Benzinger - Gedigitaliseerde draai- en freesmachines
Zodat precisiemachines nauwkeurig blijven
Benzinger vertrouwt op naadloze digitaliseringsoplossingen van ifm
Al meer dan 100 jaar staat de naam Benzinger voor uiterst nauwkeurige draai- en freesmachines van Duitse makelij. Met ongeveer 170 werknemers op het hoofdkantoor in Pforzheim bedient het middelgrote bedrijf veeleisende sectoren zoals lucht- en ruimtevaart, hydrauliek, gereedschapsmakerij en de juwelenindustrie. De basis voor succes is een hoge mate van verticale integratie, modulaire machineconcepten en oog voor het grote geheel.
"We denken niet in machines, maar in oplossingen", vat Steffen Krämer, expert voor draaibanken bij Carl Benzinger GmbH, samen. "We willen onze klanten altijd de beste oplossing bieden." Om dit te bereiken, vertrouwt het bedrijf in Pforzheim op een hoog niveau van interne productie. Van mechanische en elektrische engineering tot productie, deels op eigen machines, tot assemblage, kwaliteitsborging en procesimplementatie, Benzinger voert alle stappen in eigen huis uit.
Precisie en duurzaamheid door traditie
Deze holistische benadering komt ook tot uiting in het modulaire ontwerp van de machines. Verschillende modellen kunnen flexibel worden aangepast aan de eisen van de klant en de toepassingsscenario's. Componenten zoals uitslageenheden, draaitafels of hoonmodules voor de precisiebewerking van boringen worden nauwkeurig geselecteerd en gecombineerd tot een oplossing op maat. Maar of het nu standaard of op maat is: De focus ligt altijd op maximale precisie. "Onze klanten zijn als het ware op zoek naar het “Mijn” in het onderdeel", legt Krämer uit. "Wij realiseren deze eis van de hoogste maatnauwkeurigheid door een zeer stijf en duurzaam mechanische ontwerp."
IO-Link: Gevestigde industriestandaard
Naast precisie en kwaliteit richt Benzinger zich steeds meer op digitale dienstverlening en procesbewaking. Het bedrijf vertrouwt op sensortechnologie en IO-Link-oplossingen van ifm. IO-Link, de open standaard voor eenvoudige bidirectionele, digitale datacommunicatie tussen sensoren en actuatoren, werd ontwikkeld door ifm en andere automatiseringsspecialisten en is inmiddels een begrip in de industriële omgeving. Sinds de marktintroductie in 2009 zijn er al meer dan 50 miljoen nodes van deze point-to-point infrastructuur geïnstalleerd.
IO-Link biedt verschillende voordelen die Benzinger in eigen voordeel en in het voordeel van haar klanten kan gebruiken. "Met IO-Link krijgen we al veel opties in het mechanische en elektrische ontwerp die niet mogelijk zouden zijn met conventionele bedrading. Dankzij de gedecentraliseerde data-infrastructuur kunnen we bijvoorbeeld compacter bouwen en de benodigde hoeveelheid bekabeling verminderen," zegt Krämer.
Afbeelding 1: De hoge mate van productie van Benzinger machines garandeert de vereiste hoge precisie.
Afbeelding 2: Sensoren zoals deze stromingssensoren dragen bij aan een nauwkeurig inzicht in de conditie van een Benzinger draaibank.
De sensorgegevens worden snel verzameld via veldgeschikte IO-Link masters. Aangezien de sensoren worden bedraad en aangesloten op de IO-Link-master via gestandaardiseerde M12-connectoren, is een onjuiste aansluiting uitgesloten. De IO-Link master bundelt vervolgens de meetwaarden en stuurt deze via een veldbus of Ethernet door naar de PLC en het IT-niveau. De gegevens zijn dus zonder verdere inspanning beschikbaar voor zowel de machinebesturing als voor data-analyse op IT-niveau. Sensordata wordt daarom niet langer uitsluitend gebruikt voor de daadwerkelijke procesbesturing, maar kuan worden opgewaardeerd tot informatie en worden gebruikt voor procesanalyses en onderhoudsplanning.
Benzinger gebruikt deze optie bijvoorbeeld bij het monitoren van de spindels. "We produceren de spindels zelf. De geïnstalleerde trillingssensoren leveren ons waardevolle informatie over de kwaliteit en robuustheid van de spindels direct uit het veld." De verkregen inzichten worden vervolgens direct verwerkt in de verdere ontwikkeling van de belangrijkste componenten.
Efficiëntie en gezondheid van de machine altijd in de gaten houden
Een ander steeds relevanter onderwerp is conditiebewaking, die ook nauwkeurig en continu wordt uitgevoerd met behulp van sensorgegevens. "Onze klanten vertrouwen op een hoge machinebeschikbaarheid," zegt Krämer. Om de onderhoudsbehoefte van de draai- en freesmachines voortdurend in de gaten te houden, wordt de gezondheid voortdurend bewaakt aan de hand van een groot aantal datapunten: Continue trillingsanalyse helpt om onbalans onmiddellijk te identificeren en zo schade aan de machine en kwaliteitsverlies op het werkstuk te voorkomen. De koeling van de spindel wordt bewaakt door stromingssensoren. Aangezien de temperatuur van het medium ook via IO-Link wordt overgedragen, kan de effectiviteit van de koeling en dus de efficiëntie van de spindelkoeling worden geëvalueerd. In een tweede koelcircuit, dat wordt gebruikt om het gereedschap en het werkstuk te koelen, controleren niveausensoren of er voldoende koelsmeermiddel aanwezig is.
"De energie-efficiëntie van processen wordt steeds belangrijker voor onze klanten," zegt Krämer. "Daarom gebruiken we persluchtmeters om de toevoer naar het proces nauwkeurig te registreren. Op deze manier zorgen we ervoor dat de perslucht zo efficiënt mogelijk wordt gebruikt." De elektrische output in kilowatt en kilowattuur wordt ook continu geregistreerd en geanalyseerd. Een toename van het stroomverbruik kan ook wijzen op de behoefte aan onderhoud.
Data-analyse en onderhoud op afstand met het cloudgebaseerde IIoT-platform ifm moneo
Deze schat aan informatie geeft een zeer goede indicatie van de gezondheid van de machine. Via ifm's edgeGateway en LTE-router worden de gegevens overgebracht naar de cloudversie van moneo, het IIoT-platformvan de automatiseringsspecialist Bij Benzinger wordt het merendeel van de gegevens verzonden via de IO-Link-structuur. Daarnaast kunnen andere data-aanbieders zoals machinebesturingssystemen of energiemeters, vuia de optionele data-interface ifm Agent aan moneo worden gekoppeld.
Met moneo kan de gebruiker centraal gegevens van machines en systemen verzamelen en analyseren, en op basis van de verkregen informatie acties ondernemen. In de cloudversie is dit zelfs mogelijk vanuit meerdere locaties. Dit betekent dat het trillingsgedrag van pompen, motoren, spindels of ventilatoren gemakkelijk kan worden bewaakt om storingen door lagerschade of onbalans te voorkomen. Proceswaarden zoals temperatuur, niveau, druk, flowsnelheid en elektrisch energieverbruik kunnen ook centraal worden bewaakt met moneo. Als het gedefinieerde tres-hold wordt overschreden, wordt de gebruiker automatisch gewaarschuwd. Meer diepgaande, AI-ondersteunde data-analyse is ook mogelijk via de moneo IIoT-Insights add-on. Dankzij de Remote Connect-functie kan de machine zelfs op afstand via moneo worden uitgevoerd.
"In de moneo-cloudomgeving kan de klant in één oogopslag op het dashboard zien of er voldoende koelsmeermiddel beschikbaar is en of er ander onderhoud nodig is", zegt Krämer. De eindklanten van Benzinger hebben echter niet altijd het personeel beschikbaar voor continue data-analyse en de bijbehorende onderhoudsplanning. "Veel klanten geven ons daarom op afstand toegang tot hun machines voor onderhoudsdoeleinden. Vervolgens maken we verbinding via de Remote Connect-functie van moneo, zodat we in overleg met de klant processen kunnen optimaliseren of onderhoudsmaatregelen kunnen voorstellen."
Gegevens van het besturingssysteem vergroten de analysemogelijkheden
"Als je dan de gegevens van het machinebesturingssysteem toevoegt, zoals het geval is bij Benzinger, die eveneens via de ifm Agent tool in moneo worden opgenomen, krijg je een compleet beeld van de machinestatus. Dit zorgt voor de best mogelijke kwaliteit van conditiebewaking en verbetert ook de kwaliteit van het proactieve serviceaanbod, wat uiteindelijk een positief effect heeft op de machinebeschikbaarheid en proceskwaliteit," zegt Christoph Schneider, Vice President Product Management bij ifm.
Vanaf de IO-Link master (midden links) en de evaluatie-eenheid voor trillingssensoren (rechtsonder) worden de gegevens via de edge gateway (rechtsboven) naar de cloud verzonden.
Alle machinedata is duidelijk weer te geven en te analyseren via het moneo dashboard.
Conclusie
De integratie van digitalisering en automatisering in de productieprocessen heeft Benzinger in staat gesteld om de efficiëntie te verhogen en tegelijkertijd de kosten te verlagen. Door gebruik te maken van geavanceerde sensortechnologie en data-analyse kunnen potentiële problemen in een vroeg stadium worden herkend en verholpen voordat ze tot grote storingen leiden. Dit helpt niet alleen om de levensduur van de machines te verlengen, maar ook om de productiviteit en winstgevendheid voor klanten te maximaliseren.
