bei der Kältetechnik, bei der Verwendung von Kältemitteln mit geringstem Global Warming Potential und bei der CO2-Reduzierung.

Wolfgang Hartmann, General Manager Marketing, Kaeser Kompressoren