Sicherung weltweiter Lieferketten durch globales Condition Monitoring   

„Krane dienen zum Heben von Lasten“, diese Aussage ist nur noch historisch zu sehen!  Krane sind heute zu Transportmittel und damit wichtige Komponenten in weltweiten Produktions- und Liefernetzwerken bzw.  von Industrie 4.0-Lösungen geworden. Dazu haben neue Entwicklungen sowohl auf Seiten der Krantechnik (Motoren, Bremsen oder Seilzüge) als auch bei Hard- und Software der zugehörigen Steuerungen beigetragen; einen entscheidenden Anteil liefert auch die moderne Kommunikationstechnik mit neuen Bedien-, Überwachungs- und Wartungskonzepten.

Kommunikation zwischen Kranen und Hebezeugen wird ein „Muss“  

Krane mit ihren n integrierten Hebezeugen sind „flurfreie Transporteinrichtungen“ für Materialien aller Art mit Einsatz in den produzierenden Industrien sowie der Logistik (Bild 1). Dort übernehmen sie Transportaufgaben in Fertigung, Lagerhaltung oder Kommissionierung. Zur Sicherstellung einer hohen Verfügbarkeit der Krane und damit der gesamten Netzwekfunktion werden neue Technologien gesucht, mit deren Hilfe Motoren, Antriebe, Bremsen oder Seilzügen möglichst in Echtzeit überwacht und zusätzlich durch vorbeugende Wartung langfristig betriebsfähig gehalten werden. können.

Das stellt die Hersteller von Kranen und Hebezeugen vor neue Herausforderungen, welche mit Schwerpunkt auf dem Gebiet der Kommunikationstechnik liegen. Es ist daher nachvollziehbar, dass es zu Kooperationen zwischen einschlägig erfahrenen Unternehmen kommt; ein Beispiel hierfür ist die erfolgreiche Zusammenarbeit des bekannt innovativen Hebezeug-Herstellers Stahl CraneSystems mit der Schildknecht AG, dem seit 30 Jahren tätigen Fachunternehmen für den Einsatz von Funktechnik in der industriellen Kommunikation.

Herausforderung und gemeinsame, nachrüstbare Lösung

Eine große Herausforderung bilden die weltweit verteilten Standorte der Krane bzw. Hebezeuge auch in entlegenen Regionen mit wenig ausgebauter Infrastruktur (fehlendes oder für die Kommunikation mit Maschinen geblocktes Internet) und/oder Mangel an gut ausgebildeten Fachkräften. Daraus folgt die Forderung der Kranbetreiber an die Hersteller, die ständig neu generierten Betriebsdaten der Krane bzw. Hebezeuge über eine global funktionsfähige Kommunikationsverbindung (Global Connectivity) an eine zentrale Plattform zur Auswertung durch Fachpersonal z. B. des Herstellers zu übertragen (Condition Monitoring), um von dort aus den sicheren Kranbetrieb einschließlich vorbeugender Wartung zu gewährleisten. Die gerätetechnische Lösung dieser Applikation durch Stahl CraneSystems erfolgte gemeinsam mit der Schildknecht AG als deren OEM-Partner unter Einsatz von Mobilfunk als der weltweit präsentesten Kommunikationstechnologie. Der Beitrag zur Lösung seitens Stahl CraneSystems war deren Hebetechnik-Steuerung SMC (Stahl Multi-Controller mit vielfachen Funktionen wie automatische Betriebsdatenerfassung, Lastkontrolle, Motormanagement, lastabhängige Geschwindigkeitsregulierung, Lastvorwarnung, Bremsenüberwachung und mehr. Alle diese für einen sicheren Kranbetrieb erforderlichen Informationen stehen am Kran vor Ort zur Verfügung.

Der Beitrag von Schildknecht bestand in der Anpassung von Hard- und Software des IoT-Gateways DATAEAGLE 7000 an diese Kransteuerung mit der Vorgabe, damit auch bereits installierte Systeme nachrüsten zu können. Dafür wurde das serienmäßige Gateway konstruktiv und softwaremäßig an die die SMC-Steuerung angepasst und an deren Frontseite auf eine dort vorhandene RS 232-Schnittstelle zur Übernahme der Daten aufgesteckt (Bild 2). Die übernommenen Daten werden vom Gateway vorverarbeitet und mittels seiner integrierten, global gültigen eSIMkarte über das vor Ort stärkste Mobilfunknetz (Unsteered Roaming) an die Schildknecht-eigene Device Cloud übertragen. Dort stehen die Daten zur Darstellung und Auswertung durch berechtigte Personen (Wartungsspezialisten) zur Verfügung. Die Stahl-Cloud (hcm.stahlcranes.com) dient als graphisches Interface für die Kunden und ruft die Informationen über eine RESTful API ab.

Weitere, von Schildknecht für die Gateway-Nutzer bereitgestellte Funktionen ermöglichen u. a. das Gerätmanagement durch z. B. Aufspielen von Updates oder Abrechnung der Mobilfunkkosten; diese Funktionen werden üblicherweise über das DATAEAGLE-Portal realisiert.

Erfolgreich für 4.0 ertüchtigt

Diese in enger Kooperation zweier Unternehmen entstandene Lösung zeigt, wie eine „klassische“ industrielle Applikation in kurzer Zeit zu einer Industrie 4.0- Lösung mit Datenkonzentration in einer Cloud hochgerüstet werden kann, vor Ort und auch nachträglich.

In der Stahl-Cloud (Bild 3) können Kranbauer, Kranbetreiber und Service-Dienstleister wichtige Daten und Funktionen einsehen: Betriebsdaten, Lastkollektivspeicher, Lastkontrolle, Motormanagement, Geschwindigkeitsregulierung, Lastvorwarnung, Bremsenüberwachung und anderes. Diese Informationen ermöglichen insbesondere die Einhaltung relevanter Vorschriften bezüglich Lebensdauer (maximale Anzahl von Hebezyklen) und Arbeitssicherheit sowie die automatische Benachrichtigung der Service-Dienstleister bei Auftreten von Störungen. Damit wird diese Neuentwicklung zur Grundlage für den zuverlässigen und sicheren Betrieb der weltweit installierten Hebe- und Krananlagen.