Vernetzung, Bild: Adobe Stock/Sikov

Mit Vernetzung lässt sich in der Fertigung die Zuverlässigkeit und Planbarkeit steigern. Bild: Adobe Stock/Sikov

Schlagworte wie Digitalisierung und Industrie 4.0 begegnen uns heute auf Schritt und Tritt. Schaut man näher hin, ist die Deutung dieser Begriffe diffus. Schnell wird klar, dass unter diesen Überschriften viele Interpretationspfade zu finden sind. Einer davon ist die Vernetzung von Fertigungseinrichtungen. Damit soll vor dem Beginn der Produktion sichergestellt werden, dass für einen bestimmten Zeitraum oder eine gewünschte Stückzahl ungestört gefertigt werden kann.

Da in vielen Fertigungsbetrieben sowohl Hydraulik- als auch Schmiersysteme relevant sind, soll nachstehend beispielhaft beleuchtet werden, wie sich Basisinformationen zu Füllstand, Temperatur und der Filterüberwachung vor diesem Hintergrund darstellen beziehungsweise künftig angelegt sein könnten.

Bisherige Praxis überdenken

Füllstands- und Temperaturüberwachung,  Bild: Bühler Technologies
Geräte, die Füllstands- und Temperaturüberwachung vereinen, sparen Kosten sowohl bei der Bestellung und Lagerhaltung als auch bei der Montage. Bild: Bühler Technologies

Der Blick in die bisher gängige Praxis zeigt ein vielschichtiges Bild: Sowohl zur Füllstands- als auch zur Temperaturüberwachung findet sich alles, vom Schauglas und primitivstem Bimetallthermometer bis zu bidirektionalen, kontinuierlichen Kommunikationsstrecken über IO-Link. In der Filtration überwiegt die einfache Meldung des erschöpften Elementes.  Unternimmt man zum Beispiel für den Füllstand den Versuch einer statistischen Betrachtung der Ausrüstungsgrade, so ergibt sich folgendes Bild: Immer noch Schwerpunkt der gewählten Überwachungsfunktion ist der Trockenlaufschutz der Pumpe(n), meistens mit einer Vorwarnstufe, also zwei Schaltkontakten. Der Anteil der kontinuierlichen Überwachungssensoren nimmt zwar ständig zu, liegt aber geschätzt noch im letzten Viertel. In der Temperaturüberwachung kann man hingegen einen Rückgang der einfachen Grenzschalter zu Gunsten der kontinuierlichen Signale verzeichnen.

Hieraus lässt sich klar die vorhandene Priorisierung der Temperaturüberwachung gegenüber der Füllstandüberwachung erkennen, was bei einem temperaturabhängigen Konstruktionselement wie dem Hydraulik- und insbesondere dem Schmieröl nicht verwunderlich ist.

Betrachtet man das weitergehende Ausrüstungsfeld der Systeme, gibt es zwar einen steigenden Anteil an Kombinationsgeräten, aber immer noch eine große Vielfalt an Steckervarianten und Parallelverkabelungen. Auch der Blick in die einschlägigen Normen wie der DIN EN ISO 4413 bringt leider kaum erhellende Erkenntnisse darüber, welcher Pfad künftig die wahrscheinlich größte Zustimmung finden könnte.

In Ermangelung dieser Vorgaben sei folgende Überlegung zur Diskussion gestellt: Folgt man den besonders auf der letzten Hannover Messe im Bereich der Antriebstechnik häufig zu sehenden Slogans, wonach alle künftigen Komponenten kommunikativ, konnektiv und ähnliches sein müssen, kann man Füllstand und Temperatur konsequenterweise nur mittels kontinuierlicher Signale überwachen. Das an sich ist keine wirklich neue Erkenntnis, wenn man bedenkt, dass alle ölführenden Systeme schon immer das Risiko des Leckageschadens in sich bargen und infolgedessen die punktuelle Überwachung noch nie risikoadäquat war.

Vor dem sich nun neu aufbauenden Hintergrund einer gemäß Industrie 4.0 vernetzten Produktion tritt dieses Risiko jedoch an die zweite Stelle und die Informationen zur Verfügbarkeit einer Hydraulik- beziehungsweise Schmieranlage in den Vordergrund. Eine vernetzte Produktion kann nur dann funktionieren, wenn alle bereitgestellten Funktionsdaten signalisieren, dass das angestrebte Produktionslos sich in der gewünschten Zeit realisieren lässt. Der heute noch – auch in der ISO 4413 – im Fokus stehende Schutz der Pumpe stellt nicht mehr das primäre und einzige Überwachungsziel dar, sondern fällt künftig eher als Nebenprodukt der kontinuierlichen Signalisierung des Pegelverlaufs an.

Bei intelligenter Korrelation des Pegelsignals lassen sich nicht nur die Funktionsbereitschaft der Anlage erkennen, sondern auch schon bereits beginnende Abweichungen erfassen und im Sinne einer vorausschauenden Verfügbarkeitsanalyse (prädiktive Instandhaltung) interpretieren und gegebenenfalls vor Beginn des Produktionsloses beseitigen.

Ganz nebenbei ließen sich in größeren Produktionsanlagen über eine statistische Auswertung der Pegelverläufe Verbrauchsbilanzen und Verschleißhotspots generieren beziehungsweise erkennen und so eventuelle Forderungen nach einer erhöhten Umweltsicherheit erfüllen.

Zustandsüberwachung über die Temperatur

Ölfeuchtesensor, Bild: Bühler Technologies
Ölfeuchtesensor: Kontinuierliche Überwachung ist für ölhydraulische Systeme die beste Lösung. Bild: Bühler Technologies

Ebenso zwingend wie die permanente Signalisierung der Verfügbarkeit des Öls ist die kontinuierliche Meldung seiner aktuellen Betriebstemperatur. Infolge der temperaturabhängigen Veränderung der Öl-Viskosität und der damit verbundenen Relevanz für den individuellen Prozess, ist diese Information unverzichtbar. Sie bietet aber zusätzliche, für die Verfügbarkeit der Produktionsanlage essenzielle Daten.

So kann ein schleichender Temperaturanstieg darauf hindeuten, dass das Kühlsystem nicht mehr effizient arbeitet. Das kann seine Ursache in einer zunehmend verschmutzten Matrix eines Öl/Luftkühlers ebenso haben, wie im beginnenden Mangel an Flüssigkühlstoff oder fehlender Rückkühlkapazität. Ein relativ schneller Temperaturanstieg wiederum könnte ein Indiz für einen akuten Verschleißprozess sein. Darüber hinaus kann die lückenlose Dokumentation des Temperaturverlaufs als Beurteilungsparameter zur verbleibenden Nutzungsdauer des Öles herangezogen werden.

Anders als beim Füllstand, wo normalerweise die Visualisierung des Pegelstandes keine unmittelbare Sicherheitsrelevanz hat, kann es zum Schutze des Bedien- beziehungsweise Wartungspersonals sinnvoll sein, die aktuelle Temperatur auch vor Ort anzuzeigen.