Krane sind aktuell auf dem Weg, eine wichtige Komponente in Produktions- und Liefernetzwerken zu werden und damit wesentliche Inhalte der Industrie-4.0-Vision zu erfüllen. Dazu haben neue Entwicklungen auf Seiten der eigentlichen Krantechnik wie bei Motoren, Bremsen oder Seilzüge ebenso beigetragen wie bei deren Steuerung durch Hard- und Software. Einen wichtigen Anteil an dieser Entwicklung hat auch die moderne Kommunikationstechnik mit neuen Bedien-, Überwachungs- und War-tungskonzepten.

Krane und darin integrierte Hebezeuge sind flurfreie Transporteinrichtungen für Materialien aller Art mit bevorzugtem Einsatz in den produzierenden Industrien sowie der Logistik. Da sie dort Aufgaben in Fertigung, Lagerhaltung oder Kommissionierung übernehmen und somit ein wichtiges Element in der Fertigungskette darstellen, werden neue Methoden bzw. Technologien gesucht, um wichtige Betriebsparameter fortlaufend und möglichst in Echtzeit überwachen und deren Funktion durch vorbeugende Wartung sicherstellen zu können.
Damit stehen die Hersteller von Kranen und Hebezeugen vor neuen Herausforderungen hinsichtlich der Kommunikationstechnik. Es ist daher nachvollziehbar, dass es zu Kooperationen zwischen einschlägig erfahrenen Unternehmen kommt. Ein Beispiel hierfür ist die Zusammenarbeit des Hebezeug-Herstellers Stahl CraneSystems mit Schildknecht, dem seit 30 Jahren tätigen Fachunternehmen für den Einsatz von Funktechnik in der industriellen Kommunikation.

Herausforderung: Globalität

Eine Herausforderung bilden die weltweit verteilten Standorte der Krane bzw. Hebezeuge auch in entle-genen Regionen mit wenig ausgebauter Infrastruktur (fehlendes oder für die Kommunikation mit den 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 zu übertragen (Condition Monitoring), um von dort aus – auf Basis der übertragenen Daten – den sicheren Kranbetrieb einschließlich vorbeugender Wartung zu gewährleisten.
Dieser Herausforderung hat sich kürzlich auch Stahl CraneSystems gestellt. Bei der Lösung spielte auch die komplexe Wertschöpfungskette einer hierfür typischen Krananlage eine Rolle: Stahl CraneSystems liefert seine hochentwickelten Hebezeuge an Kranbauer, die diese beim Endkunden vor Ort an einem Kran installieren. Den Service für der Hebezeuge übernimmt dann in der Regel ein externer, fachlich kompetenter Dienstleister.

Anpassung des IoT-Gateways an die Kransteuerung

Die gerätetechnische Lösung dieser Applikation durch Stahl CraneSystems erfolgte gemeinsam mit Schildknecht als OEM-Partner unter Einsatz von Mobilfunk als weltweit präsentester Kommunikati-onstechnologie. Der Beitrag zur Lösung seitens Stahl CraneSystems war deren Hebetechnik-Steuerung SMC mit vielfachen Funktionen wie automatischer Betriebsdatenerfassung, Lastkontrolle, Motormanagement, lastabhängige Geschwindigkeitsregulierung, Lastvorwarnung, Bremsenüberwa-chung und mehr. Alle diese für einen sicheren Kranbetrieb erforderlichen Informationen stehen am Kran vor Ort zur Verfügung.
Der Beitrag des Funkspezialisten Schildknecht zur gemeinsamen Entwicklung bestand in der Anpas-sung von Hard- und Software des IoT-Gateways Dataeagle 7000 an die Kransteuerung mit der Vorga-be der Nachrüstbarkeit an die bereits weltweit installierten Systeme. Als Lösung wurde das serienmäßige Gateway konstruktiv und softwaremäßig an die die SMC-Steuerung angepasst und an deren Frontseite auf eine dort vorhandene RS232-Schnittstelle aufgesteckt (RMC, Remote Multi Controller), über welche es die Daten aus der Steuerung übernimmt.
Diese modulare Lösung ist sowohl für Neuanlagen wie auch zur Nachrüstung von Anlagen im Feld bestens geeignet. 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 berechtigten Personen wie Wartungs-spezialisten die Daten zur Darstellung und Auswertung zur Verfügung. Die Stahl-Cloud 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 unter ande-rem das Gerätmanagement durch zum Beispiel Aufspielen von Updates oder Abrechnung der Mobil-funkkosten. Diese Funktionen werden üblicherweise über das Dataeagle-Portal umgesetzt.

In wenigen Wochen zur Cloud-Lösung

Nach wenigen Wochen Entwicklungszeit durch Schildknecht konnte Stahl CraneSystems die funktions-fähige Lösung auf der Logimat 2019 in Stuttgart vorstellen. 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 können Kranbauer, Kranbetreiber und Service-Dienstleister wichtige Daten und Funktionen einsehen: Betriebsdaten, Lastkollektivspeicher, Lastkontrolle, Motormanagement, Ge-schwindigkeitsregulierung, 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.