Wie man die OEE mit IO-Link® verbessert

Als offener globaler Standard für die bidirektionale serielle Kommunikation zwischen Sensoren und anderen Geräten bietet IO-Link eine vereinfachte Installation, eine automatische Parametereinstellung und eine erweiterte Diagnose. Da diese Systeme einen offenen Standard verwenden, können IO-Link-fähige Sensoren, Hubs, Master und andere Geräte in nahezu jedes Feldbus- oder Automatisierungssystem integriert werden.

IO-Link-Systeme haben viele Vorteile und Fähigkeiten, wie z.B. standardisierte Verdrahtung, Fernkonfiguration, einfacher Geräteaustausch, erweiterte Diagnose, Fernüberwachung und erhöhte Datenverfügbarkeit. Die Kombination dieser Fähigkeiten führt zu folgenden Ergebnissen:

• Senkung der Gesamtkosten
• Effizienteren Prozessen
• Besserer Maschinenverfügbarkeit
• Höhere Qualität der Ausgabe

Die Berechnung der Gesamtanlageneffektivität (Overall Equipment Effectiveness, OEE) wird durch Daten von IO-Link-Geräten unterstützt. Bei dieser Berechnung werden Verfügbarkeit, Leistung und Qualität berücksichtigt. Die Verfügbarkeit berücksichtigt Ereignisse, die die Gesamtlaufzeit verringern, insbesondere ungeplante Ausfälle. Bei der Leistung wird die Geschwindigkeit des laufenden Fertigungsprozesses berücksichtigt. Die Qualität bezieht sich auf Teile oder Produkte, die nicht den akzeptablen Standards entsprechen und verschrottet oder nachbearbeitet werden müssen, was zu Zeitverlusten führt.

Die Auswertung der OEE liefert verwertbare Erkenntnisse über die Quellen der Verschwendung in einem Fertigungsbetrieb. Um diese Verschwendung zu reduzieren und die OEE zu verbessern, muss man wissen, wo und wann Ineffizienzen auftreten, und zwar bis hinunter auf die Sensorebene. Der Zugriff auf Leistungs- und Laufzeitdaten von IO-Link-Sensoren und -Indikatoren ist unerlässlich für die Berechnung der OEE und die Bestimmung, wie die Effizienz von Maschinen, Prozessen und Menschen verbessert werden kann.

Es gibt viele Möglichkeiten, wie IO-Link-Geräte dazu beitragen können, den Betrieb kostengünstiger zu gestalten. Da IO-Link-Geräte serielle Signale senden, können sie standardmäßige ungeschirmte dreipolige M12-Kabel verwenden. Diese leicht erhältlichen Kabelsätze sind kostengünstig und schnell zu installieren und unterscheiden sich nur in der Länge. Durch die standardisierte Verkabelung werden außerdem Verdrahtungs- und Pinout-Fehler vermieden und die Installationszeit verkürzt.

IO-Link-Geräte sind für einen einfachen Gerätetausch konzipiert, der keine umfangreichen technischen Kenntnisse erfordert. Mit dem Data Storage Mode kann die Konfiguration des Sensorgerätes auf einem Port des IO-Link-Masters gespeichert werden. Wenn ein Sensor beschädigt ist, kann selbst ein ungeschulter Bediener den beschädigten Sensor schnell gegen einen neuen austauschen. Die richtige Gerätekonfiguration wird automatisch geladen, und der neue Sensor ist einsatzbereit. Es werden keine Handbücher, Konfigurationsunterlagen oder Firmware-Updates benötigt.

Eine weitere Kostensenkungsmaßnahme, die durch die IO-Link-Technologie möglich wurde, ist der Ersatz passiver Anschlussblöcke durch stapelbare, platzsparende IO-Link-Hubs. Diese Methode vereinfacht die Verbindungen, indem IO-Link-Signale an einen IO-Link-Master zurückgesendet werden, der alle Signale aggregiert und über eine einzige Ethernet-Verbindung an einen Schaltschrank ausgibt. Es reduziert Verdrahtung, Kosten, Installations- und Inbetriebnahmezeit, Komplexität und ermöglicht einen kleineren Schaltschrank. Hunderte von Einzelkabeln zu einem Schaltschrank können durch sechs Ethernet-Kabel ersetzt werden.

Benutzer mit vorhandenen Geräten können die Vorteile von IO-Link nutzen, ohne dass sie ihre Sensoren ersetzen müssen. Banner IO-Link-Konverter übernehmen Signale von Legacy-Geräten und wandeln sie für die Verwendung in einem IO-Link-System um. Dadurch erhalten die Betreiber Zugang zu Sensordaten, ohne dass sie teure und komplizierte Maschinen komplett umrüsten müssen.

IO-Link-Geräte sind in der Lage, Daten zu kommunizieren, auszutauschen und nahtlos in industriellen Netzwerken zu arbeiten, und bieten so tiefe Einblicke in den Zustand, die Zuverlässigkeit und die Produktivität von Maschinen.

Zunächst einmal können IO-Link-Geräte zum Lesen und Ändern von Geräteparametern aus der Ferne über die Steuerungssystemsoftware verwendet werden, was eine schnelle Konfiguration und Inbetriebnahme ermöglicht, die Zeit und Ressourcen spart. IO-Link-Sensoren können mehrere Rezepturen aufnehmen, die bei Bedarf schnell und dynamisch vom Steuerungssystem geändert werden können, z. B. bei einer Produktumstellung. So müssen beispielsweise bei einer Anlage, die Produkte unterschiedlicher Größe zu verschiedenen Zeiten verarbeitet, die Abstandsschwellen der Sensoren geändert werden, was sich leicht per Fernsteuerung bewerkstelligen lässt.

Während der Umschaltung schreibt der IO-Link-Master den neuen Schwellenwert in die Sensoren, ohne dass ein Bediener anwesend ist, um die Sensoren zu teachen. Dadurch wird die Sensorkonfiguration bei der Umstellung erheblich verkürzt, was die Ausfallzeiten reduziert und gleichzeitig die Produktivität und den Durchsatz erhöht. Außerdem können die Maschinen so eine größere Produktvielfalt aufnehmen.

Mit Hilfe von Echtzeit-Sensordaten können über die IO-Link-Kommunikation Alarme und vorausschauende Wartungsaufgaben eingerichtet werden. Sensoren wie der Q4X Laserdistanzsensor mit IO-Link liefern beispielsweise Daten zur Überschussverstärkung über IO-Link, die dazu verwendet werden können, zu erkennen, wann ein Sensor gereinigt werden muss (wenn sich Staub und andere Partikel auf der Sensorlinse ansammeln, nimmt die Überschussverstärkung ab). Es können Warnmeldungen eingerichtet werden, damit die Sensoren gereinigt werden können, bevor die Ablagerungen die Erkennungsfähigkeit beeinträchtigen. Probleme mit der Geräteverbindung werden ebenfalls in Echtzeit gemeldet, so dass sie umgehend behoben werden können. Bei Vorgängen mit vielen gruppierten Sensoren kann die Erkennungsfunktion von IO-Link den spezifischen Sensor anzeigen, der Aufmerksamkeit benötigt. Wenn der Sensor blinkt, kann er leicht identifiziert und das Problem schnell behoben werden.

Die Umstellung auf ein IO-Link-System kann die Art und Weise, wie Bediener und Maschinen unternehmensweit interagieren, erheblich verbessern, was zu höherer Kosteneffizienz, Prozesseffizienz und längerer Maschinenverfügbarkeit führt.