Die intelligente Produktion soll unter anderem die Verfügbarkeit von Maschinen erhöhen und so die Produktionsmengen steigern. Unternehmen können durch solche Digitalisierungslösungen ihre Effektivität steigern. Ein ganzheitliches Instandhaltungskonzept benötigt eine Vielzahl an auswertbaren Daten, erfasst von den verschiedenen Maschinen und Anlagen. Die Basis, um diese Daten zu erhalten, bildet Condition Monitoring, eine kontinuierliche Überwachung. Nur so ist eine verbesserte, zustandsorientierte Instandhaltungsstrategie möglich. Genau zu diesem Ziel gewinnt die intelligente und kommunikative Absicherungs- und Stromverteilungslösung des Rex-Systems von E-T-A gezielt Daten für den 24VDC-Bereich.
Bereits vorhandene Instandhaltungsformen
Bei der Instandhaltung unterscheidet der Maschinenbetreiber zwei Kategorien: die klassische Wartung bei Ausfall und geplante Instandhaltungsmethoden. Auf den ersten Blick ist eine Wartung bei Ausfall einfacher und vermeintlich kostengünstiger umzusetzen. Gleichzeitig kann ein ungeplanter Stillstand sehr schnell sehr hohe Kosten verursachen. Es kann zu einer erschwerten Fehlersuche und großen Schwierigkeiten bei der Ersatzteilbeschaffung kommen.
Eine geplante Wartung ist die Voraussetzung für eine erhöhte Maschinenverfügbarkeit. Dabei differenziert der Maschinenbetreiber die geplante Instandhaltung in drei Hauptansätze:
Eine vorbeugende Instandhaltung, die Preventive Maintenance, ist eine einfache Einstiegslösung. Diese präventive Form basiert vor allem auf Erfahrungswerten und Wartungen in festgelegten Zeitspannen.
Eine zustandsorientierte Wartung, die Condition-Based Maintenance, stützt sich auf aktuelle Messdaten. Condition-Monitoring-Systeme überwachen den Maschinenzustand permanent und übermitteln die benötigten Soll- und Istwerte. Kommt es zu einer Abweichung, melden die Systeme das dem Maschinenbetreiber.
Eine vorausschauende Wartung, die Predictive Maintenance, kombiniert die beiden Instandhaltungsformen. Eine KI berechnet aus vielen unterschiedlichen Daten und den Erfahrungswerten eine Vorhersage zu den nötigen Wartungsarbeiten. Ausgefeilte Systeme melden sogar den genauen Zeitpunkt, an dem eine Komponente wahrscheinlich ausfallen wird. Aufgrund dieser Prognosen kann der Maschinenbetreiber die Wartungsaufgaben präzise planen und eine konkrete Wartungsstrategie erstellen.
Künstliche Intelligenz für die Industrie 4.0
Sobald Maschinen oder Computer menschenähnliche Intelligenzleistungen übernehmen, ist die Rede von Künstlicher Intelligenz (KI). Ein Teilbereich davon ist Machine Learning, das maschinelle Lernen, bei dem das System sein Wissen aus der Erfahrung generiert. Die Technik soll den Alltag des Menschen erleichtern und ihn unterstützen. Diese sogenannte schwache bzw. methodische KI löst ein konkretes Problem. Sie wird vor allem bei Prozessautomatisierungen oder bei Bild- und Spracherkennung eingesetzt. Das Ziel ist es nicht, den Menschen durch Maschinen zu ersetzen. Eine KI, die der menschlichen Intelligenz gleichen oder sie sogar übertreffen könnte, liegt momentan noch in der Zukunft.
Die Vorteile von Condition Monitoring
Um Stillstandszeiten von Industriemaschinen zu minimieren, warten die Maschinenbetreiber sie häufig präventiv und tauschen verschleißbehaftete Bauteile nach festen Zeitintervallen. Dadurch mustern sie oft auch noch funktionierende Bauteile aus. Dies ist vergleichsweise teuer. Geplante Wartungskonzepte mit speziellen Condition-Monitoring-Systemen helfen dabei, die Kosten zu senken. Sie überwachen den Maschinenzustand permanent und ermitteln so den tatsächlichen Verschleiß- oder Ausnutzungsgrad. Dadurch können die Maschinenbetreiber die Wartungsmaßnahmen gezielter planen und Instandhaltungskosten einsparen. Durch die Condition-Monitoring-Lösungen steigt auch die Prozessstabilität und somit die Maschinenverfügbarkeit sowie die Ausbringungsmenge. Das frühzeitige Erkennen von Veränderungen und das Feststellen von Verschleiß in der Anwendung sind essenziell für nachhaltige und passende Wartungsaktivitäten.
Digitaler Schutz mit Condition Monitoring
Um die Maschinen an die übergeordnete Steuerungstechnik digital anzubinden, nutzen die Maschinenbauer feldbusfähige Lösungen. Neben den auf Ethernet basierenden Feldbus-Anbindungen Profinet, Ethercat, Ethernet-IP und Modbus-TCP, besitzen die Schaltschränke immer öfter die feldbusunabhängige Punkt-zu-Punkt Kommunikation IO-Link. Das Rex-System ist ein flexibles All-in-one-Paket und die Basis für eine geplante Instandhaltung. Die 24VDC-Condition- Monitoring-Lösung kombiniert selektiven Überstromschutz, kompakte Stromverteilung von Lastkreisen und die Kommunikation der Messwerte mittels ControlPlex-Controller. Die Controller erkennen alle gängigen Kommunikationsprotokolle und übermitteln eine Vielzahl von Diagnoseinformationen für den 24VDC-Bereich an die übergeordnete Steuerungsebene. Dazu zählen Eingangsspannung, Laststrom, Lastspannung und Grenzwerte ebenso wie diverse Einstellungsmöglichkeiten, beispielsweise eine Warngrenze für die prozentuale Auslastung. Die Voraussetzungen für eine Condition-Based Maintenance sind die Messwerte und die kontinuierliche Transparenz. Bei der Inbetriebnahme gewinnt das System Messwerte, die als Basis für die Soll- und Frühwarnwerte dienen. Diese Werte vergleicht das System mit den immer aktuell ermittelten Ist-Werten und meldet eine Störung, sollte es zu einer Abweichung kommen. Sobald ein intelligenter Algorithmus, eine KI, diese Messwerte mit den Erfahrungen des Maschinenbauers und den in der Maschine generierten Rohdaten kombiniert, sind alle Voraussetzungen für Predictive Maintenance vorhanden.
