Die Vorteile der Digitalisierung

Die Frage bleibt: Wo ist der größte Kundennutzen einer steigenden Digitalisierung? „Wenn Sie Daten aus dem Prozess haben wollen, brauchen Sie natürlich einen leistungsfähigen Was Fluid-Sensorik künftig können muss">Sensor. Sie müssen nicht nur einen Sollwert übertragen, Sie brauchen auch Informationen von internen Werten, und dafür braucht man zwangsläufig eine digitale Schnittstelle. Letztlich würde ich den Mehrwert von Industrie 4.0 so definieren, dass man die Möglichkeit hat, vorausschauend Veränderungen am System zu erkennen und entsprechende Wartung zu betreiben, was die Verfügbarkeit der Anlage erhöhen würde“, meint Georg Winkes. Rexroth-Experte Haack sieht den Nutzen so: „Ich bin klarer Verfechter von Industrie 4.0. Es geht um Vernetzung mit zwei Zielen: Produktivität hoch, Anlagenverfügbarkeit hoch und vielleicht noch Verbesserung der Qualität.“

In einer Hydraulikanlage sind schon heute viele Daten verfügbar: Wegsignale, Drucksignale, Volumenstrom, Tankfüllstand oder Filterverschmutzung. „Das Datensammeln wird zunehmen“, so Haack. „Allerdings nicht so, wie wir heute die Sensorik verbauen, das würde keiner bezahlen können. Ich bin überzeugt, dass Mikrosensorik in die Komponenten Einzug hält. Das heißt, dass kleine Drucksensoren sich bereits in den Strömungskanälen eines Ventils befinden.“

Allerdings bedeutet Industrie 4.0 ja auch, dass man kommuniziert und sich vernetzt. Es muss also vorstellbar sein, dass sich ein Ventil eines Herstellers A mit dem Drucksensor eines Herstellers B mit der Pumpe eines Herstellers C unterhält. „Da sind aus meiner Sicht noch ein paar Hausaufgaben zu machen“, betont Dr. Steffen Haack. „Es gibt im VDMA Arbeitskreise, die die dazu nötigen Protokolle definieren. Ich kann nur alle Hydraulikfirmen aufrufen, dort mitzumachen. Dort wird die Sprache definiert, die unsere Systeme in den nächsten Jahrzehnten reden.“

Georg Winkes von W.E.St. ist bezüglich neuer Sensoren etwas zurückhaltender: „Wenn man einen so übergreifenden Ansatz fährt und alle möglichen Signale generieren will, dann bekommt man ein unglaublich kompliziertes System. Man muss erstmal viel investieren, bevor man daraus einen Gewinn ziehen kann. Unser Ansatz wäre da ein anderer: Wir versuchen, aus dem, was wir schon haben, mehr auszuwerten. Wenn man ein Analogsignal, die Position eines Zylinders oder einen Druck, nicht nur als Istwert zur Rückführung für den Regler nutzt, dann kann man dieses Signal verwenden, um das System physikalisch zu identifizieren und die Plausibilität zu prüfen. Aus der Häufigkeit der Pulse einer Magnetspule und dem eingestellten Strom kann man ja auch noch andere Kenngrößen identifizieren, zum Beispiel den momentanen Spulenwiderstand, oder bei Schaltventilen: Hat das Ventil geschaltet oder nicht? Es gibt Informationen, die lassen sich gewinnen ohne dass man zusätzliche Sensorik braucht.“ Auf diese Weise, so Winkes, ließen sich weitergehende Diagnosefunktionen in bestehende Produkte hineinbringen. Wenn das Appetit auf mehr wecke und sich zugleich Feldbusschnittstellen mehr durchsetzten, könne man danach die große Lösung planen.

Dr. Steffen Haack von Rexroth ist hier anderer Meinung. Zwar sieht auch er den Weg der beschriebenen virtuellen Sensorik als gangbar, jedoch ist ihm das oft zu ungenau: „Wir haben eines der ersten wirklich funktionierenden Predictive-Maintenance-Systeme für die Hydraulik aufgebaut. Wir tasten heute Drucksensoren mit zehn Hertz ab. Aber um die Gesundheit der Anlage wirklich zu analysieren, müssen wir ran an das Herzstück, und das sind in der Regel Motor und Pumpe. Das heißt Rotationsmaschinen. Und bei denen sollten Sie den Körperschall, den Flüssigkeitsschall der Pumpe messen, also Vibrationen. Da ist man bei 50 Kilohertz, was unheimliche Datenmengen erzeugt. Die lassen sich mit Machine-Learning-Methoden analysieren. So sind wir heute in der Lage, Pumpenausfälle auf wenige Tage genau zu prognostizieren.“

Inbetriebnahmeassistenten, Machine Learning, eine Hydraulik, die genauso einfach zu installieren und bedienen ist wie eine Elektrik. Da stellt sich natürlich die Frage, ob es in Zukunft überhaupt noch Hydraulik-Spezialisten braucht? Hier jedoch sind sich die Experten einig: „Heute ist es relativ einfach, zumindest den Inbetriebnahmevorgang ohne wirklich tiefe Hydraulikkenntnisse zu erledigen“, so Dr. Steffen Haack. „Aber beim Thema Auslegung, Berechnung im Vorfeld, da braucht es Hydraulikkenntnisse, und zwar richtig gute.“ Das bestätigt auch Georg Winkes: „Natürlich braucht es Hydrauliker, um die Anlagen sauber auszulegen. Leider bekommen wir immer wieder mit, dass in der Systemauslegung grundlegende Fehler gemacht werden, die sich mit regelungstechnischen Maßnahmen nicht mehr beheben lassen.“ Wenn die hydraulische Eigenfrequenz zu niedrig liege, weil man Komponenten überdimensioniere, dann sei das ein konstruktiver Schwachpunkt. „Es gibt so einige Punkte, die scheinbar immer mehr in Vergessenheit geraten bei den Praktikern.“ Damit es aber wenigstens in der Phase der Inbetriebnahme zügig vonstatten geht, helfen bei W.E.St. und Rexroth heute Assistenten, die auf Knopfdruck 90 Prozent sauber parametrieren. Das ist doch schon mal etwas. Die Zukunft kommt eben auch in der Hydraulik an.