Herausforderungen von Zementwerken

Zement ist ein Baumaterial, das in großen Mengen benötigt wird, doch leider nicht auf Bäumen wächst. Er entsteht durch zahlreiche Schritte wie der Rohmaterial-Gewinnung im Steinbruch, der Materialaufbereitung, Herstellung von Rohmehl und Klinker und erhält schließlich seine endgültige Form in der Zementmühle. Dabei steht die Zementindustrie großen gesellschaftlichen Herausforderungen gegenüber: Sie muss nicht nur die hohe Nachfrage an Zement bedienen, sondern sich als Hauptverursacher von Treibhausgasen an neuen Umweltvorschriften orientieren und ihren enormen Energieeinsatz, den ihre Produktion erfordert, optimal managen.

Digitalisierung als Antwort auf die Herausforderungen für die Zementindustrie

Diesen Herausforderungen hat sich in Kooperation mit elunic ein mittelfränkisches Zementwerk gestellt. Der Fokus lag hier auf Digitalisierung: Seit der digitalen Abbildung seiner Prozessabläufe kann das Zementwerk seine wirtschaftliche Stärke und Konkurrenzfähigkeit auf dem wettbewerbsintensiven Markt langfristig sicherstellen.

In ihrer Zusammenarbeit spielten die Begriffe „Industrie 4.0“ sowie IoT eine entscheidende Rolle: Industrie 4.0 beschreibt die Verknüpfung von digitaler und realer Welt innerhalb der industriellen Produktion. IoT bzw. Internet of things (Internet der Dinge) umschließt dabei alle Technologien, die genau hier zum Einsatz kommen, damit die Maschinen virtuell miteinander vernetzt und über bestimmte Techniken miteinander kommunizieren können. Für das Zementunternehmen aus Mittelfranken war der Schritt zur digitalen Transformation seiner Produktion dahingehend so erfolgreich, da es durch elunics passgenaue Industrie 4.0- und IoT-Lösungen seine Prozessschritte zur Herstellung von Zement automatisieren und beschleunigen konnte. Als Folge kann der Zementhersteller seinen Baustoff nun in einer höheren Qualität produzieren, seine Produktionskosten reduzieren sowie gleichzeitig die Zufriedenheit seiner Kunden erreichen und den gesamten Herstellungsprozess nachhaltiger gestalten.

Optimierung der Zementproduktion durch Künstliche Intelligenz (KI)

Die größten Effekte der Digitalisierung konnte der mittelfränkische Zementhersteller bei seinen  sogenannten Vertikalrollenmühlen erzielen, denn sie sind die zentralen Maschinen innerhalb seiner Zementproduktionskette: Sie zerkleinern das für die Herstellung des Zements notwendige Rohmaterial für das Ofenmehl und mahlen unter Hinzufügung von Zusatzstoffen den im Ofen erzeugten Klinker. Dieser Prozess erfordert nicht nur enorm viel Energie, die Mühlen sind auch einem eklatanten Verschleiß ausgesetzt. Dem Zementwerk drohten Leistungsverschlechterung, unerwartete Stillstände sowie eine verkürzte Lebensdauer seiner Maschinen.
Aus diesem Grund war es wichtig, in einem ersten Schritt die optimalen Betriebsparameter dieser Mühlen zu identifizieren. Hierfür stattete elunic das Zementwerk mit modernsten Hardware- und Software-Lösungen aus, um Daten über jede einzelne Anlagenkomponente gewinnen und sie in der Cloud für die Datenanalyse nutzen zu können. Das mittelfränkische Zementwerk konnte nachfolgend für bestimmte Stellgrößen, wie Durchsatz, Verfügbarkeit, Qualität, Energieeffizienz und Laufruhe, Richtwerte vorgeben, welche durch kontinuierliches Lernen der künstlichen Intelligenz den Mühlenbetrieb an seinen optimalen Zustand heranführen und die dynamisch an sich ändernde Betriebsbedingungen angepasst werden konnten. So erreicht der Zementhersteller immer den optimalen Betriebspunkt seiner Vertikalrollenmühlen.

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IoT-Lösungen für die Anomalieanalyse in der Zementindustrie

Durch die intelligente, datenbasierte Regelung kann das Zementwerk in Mittelfranken nicht nur die individuellen, optimalen Leistungsbedingungen seiner Mühlen fein aufeinander abstimmen und so deren Leistung verbessern. Die neuen digitalen Lösungen haben auch Auswirkungen auf die Verfügbarkeit seiner Maschinen genommen. Der Zementhersteller ist nun in der Lage, durch intelligente Sensoren die Beanspruchungskollektive, die beim Mahlen des Rohmaterials und Klinkers auftreten, zu überwachen und bei Anomalien der Last entsprechende Alarme zu generieren. Die hierfür von elunic implementierten IoT-Technologien messen während des Betriebs die tatsächliche Belastung kontinuierlich und identifizieren auf Grundlade dieser Datenbasis in Echtzeit die Auslegungsgrenzen der Mühlen. Wird das mittelbayerische Zementunernehmen im Rahmen seiner Anomalieanalyse über Abweichungen der Maschinennutzung informiert, kann es lange, bevor es zu tatsächlichen Problemen kommt, schnell auf diese Anomalien reagieren. Die Vorteile für die Zementindustrie sind offensichtlich: Verringerung des Leistungsbedarfs der Mühlen, Vermeidung von Maschinenschäden und folgender, unerwarteter Stillstände sowie Verlängerung ihres Lebenszyklus. Die Daten geben weiter Aufschluss darüber, wann die Mühlen gewartet und welche Redundanzsysteme in diesem Fall eingeschaltet werden müssen sowie zu welchem Zeitpunkt ein Maschinenersatz notwendig werden wird (Predictive Maintenance).

elunic ist Ihr Partner für die Digitalisierung in der Zementindustrie

Seit über 15 Jahren entwickelt elunic passgenaue Industrie 4.0- sowie IoT-Lösungen und ermöglicht so die Vernetzung von Maschinen und Produktion von Maschinenbauern und -betreibern. Dadurch können Maschinendaten in Echtzeit erfasst und analysiert sowie Arbeitsprozesse digitalisiert werden.

Die Zementindustrie profitiert von der Digitalisierung innerhalb ihrer Produktionskette dahingehend, dass sie die Leistung, Verfügbarkeit und Lebensdauer ihrer Maschinen deutlich verbessern kann. Durch die Digitalisierung ihrer Anlagen erhalten Zementwerke die Möglichkeit, Produktionsstillstände zu vermeiden, Material und Energie zu sparen und den Austausch von Mühlen vorzeitig zu planen.

elunic begleitet Sie auf Ihrem Schritt der digitalen Transformation und unterstützt Sie dabei, Ihre Antriebssysteme intelligenter, effizienter und den Herstellungsprozess von Zement nachhaltiger zu gestalten. Sprechen Sie uns an!

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