Moderne Anlagen sind hochkomplexe Systeme. Zahlreiche ihrer Parameter werden bereits heute überwacht – zumeist mit Ausnahme der Pumpen. Dabei sind sie häufig das Herzstück einer Anlage und somit ein entscheidendes Element in der Prozesskette. Ausfälle können deshalb zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten führen. In Bezug auf Wartungszeitpunkte oder einen Austausch mussten sich Anwender bis dato auf Erfahrungswerte verlassen. Insbesondere für pneumatische Doppelmembranpumpen konnten bisher kaum Betriebsdaten erhoben werden. Der Neuenkirchener Pumpenspezialist Timmer hat sich mit seiner IoT-Lösung Tim-IoT dieser Herausforderung gestellt. Sie ermöglicht das Auslesen und die statistische Auswertung umfassender Pumpendaten. Der Systemaufbau von Tim-IoT ist denkbar einfach: Die Pumpe muss zunächst über einen intelligenten Sensor verfügen, der seit dem 1. Mai 2021 bereits in den meisten Timmer-Doppelmembranpumpen standardmäßig integriert ist. Anschließend wird der Sensor mit der Tim-IoT-Smartbox verknüpft, die die Daten an die Cloud überträgt. Die Visualisierung und Auswertung der Daten erfolgen auf frei wählbaren Endgeräten wie etwa PC, Smartphone oder Tablet.
So einfach der Aufbau, so komplex die Technik im Inneren. Denn die Timmer-Lösung arbeitet besonders präzise: Jede Hundertstelsekunde wird ein Messpunkt gesetzt, also eine Information erzeugt. Im Gegensatz zum Vorgehen mittels Big Data, bei dem häufig sämtliche dieser großen Datenmengen übertragen werden, setzt Timmer auf Edge-Computing. Die Daten aus der Pumpe wertet das System vorab in der Tim-IoT-Smartbox aus, bündelt sie und sendet anschließend nur die wichtigsten Informationen in die Cloud. Das spart Ressourcen, indem der Datentransfer erheblich reduziert wird. Mit dem Einsatz des Edge-Computings gehen die Vorteile großer Datenmengen jedoch nicht verloren, im Gegenteil. Die Flexibilität der Lösung erlaubt Anwendern auch den Zugriff auf umfassende Statusberichte durch sogenannte Momentaufnahmen. Sie erzeugen eine 20-sekündige Aufzeichnung mit rund 2 000 Messpunkten. Tritt ein Fehler auf oder ein Schwellwert wird überschritten, speichert das System sogar die vollständigen Messdaten rückwirkend und benachrichtigt den Betreiber. Mithilfe dieser Funktion können Anwender Abweichungen hundertstelsekundengenau analysieren.
Individuelle Kontrolle
Wann eine Benachrichtigung erfolgen soll und welche Parameter besonderer Beobachtung bedürfen, ist individuell über die Benutzeroberfläche einstellbar. Anlagenbetreiber sind in der Lage, zahlreiche Toleranzen und Kausalitäten festzulegen und diese mit Benachrichtigungen bei Über- oder Unterschreiten bestimmter Werte zu versehen. Das betrifft zum Beispiel präzise Schwellwerte für eine Vielzahl an Parametern – unter anderem für Druck, Frequenz, Durchfluss und Frequenzverhältnis. Je mehr Werte definiert sind, desto engmaschiger ist das Überwachungsgitter für das Laufverhalten der Pumpe. Schlägt ein Wert über die festgelegte Toleranz aus, erhält der Betreiber unmittelbar eine Benachrichtigung. Darüber hinaus verfügt Tim-IoT über weitere nützliche Tools wie etwa eine Wartungsplanung, einen Wartungskalender sowie eine nutzerfreundliche Verwaltung von Serviceberichten und pumpenspezifischen Dokumentationen.
Timmer legt mit seiner Stand-alone-Lösung großen Wert auf Datenschutz, der auch von der Industrie explizit gefordert ist. Dieser Aspekt findet nicht nur Berücksichtigung in der Datenübertragungsmöglichkeit per separatem LTE-Router, der unabhängig vom Firmennetzwerk arbeitet. Es betrifft auch die Prozesse insgesamt: Das System erhält ausschließlich die Daten der Pumpe und hat darüber hinaus keinerlei Einblick in andere Parameter oder Prozesse. Anhand der reinen Pumpendaten kann Timmer zwar durch sich verändernde Informationen Hinweise darauf geben, dass es in der Prozesskette möglicherweise Fehler gibt. Das Gesamtbild, das für ein Verständnis und die Interpretation der gesamten Arbeitskette erforderlich ist, hat aber nur der Anwender selbst. Dennoch können selbst die reinen Pumpeninformationen bereits entscheidend sein, um Fehler aufzudecken und somit beispielsweise Produktionsstillstände zu verhindern.
Zuverlässiges Echtzeit-Monitoring
Mithilfe aussagekräftiger Daten können Anlagenbetreiber ihre Prozesse in der Praxis effizienter organisieren und fundierte Entscheidungen treffen. Parameter wie Pumpenfrequenz, Anzahl der Hübe oder Druckverläufe sind permanent sichtbar. Vorhersagen zum Verschleiß und Planungen von Instandsetzungsmaßnahmen werden deutlich präziser – das stellt die optimale Nutzung der Pumpen über die gesamte Lebensdauer sicher. Die statistische Auswertung der Betriebsdaten erleichtert zudem die Kalkulation von Betriebskosten und die Optimierung der Anlagennutzung. Denn häufig warten Betreiber alle Pumpen gleichzeitig, obwohl einige davon nur einen Bruchteil ihrer maximalen Laufzeit erreicht haben – das kostet langfristig bares Geld. Darüber hinaus minimiert die vorausschauende Wartung Stillstände und Schäden, während Prozessstabilität und Maschinenverfügbarkeit steigen. Mittels der Gesundheitsdaten wie dem durchschnittlichen Frequenzbereich, der Hubanzahl und den Betriebsstunden, lassen sich zudem präzise Rückschlüsse auf die notwendige Dimensionierung der Pumpe ziehen. Dabei müssen diese Werte immer in Relation zueinander betrachtet werden. Ist die Pumpe beispielsweise relativ neu, lief allerdings konstant im sehr hohen Frequenzbereich, dann sinkt nicht nur die Lebensdauer. Es ist zudem ein Indikator dafür, dass eine größere Pumpe für den Prozess mit hoher Wahrscheinlichkeit besser geeignet ist.
Spätestens die Corona-Pandemie hat deutlich aufgezeigt, dass das alte – aber in der Praxis noch häufig anzutreffende – Modell der handschriftlich festgehaltenen Pumpen- und Wartungsinformationen auf einem Flatterband echte Probleme verursachen kann. Hierzu ein konkretes Beispiel: Ein Timmer-Kunde wartet entlang seiner jahrelangen Erfahrungswerte halbjährlich seine Pumpen. Aufgrund der Corona-Pandemie und ihrer betriebswirtschaftlichen Folgen war seine Anlage jedoch nicht immer voll ausgelastet und stand sogar mehrere Tage still. Das machte seine Referenzdaten obsolet – sämtliche über die Jahre erarbeiteten Erfahrungswerte waren innerhalb weniger Monate dahin. Der Anlagenbetreiber weiß zwar, dass die Pumpe vor einem halben Jahr gewartet wurde. Wie viele Stunden sie seitdem im Einsatz war, weiß er aufgrund des unregelmäßigen Betriebs allerdings nicht. Dieser und weitere Praxisfälle verdeutlichen den Nutzen des Monitorings: Ist die Pumpe prozessrelevant, muss sie für einen sicheren und wirtschaftlichen Betrieb überwacht werden.
Timmer GmbH, Neuenkirchen
Autor: Frederic Engels
Verkaufsingenieur,
Timmer
