Die häufigsten Ursachen für Maschinenausfälle und wie man sie vermeidet

Maschinenausfälle, einst ein akzeptierter Teil des Lebens von Herstellern und OEMs, haben mit moderner Technologie, die IoT-Geräte, die Cloud und Edge-Computing verwendet, ihre Übereinstimmung gefunden. Um Maschinenausfällen vorzubeugen und sie zu verhindern, ist es zunächst wichtig zu verstehen, was es ist und warum es in einer industriellen Umgebung auftritt.

Wir können auch bestehende Strategien für den Umgang mit Geräteausfällen überprüfen, einschließlich reaktiver Wartung, diagnostischer Analyse und vorbeugender Wartung. Wenn wir verstehen, wo diese Strategien scheitern, können wir erfahren, warum Hersteller auf vorausschauende Wartung umsteigen, die die Probleme aller ihrer drei Vorgänger löst.

Hier ist, was wir überprüfen, wenn Sie zu einem bestimmten Abschnitt springen möchten:

• Was ist ein Maschinenausfall?
• Welche Arten von Geräteausfällen gibt es?
• Die häufigsten Ursachen für Maschinenausfälle
• Wie können Sie Geräteausfällen vorbeugen?
• Die Bedeutung des IoT bei der Vermeidung von Geräteausfällen

Was ist ein Maschinenausfall?

Maschinenausfall oder Geräteausfall ist jedes Ereignis, bei dem eine Industriemaschine ganz oder teilweise nicht mehr funktioniert oder nicht mehr so ​​funktioniert, wie sie beabsichtigt war. Der Begriff „Maschinenausfall“ kann unterschiedliche Szenarien und Schweregrade umfassen.

Ein Ausfall sind in diesem Zusammenhang nicht nur die kritischen Show-Stopper-Probleme, die die Produktion vollständig stoppen, sondern auch jeder Verlust der Nützlichkeit innerhalb einer Maschine. Die Toleranzschwelle für Maschinenausfälle hängt von den Umständen ab, da sich alle Systeme mit der Zeit in irgendeiner Form verschlechtern und an Wirksamkeit verlieren. Selbst vermeintlich geringfügige Einbußen bei der Nützlichkeit können im großen Maßstab zu einer enormen Ressourcenverschwendung führen.

Für unsere Zwecke gilt jede Fehlfunktion, die dazu führt, dass eine Industriemaschine ihre Aufgaben ganz oder teilweise nicht erfüllt, als Maschinenausfall.

Maschinenausfälle sind ein Spektrum, und viele Ausfälle lassen sich keinem bestimmten Zeitpunkt zuordnen. Während einige offensichtliche Fehler sind, die die Geräte funktionsunfähig machen, schleichen sich andere heimtückisch ein, während andere immer noch die Effektivität verringern, je länger sie schlecht gewartet werden. Es gibt drei Hauptklassifikationen von Maschinenausfällen:

Plötzlicher Ausfall

Daran denken die meisten Menschen, wenn sie einen Maschinenausfall hören. Die Produktionslinie brummt, als ein unerwarteter (aber offensichtlicher) Ausfall auftritt. Dinge wie ein zerbrochenes Werkzeug, ein gerissenes Band, ein geschmolzener Draht usw. fallen in diese Kategorie.

Intermittierender Fehler

Stellen Sie sich das wie einen Sputtermotor in Ihrer Produktionslinie vor. Es wird ein bisschen gehen, dann aufhören. Sie starten es erneut und es funktioniert noch ein wenig länger wie vorgesehen, aber dann fängt es wieder an zu versagen. Intermittierende Ausfälle kommen und gehen, meist auf dem Weg zu einem „vollständigen“ Maschinenausfall. Diese sporadischen oder zufälligen Ausfälle können naturgemäß schwer zu identifizieren sein. Zeitweilige Ausfälle können häufig durch Wartung verhindert werden.

Allmählicher Ausfall

Dies sind die Fehler, die Sie im Laufe der Zeit sehen können, wenn die Nützlichkeit einer Maschine stetig abnimmt. Dazu gehören Dinge wie ein Riemen, der langsam zerkleinert wird, Messer, die stumpf werden, Rohre, die schließlich durch Rückstände verstopfen. Die meisten allmählichen Ausfälle können durch regelmäßige Wartung verhindert werden, wenn man die erwartete Lebensdauer der vorhandenen Teile kennt.

Die häufigsten Ursachen für Maschinenausfälle

Scheitern fängt irgendwo an. Die folgenden sind einige der häufigsten Ursachen für Maschinenausfälle und können verwendet werden, um zukünftige Störungen zu analysieren, vorzubereiten und zu verhindern.

Bedienerfehler

Wenn Sie jemals den Begriff PEBKAC für den technischen Support gehört haben, kann das Gleiche für Industrieanlagen gelten. Trotz umfangreicher Schulung neigen Menschen immer noch dazu, Fehler zu machen, wichtige Prinzipien aus dem Training zu vergessen, Faulheit, Müdigkeit und schlichte alte Vergesslichkeit. Manchmal sind Fehlbedienung und Missbrauch von Geräten durch Maschinenbediener für das Versagen verantwortlich. Dazu können auch einfache Unfälle gehören, wie das Herunterfallen eines Gerätes.

Falscher Wartungsbetrag

Das kann eine zu geringe Wartung sein, aber auch eine zu häufige Wartung, die zum Ausfall der Maschine führt. Eine zu seltene Wartung kann Probleme unbemerkt verstreichen lassen, was dann zu einem Dominoeffekt des Ausfalls führen kann, aber häufige Wartung führt im Wesentlichen jedes Mal zu Chaos im System. Wann immer ein Techniker ein Teil einer Maschine öffnet, besteht immer die Möglichkeit eines Risikos und Ausfalls, sei es das Brechen einer Platte, das Verlieren einer Schraube, das versehentliche Wackeln eines Drahtes in die falsche Richtung, das Abisolieren einer Schraube … die Möglichkeiten sind endlos und nehmen zu je öfter das Gerät berührt wird.

Physische Abnutzung

Diese Ursache für industrielle Maschinenausfälle umfasst Dinge wie Lagerversagen, Metallermüdung, Korrosion, Fehlausrichtung und allgemeine Oberflächenverschlechterung.

Fehler der Zuverlässigkeitskultur

Wenn die Bediener so stark unter Druck gesetzt werden, dass die Ausrüstung und die Produktionsziele so eng sind, dass sie das Gefühl haben, keine Minute zum Durchatmen oder zur sicheren und vollständigen Lösung eines Problems zu haben, sind Ausfälle unvermeidlich. „Pflasterpflaster“ nutzen sich irgendwann ab, und eine weit verbreitete Kultur von Quick-and-Dirty-Lösungen kann auf der ganzen Linie zu sich verschlimmernden Problemen und massiven Kopfschmerzen bei Maschinenausfällen führen (was letztendlich in den meisten Fällen zu einer geringeren Gesamtproduktion führt).

Wie können Sie Geräteausfälle verhindern?

Es gibt mehrere Strategien, die Sie anwenden können, um Geräteausfällen vorzubeugen, und die Wahl der richtigen hängt von der Kritikalität der Maschine, der Vorhersagbarkeit ihrer Ausfälle sowie dem verfügbaren Budget und der verfügbaren Überwachungsinfrastruktur ab. Die folgenden Methoden zum Umgang mit Maschinenausfällen in einer industriellen Umgebung sind von der einfachsten bis zur komplexesten aufgelistet.

Reaktive Wartung

Dies ist das traditionelle Wartungsparadigma. Wenn es kaputt geht, reparieren wir es. Es verhindert nicht so sehr den Ausfall der Maschine, sondern bietet vielmehr einen Weg zur Lösung des Problems, sobald die Fehlfunktion auftritt.

Diagnostische Analysen

Dies erfordert ein wenig mehr Graben. Innerhalb dieser Wartungsstruktur werden Maschinendaten und Ursachenanalyse eingesetzt, um festzustellen, warum die Maschine überhaupt ausgefallen ist. Diese Informationen können dann im Rahmen einer vorbeugenden Wartungsstrategie verwendet werden.

Vorbeugende Wartung

Zur vorbeugenden Wartung gehören die regelmäßige Inspektion von Maschinen vor der Verwendung, die Erstellung und Einhaltung eines Wartungsplans, der regelmäßige Austausch von Komponenten vor Ablauf ihrer durchschnittlichen Lebensdauer und alles, was versucht, den Ausfall abzuwenden, bevor er eintritt. Stellen Sie sich das so vor, als würden Sie alle paar tausend Kilometer das Öl in Ihrem Auto wechseln. Wir warten nicht, bis das Öl verdreckt ist und den Rest unserer Ausrüstung verstopft hat, wir warten es nur präventiv, präventiv, basierend auf unseren Erwartungen, wann es sonst zu einem Ausfall kommen würde.

Vorausschauende Wartung

Die vorausschauende Wartung nutzt die vergangene Maschinenleistung, um das Anlagenverhalten zu modellieren. Mit genügend Daten können Algorithmen Geräteausfälle auf der Grundlage von Echtzeitdaten von Maschinen vorhersagen, die mit dem Internet der Dinge verbunden sind. Dies bedeutet, dass vorbeugende Wartungsaufgaben nicht unnötig ausgeführt werden – wie das Ersetzen einwandfreier Teile – sondern stattdessen auf einer tieferen und individuelleren Analyse basieren, wann ein Ausfall droht oder am wahrscheinlichsten auftritt.

Die Bedeutung des IoT bei der Vermeidung von Geräteausfällen

IoT-Geräte bieten Herstellern und OEMs dank der von ihnen bereitgestellten Daten beispiellose Einblicke. IoT-verbundene Maschinen können in einem intelligenten Netzwerk betrieben werden, das Maschinendaten überwacht, um Engpässe zu identifizieren, Bediener über bevorstehende Ausfälle zu informieren und – in Verbindung mit maschinellem Lernen – sogar Vorschläge für nächste Maßnahmen auf der Grundlage von KPIs zu machen, z. „Sollen wir die Maschine für zehn Minuten anhalten, um diesen Bohrer auszutauschen, und mit normaler Geschwindigkeit weiterfahren? Würden wir einen größeren Wert daraus ziehen, die Maschine in den nächsten zwei Stunden mit 80 % Auslastung zu betreiben und ihr nur eine 10-prozentige Wahrscheinlichkeit eines vollständigen Ausfalls zu lassen, im Vergleich zu einer Ausfallwahrscheinlichkeit von 60 % im gleichen Zeitraum, wenn sie mit 100 % Auslastung läuft?“

Der wahre Vorteil des IoT gegenüber traditionelleren Datenerfassungs- und Analysemethoden ist seine Echtzeit-Erfassungskapazität. Während historische Daten großartige Einblicke in vorbeugende Wartungsstrategien bieten können, bietet die IoT-fähige vorausschauende Wartung Herstellern einen Wettbewerbsvorteil, indem sie die Betriebszeit erhöht, Ressourcenverschwendung reduziert und strategische Erkenntnisse liefert, die über Wartungspläne hinaus bis hin zur Prozessoptimierung und mehr reichen können. Außerdem haben IoT-verbundene Maschinen das Potenzial, die Cloud für tiefgreifende, umfassende Analysen sowie Edge-Computing für blitzschnelle Einblicke zu nutzen, selbst in sicheren und Air-Gap-Umgebungen.