Die Automatisierung der vorausschauenden Instandhaltung

Jeder in der Community der industriellen Fertigung hat schon Geschichten über Ausfallzeiten gehört. Aber für diejenigen, die diese erlebt haben, erzählen Statistiken, die besagen, dass eine Stunde Ausfallzeit, die Hersteller bis zu 260.000 Dollar pro Stunde oder zwei Millionen Dollar in 4 Stunden kostet, nicht die ganze Geschichte. Abgesehen von den finanziellen Verlusten umfassen die tatsächlichen Kosten der Ausfallzeiten eine desillusionierte Belegschaft, die bei anhaltenden Geräteausfällen schwieriger zu motivieren ist. Dies sind einige der Gründe, warum die Automatisierung dervorausschauenden Instandhaltung schnell zu einem industriellen Konzept wird, das Unternehmen in den täglichen Geschäftsbetrieb integrieren.

Dieser Artikel umfasst folgende Themen:

• Vorausschauende Instandhaltung als Geschäftsmodell der Industrie 4.0
• Die Vorteile der Automatisierung der vorausschauenden Instandhaltungsverfahren
• Schritte zur Automatisierung der vorbeugenden Instandhaltung in Industrieanlagen
  
  

Vorausschauende Instandhaltung als Geschäftsmodell der Industrie 4.0

Die vorausschauende Wartung beinhaltet einen vorbeugenden Ansatz, um Fehler in Fabrikeinrichtungen zu entdecken und diese zu warten und zu reparieren, bevor sie ausfallen. Wie bei jedem Konzept für Industrie 4.0 stützt sich auch dieser Ansatz auf Datenerfassung und -analyse. Daher ist die Fähigkeit, die historischen und aktuellen Daten, die eine Anlage im Fertigungsbereich produziert, zu verstehen, die Grundlage für die Automatisierung von Wartungsaufgaben sowohl auf Komponenten- als auch auf Baugruppenebene.

Obwohl es sich bei der vorausschauenden Instandhaltung um ein Konzept der Industrie 4.0 handelt, gilt es nach wie vor sowohl für alte als auch für relativ neue Anlagen. Laut The Plant Engineer's Handbook kann die vorausschauende Instandhaltung die Ausfallzeiten um ca. 20 % reduzieren, wobei die Option der Automatisierung des Prozesses diesen Prozentsatz weiter erhöhen und ungeplante Ausfallzeiten reduzieren kann. Die Entscheidung, die Automatisierung der vorausschauenden Instandhaltung in die gesamte Produktion zu integrieren, bringt auch viele Vorteile mit sich, darunter

1. Reduzierung der Gesamtfertigungskosten (Total Manufacturing Cost, TMC) – In der Fertigung machen Wartungskosten, Reparaturen und kostspielige Ersatzbeschaffungen einen beträchtlichen Teil der TMC der Produktentwicklung aus. Die Automatisierung der vorausschauenden Instandhaltung trägt in erheblichem Maße zur Senkung dieser Kosten bei. Dazu gehören die Kenntnis der Lebensdauer eines Geräts, die Planung geplanter Ausfallzeiten und die Planung von Bestandslisten für Ersatzteile.

Automatisierte vorausschauende Instandhaltungsinitiativen führen zu geplanten Ausfallzeiten, die die Produktion von den betroffenen Geräten wegleiten. Sie eliminieren auch die Möglichkeit menschlicher Fehler bei Berechnungen, die die Reparatur- oder Instandhaltungsaktivitäten in Verbindung mit der Betriebsausstattung verzögern können. Der automatisierte Prozess hat auch seinen eigenen Schmetterlingseffekt auf den Ersatzteilbestand eines Unternehmens. Das Wissen um die zu erledigende Aufgabe kann genutzt werden, um den Einkauf von Ersatzteilen im Voraus zu automatisieren und so übermäßige Lagerhaltung zu reduzieren und gleichzeitig sicherzustellen, dass das Wartungsteam über alle für die Aufgabe erforderlichen Werkzeuge verfügt.

2. Erhöhte Lebensdauer von Maschinenkomponenten – Die Automatisierung regelmäßiger vorbeugender Instandhaltungsaktivitäten stellt sicher, dass die Aufgabe zum richtigen Zeitpunkt erledigt wird. Die Disziplin der Einhaltung eines strengen Zeitplans bei der Instandhaltung erhöht die Lebensdauer der Komponenten in einer Maschine. Dies liegt daran, dass die Maschine und ihre Komponenten mit den erforderlichen Ressourcen ausgestattet werden, um sie bis zum nächsten Instandhaltungszyklus am Laufen zu halten.

3. Weniger Unfälle in den Fertigungsbereichen – In den Produktionsstätten sind Materialtransportgeräte allein in den USA jährlich für etwa 85 Todesfälle und Tausende von Verletzungen verantwortlich. Diese Vorfälle sind auf defekte Gabelstapler, Fahrlässigkeit der Mitarbeiter und, was noch wichtiger ist, auf schlecht gewartete Materialtransportgeräte zurückzuführen. Hier kommt die Automatisierung der vorbeugenden Instandhaltungsaktivitäten ins Spiel. Bei ordnungsgemäßer Instandhaltung werden Materialtransportgeräte und andere technische Anlagen erwartungsgemäß funktionieren, ohne dass ahnungslose Mitarbeiter im Fertigungsbereich überrascht werden.

3 Schritte zur Automatisierung der vorbeugenden Instandhaltung in Industrieanlagen

Wie bei den meisten Fertigungskonzepten oder Geschäftsmodellen gibt es Schritte zur Einführung einer automatisierten Kultur der vorausschauenden Instandhaltung. Diese Schritte umfassen Folgendes:

• Die Integration von Datenerfassungsgeräten in die Anlagen – Der erste Schritt zur Automatisierung der vorbeugenden Instandhaltung umfasst die Erfassung relevanter Daten aus den Anlagen. In Greenfield-Anlagen sind die allgemeinen Fertigungsanlagen mit Sensoren und Aktoren ausgestattet, die die Leistung und den Zustand der Komponenten überwachen. In Altfabriken kann die Datenerfassung erst nach der Integration intelligenter Geräte in die Altanlagen erreicht werden.
  Eineintelligente Mensch-Maschine-Schnittstelle kann zur Verfolgung von Temperatur, Vibrationen und anderen Aspekten einer Anlage im Fertigungsbereich eingesetzt werden. Mit diesen historischen Daten sowie den Daten zu Ausfallzeiten oder Ausfallraten kann der Prozess der Automatisierung von vorbeugenden Instandhaltungsaktivitäten im gesamten Fertigungsbereich durchgeführt werden. Das Fertigungsunternehmen muss außerdem industrielle Cloud-Lösungen, analytische Anwendungen und ein funktionales Ticketing- oder Warnsystem einrichten, um den vorbeugenden Instandhaltungsprozess zu automatisieren.

• Algorithmen zur Echtzeit-Überwachung von Mustern – Für Fertigungsbetriebe, die gerade erst anfangen, ist es verständlich, dass historische Daten, die den Kontext für den Zustand eines Geräts liefern, nicht zur Verfügung stehen. Hier kommen maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz ins Spiel. Unternehmen müssen entweder Dienstleistungen einkaufen oder Anwendungen entwickeln, die auf Algorithmen basieren, die eine zustandsbasierte Überwachung ermöglichen. Diese Dienstleistungen gehören zu den im ersten Punkt dieses Abschnitts hervorgehobenen Anwendungen.
  Es ist auch wichtig zu beachten, dass es verschiedene Techniken zur Bewertung vergleichender Maschinendaten gibt, da die IT-Infrastruktur den Prozess in Gang setzt und die Anlage Daten sammelt. Hersteller können die entsprechenden Daten von Plattformen kaufen, die Daten als Service für ihre Branchennische anbieten, oder Extrapolationen mit dem Reparatur- oder Wartungsleitfaden der Anlage als Standard durchführen.

• Eine grundlegende Änderung der Einstellung zur Instandhaltung – Der Erfolg der Integration der automatischen vorausschauenden Instandhaltung in einem Fertigungsbereich hängt immer noch von den Kenntnissen des Managements und der Mitarbeiter über die vorausschauende Analyse ab. Deshalb ist es wichtig, eine Management- und Mitarbeiterpolitik zur Automatisierung der vorbeugenden Instandhaltung zu schaffen. Die Beteiligten in den vier Wänden der Produktionsstätte müssen verstehen, was die Automatisierung erfordert und welche Vorteile sie, wie oben beschrieben, bringt.

Der Erfolg eines Unternehmens bei der Integration der automatisierten vorausschauenden Instandhaltung hängt vom Engagement des Managementteams und der Mitarbeiter ab. Nur dann kann der Automatisierungsprozess erfolgreich sein, da jeder seine Rolle in einem automatisierten Fertigungsbereich versteht.

Schlussfolgerung

Bei der Automatisierung der vorausschauenden Instandhaltung wird der Einsatz von Pilotprogrammen empfohlen, um alle Beteiligten auf den gleichen Stand zu bringen. Wenn die Automatisierung ordnungsgemäß durchgeführt wird, können Fertigungsunternehmen die Ausfallzeiten um 55 % und die Reparatur- und Überholungszeiten um ca. 60 % reduzieren. Eine effektive Instandhaltungskultur wird auch die Ausgaben für den Austausch von Anlagen reduzieren und gleichzeitig ein günstiges Umfeld für eine erhöhte Produktivität schaffen.