Bei der Herstellung von Zement werden rund 90 Prozent der Energie als thermische Energie benötigt. Bei deren Erzeugung geht der Anteil an fossilen Brennstoffen kontinuierlich zurück, sodass heute fast nur noch alternative Brennstoffe verwendet werden – wie etwa Altreifen, Kunststoffabfälle, Hausmüll oder nachwachsende Rohstoffe. Für eine hohe und gleichbleibende Produktqualität ist die exakte Einhaltung des vorgegebenen Brennprozesses entscheidend. Geregelt wird dieser über den Massenfluss, also die Menge und Qualität des zugeführten Brennmaterials. Entsprechend hoch sind die Genauigkeitsanforderungen bei den Mischungsverhältnissen und den zugeführten Materialmengen.
Die bis zu 200 Meter langen Zementdrehöfen laufen über Monate rund um die Uhr im Dreischichtbetrieb. Die Dosiertechnik muss hoch verfügbar sein. Die andernorts üblichen wöchentlichen Wartungsintervalle sind nicht möglich, was in der Vergangenheit häufig dazu geführt hat, dass Abweichungen zu spät erkannt wurden.
Dosierung genau überwachen
Abhilfe schafft das gravimetrische Schneckendosiersystem ODM-WeighTube der nordrhein-westfälischen Di Matteo Group. Die neuen Dosiersysteme waren von Anfang an standardmäßig mit einem Fernwartungsmodul von MB connect line ausgerüstet. Das zentrale Element ist eine Dosierschneckenwaage, die das Brennmaterial verwiegt und über die Regelung der Schneckengeschwindigkeit für einen gleichmäßigen Massenfluss sorgt. Dabei wird die aktuelle Dosiergenauigkeit regelmäßig überprüft. Bereits bei den kleinsten Abweichungen vom Sollwert informiert das System den Betreiber und den Anlagenhersteller Di Matteo. Mit weitergehender Diagnostik kann der Kundenservice von Di Matteo die technische Problemursache aus der Ferne eingrenzen und das Anlagenpersonal bei der Beseitigung unterstützen.
Störungen verhindern statt nur reagieren
Das oberste Ziel bei Di Matteo war die Etablierung eines proaktiven Services für die weltweit installierten Dosieranlagen. Es geht darum, Stillstände und Störungen zu verhindern, statt nur auf sie zu reagieren. Das funktioniert heute in zwei Stufen: Bei abweichenden Parametern wird zuerst das Anlagenpersonal informiert, um die Ursachen vor Ort zu suchen und zu beseitigen. Benötigt das Personal Unterstützung durch die Servicespezialisten von Di Matteo, können sie eine entsprechende Serviceleistung oder eine Reparatur in Auftrag geben. Der Support kann sich ohne Zeitverzögerung sofort an die Arbeit machen. Die Voraussetzung dafür ist, dass man auch aus der Ferne den exakten Anlagenzustand kennt. Dazu werden alle relevanten Daten kontinuierlich aus den Steuerungen der Dosieranlagen erfasst und ausgewertet. Hier kommen Steuerungen unterschiedlicher Hersteller zum Einsatz. Dabei haben die S7-300- und S7-1500-SPSen von Siemens einen Anteil von 80 Prozent an den installierten Systemen. Einzelne Anlagen sind auch mit Schneider Modicon oder Allen-Bradley RsLogix-Steuerungen ausgestattet.
Universell einsetzbare Industrierouter
Als Router kommen die Industrierouter mbNet von MB connect line zum Einsatz. Sie unterstützen die relevanten Schnittstellen und Protokolle von S7 ISO-on-TCP über Modbus-TCP Industrie-Routerbis hin zu MPI- und Profibus zur Anbindung älterer Komponenten. Die Anbindung an das Internet erfolgt zu einem großen Teil über das Mobilfunk-Netz, da hier keine komplexe Integration in das Netzwerk des Endkunden notwendig ist. Je nach Anwendungsfall werden auch die kompakte Router mbNet.mini eingesetzt. Die einzelnen Systeme werden zentral über das Remote-Service-Portal mbConnect24 verwaltet. Die Router sind in der Regel nicht dauerhaft in das Datennetz des Mobilfunk-Providers eingebucht. Wenn im Servicefall ein Zugriff notwendig ist, wird der Verbindungsaufbau über das Portal per SMS an den Router angestoßen.
Fernwartung und virtuelle Inbetriebnahme
Die Hauptanwendungsgebiete der Remote-Service-Infrastruktur von Di Matteo sind die Fernwartung während der Gewährleistungszeit sowie die proaktiven Wartungsdienste im Rahmen von Serviceverträgen. Dazu werden spezifische Anlagenparameter permanent erfasst und statistisch ausgewertet – und sowohl der Anlagenbetreiber wie auch Di Matteo werden über etwaige Fehlerzustände oder anstehende Wartungen informiert. Zudem konnten in den aktuellen Corona-Zeiten komplette Inbetriebnahmen – beispielsweise in Asien -vollständig aus der Ferne gesteuert und begleitet werden. Hierbei wurde das Anlagenpersonal vor Ort von einem Softwareentwickler von Di Matteo per Fernzugriff auf die Steuerung unterstützt. Ohne diese Möglichkeiten hätte die Inbetriebnahmen der Anlagen in dieser Zeit nicht stattfinden können.
Visualisierung und Machine Learning
Als weiteren Entwicklungsschritt wurden auf den Webservern der Router zwischenzeitlich entsprechende Dashboards zur schnellen Diagnose des Systems implementiert. Das ermöglicht den Servicemitarbeitern, per Smartphone über die Weboberfläche des Routers spezifische Variablen der Steuerung zu beobachten und zu ändern – ohne dass sie spezielle SPS-Kenntnisse oder gar Zugriff auf eine SPS-Programmierumgebung haben müssen. Im Rahmen der vorausschauenden Wartung (predictive maintenance) werden derzeit Lösungen erarbeitet, die eine komplexere Datenanalyse in den Anlagen voraussetzen. Hier bietet sich mbEdge an – eine EdgeComputing-Plattform für die Industrierouter mbNet auf Basis von Docker und Node-Red. Hier wurden erste vielversprechende Schritte zur Realisierung von prädiktiven Wartungsalgorithmen auf Basis von maschinellem Lernen gemacht.
Erfahrungen im Praxiseinsatz
Die Industrierouter sind bei Di Matteo weltweit in einer großen Stückzahl im Einsatz und – von einzelnen initialen Hürden beim ersten Verbindungsaufbau abgesehen – auch einfach und zuverlässig in der Handhabung. Das Management der unterschiedlichen Anlagen über das Portal mbConnect24 ist einfach und erfordert kaum Administrationsaufwand. Die Kundenreaktionen sind, insbesondere bei Kunden ohne Erfahrungen mit Fernwartung, zu Beginn eher zurückhaltend – doch spätestens nach der ersten erfolgreichen Fernwartungssitzung und der entsprechend schnellen Lösung des Servicefalls schwindet diese Skepsis. Es ist offensichtlich, dass alle Seiten von den Möglichkeiten der Fernwartung profitieren. Die durchschnittliche Zeit bis zur Lösung eines Servicefalls lässt sich deutlich reduzieren. Häufig sind nur einfache Parameteranpassungen notwendig, um das System wieder optimal zu betreiben. Die Kosten für Service und Wartung können niedrig gehalten werden, was für beide Seiten von Vorteil ist. Da die Di Matteo Group ihre Anlagen und Maschinen weltweit ausliefert, ist der Zugang zur lokalen Mobilfunkinfrastruktur teilweise eine große Herausforderung. In der Regel müssen vor Ort entsprechende SIM-Karten besorgt werden, die eine Langzeitfunktion haben. Die Integration der Anlagen in die Netzwerkinfrastruktur der Kunden – zur Herstellung einer Breitband-Internetverbindung – ist aufgrund der entsprechenden Sicherheitskriterien komplex und mit entsprechendem Abstimmungsaufwand verbunden.
Fazit
Wenn ein Kunde – egal auf welchem Kontinent der Erde – schnell eine Unterstützung bei einer aktuellen Anlagensituation benötigt, kann dies direkt nach Eingang der Störmeldung innerhalb von Sekunden online erfolgen. Die Di Matteo Group kann ihren Kunden überall auf der Welt einen 24h-Service an 365 Tagen im Jahr anbieten. Von Vorteil für Di Matteo ist auch, dass die Komponenten der Plattform von MB connect line eine große Varianz an Steuerungsplattformen und Anforderungen abdeckt. Das ermöglicht eine einheitliche Fernwartungslösung für alle Anlagen und Maschinen von Di Matteo. Auch der Altbestand ist nachrüstbar. Zuletzt war es seitens Di Matteo auch eine bewusste Entscheidung für einen Partner, mit dem die Kommunikation von Mittelstand zu Mittelstand unkompliziert, flexibel und auf kurzen Wegen umgesetzt werden kann.
