Wie Predictive Maintenance die Verfügbarkeit von Anlagen sichert

Die vorausschauende Wartung (Predictive maintenance) ermöglicht, was sich viele Anlagenbetreiber wünschen: Die Reduzierung von ungeplanten Maschinenstillständen auf ein Minimum. Denn Reparaturen werden schon ausgeführt, noch bevor der Schaden entstanden ist. Was wie Zeitreise klingt, ist heute schon machbar: Durch IIoT lässt sich ein Anlagenausfall verhindern!

Denn bei vorausschauender Wartung erfassen Sensoren ständig den Betriebszustand der Maschine, und zugehörige Software wertet die Daten aus. Drohende Maschinenschäden kündigen sich in der Regel durch Abweichungen von den Standardwerten an. Das können zum Beispiel zunehmende Vibrationen oder Abweichungen beim Öldruck, der Viskosität des Öls, der Temperatur oder Strömungsgeschwindigkeiten von Luft oder Flüssigkeiten sein. Werden Grenzwerte überschritten, veranlasst die Software geeignete Gegenmaßnahmen. Das kann zum Beispiel der Austausch eines Bauteils oder ein Öl- und Filterwechsel sein. In der Folge gibt es nur noch eingeplante Wartungen und ein Anlagenausfall durch Maschinenschäden kann verhindert werden.

Das Konzept der vorausschauenden Wartung basiert auf drei Prozessen, die ständig in einer Dauerschleife ablaufen:

1. Messung

Alle Komponenten, die einen Ausfall des Systems verursachen können, werden ständig überwacht. Dafür identifizieren die Entwickler die entscheidenden Parameter und platzieren die entsprechenden Sensoren. Die Sensorsignale können sowohl langsame Drifts als auch kurze Peaks enthalten. Im Betrieb übertragen die Sensoren die Messwerte an einen auswertenden Computer. Der befindet sich für einfache Weiterverarbeitung am besten in der Cloud. Zeitkritische Signale können bei Bedarf vorverarbeitet werden („Edge Computing“).

2. Prognose

Eine Software für vorausschauende Wartung verknüpft die Ergebnisse früherer Auswertungen mit den Signalen der beobachteten Maschine. Daraus ergeben sich Prognosen für wahrscheinlich bevorstehende Maschinenzustände:

• Wird eine Komponente wahrscheinlich bald ausfallen?
• Was wird der Grund für den Ausfall sein?
• Bis wann sollte die Reparatur zur Vermeidung eines Ausfalls ausgeführt werden?

Diese frühe Prognose ermöglicht, sich anbahnende Schäden oder erhöhten Verschleiß frühzeitig zu unterbinden. Die Wartung dafür kann auf Termine gelegt werden, an denen die Maschine ohnehin aus anderen Gründen stillsteht. Überraschende Produktionsausfälle mit all ihren negativen Folgen werden so mit hoher Wahrscheinlichkeit vermieden.

3. Optimierung

Messungen und Prognosen liefern Hinweise auf Verbesserungspotentiale bei den Prozessen. Diese Methode ist bekannt als Fehler-Ursachen-Analyse. Sollten etwa einzelne Belastungen der Anlagen zu hoch sein für das Material, wäre über eine Veränderungen von Prozessparametern nachzudenken. Oder es sind einzelne Maschinenelemente den gegebenen Einflüssen nicht gewachsen.

Die vorausschauende Wartung ist eng verknüpft mit dem Prinzip von Industry 4.0. Denn genau wie die Industrie 4.0 basiert sie auf der Erfassung von Maschinenzuständen mit Sensoren und der Auswertung von Datenströmen in Echtzeit. Nur, dass die Analyse und Optimierung in diesem Fall nicht auf den Prozess, sondern auf die Maschine oder Anlage selbst gerichtet ist. Aus diesem Grund wird die vorausschauende Wartung oft als erste Stufe zur umfassenden Digitalisierung und Vernetzung der Industrie verstanden.

Zu den ersten Anwendern der vorausschauenden Wartung gehören Betreiber von Windkraftanlagen. Dort ist Predictive Maintenance zunehmend Standard. Bei solchen Anlagen lassen sich Reparaturen durch die große Höhe und die oft abgelegenen Standorte weder einfach noch schnell durchzuführen. Wird ein Problem frühzeitig erkannt, können die Betreiber jedoch Reparaturen ohne langen Anlagenstillstand in die Wege leiten.

Wie Nutzer und Hersteller von vorausschauender Wartung profitieren

Das Konzept der vorausschauenden Wartung wird auch in anderen Branchen wie dem Maschinen- und Anlagenbau zunehmend genutzt. Ein Beispiel sind zentrale Industriekompressoren. Diese Anlagen haben eine Schlüsselfunktion in Betrieben, die druckluftbetriebene Maschinen und Werkzeuge nutzen. Der Hersteller Boge überwacht bei seinen Anlagen bei Kunden im laufenden Betrieb. Verschlechtern sich wichtige Parameter, warnt die Software die Betreiber vor einem drohenden Ausfall. Rechtzeitig eingeleitete Maßnahmen können dann einen teuren Anlagenausfall verhindern.

Von Vorteil ist das Konzept der vorausschauenden Wartung außer für die Anwender auch für die Hersteller von Maschinen und Anlagen. Denn die können die Überwachung von Anlagen bei Kunden als eigenständige Dienstleistung anbieten. Dies ist attraktiv für die Anwender, solange die Kosten für die vorausschauende Wartung im Vergleich zu den Ausfallrisiken tolerierbar sind. In Verbindung mit Wartungsverträgen ermöglicht das neue Vertriebskonzepte.

Nutzen Sie die Chancen von Predictive Maintenance und verhindern auch Sie mit vorausschauender Wartung einen vermeidbaren Anlagenausfall!