Predictive Maintenance, ein wichtiger Bestandteil von Industrie 4.0

Vorausschauende Wartung, die Wartungsprobleme in Echtzeit erkennen kann, ermöglicht es Maschinen- und Fahrzeugbesitzern, eine kostengünstige Wartung durchzuführen und diese im Voraus zu bestimmen, bevor das Gerät ausfällt oder beschädigt wird. Bei richtiger Anwendung kann vorausschauende Wartung die Lebensdauer von Industrieanlagen verlängern, Kosten senken und die Verfügbarkeit erhöhen.

Spanien verfügt mit über 4.900 km (3050 Meilen) Hochgeschwindigkeitsstrecken über das zweitgrößte Hochgeschwindigkeitsbahnnetz weltweit. Und Renfe, der Bahnbetreiber, verspricht eine pünktliche Ankunft aller seiner AVE-Züge (Alta Velocidad) im ganzen Land.

Bis vor kurzem musste ein Bahnbetreiber, um einen solchen Service und eine solche Verfügbarkeit zu bieten, eine beträchtliche Anzahl von Zügen in Bereitschaft halten, um unvorhergesehene Ausfälle und Wartungsprobleme abzudecken.

Dank Echtzeitüberwachung, vorausschauender Wartung und bedarfsgesteuertem Austausch von Komponenten ist Renfe nun jedoch in der Lage, über 99 % seiner Hochgeschwindigkeitszüge jederzeit in Betrieb zu halten.

Bild mit freundlicher Genehmigung von Renfe.

Siemens, das die meisten Züge baut und wartet, verwendet eine Kombination aus Tausenden von Sensoren, Edge-Computing und Echtzeitanalysen, um potenzielle Ausfälle vorherzusagen und den besten Zeitpunkt für die Wartung oder den Austausch von Komponenten zu bestimmen. Wenn ein System oder eine Komponente gewartet werden muss, plant das System die erforderliche Ausfallzeit und stellt sicher, dass sowohl Techniker als auch Ersatzteile verfügbar sind, um Verzögerungen zu vermeiden.

Aufgrund dieser Spitzentechnologie kommt es im Durchschnitt nur alle 1,5 Millionen Kilometer zu technischen Verspätungen von mehr als 10 Minuten. Die Züge sind zu 99,94 % der Zeit für den Betrieb verfügbar.

Da Komponenten und Systeme nur bei Bedarf repariert oder ersetzt werden, gibt es außerdem erhebliche Einsparungen bei den Teile- und Arbeitskosten. Einige Elemente können nach ihrer vorgesehenen Betriebszeit weiter in Betrieb sein.

Vorausschauende Wartung hilft der Industrie, die Vorteile der Digitalisierung zu nutzen

Die vorbeugende Wartung basiert auf regelmäßigen Kontrollen und dem Austausch bestimmter Teile in festgelegten Intervallen. Während dies in vielen Branchen effektiv war und dazu beigetragen hat, teurere Reparaturen zu vermeiden, schafft es ein Abfallsystem. Viele ausgetauschte Teile sind noch in gutem Zustand, um weiterhin ordnungsgemäß zu funktionieren.

Im Gegensatz zur vorbeugenden Wartung ersetzt die vorausschauende Wartung nur das erforderliche Teil zum erforderlichen Zeitpunkt. Es erkennt nicht nur Maschinenzustände, die zu einem Ausfall führen, sondern schätzt auch die Zeitdauer bis zum Auftreten dieses Ausfalls, sodass der Service geplant werden kann.

Dieses Konzept beginnt nun, auf Industrieanlagen angewendet zu werden. Eine der am häufigsten genannten Herausforderungen, um in Industrie 4.0 voranzukommen, ist die große Investition in Altmaschinen. Jetzt prüfen viele Schwermaschinenhersteller ein „Miet“-Modell, bei dem die Anlage an den Betreiber geleast wird, der für die tatsächliche Nutzung der Maschine bezahlt. Wartung und Ersatzteile gehören zum Service.

Durch Echtzeit-Überwachung und vorausschauende Wartung kann der Hersteller feststellen, wann es notwendig ist, einen Techniker zur Durchführung einer Wartungsaufgabe zu schicken oder den Maschinenbediener anzuweisen, eine Komponente zu ersetzen, die kurz vor dem Ausfall steht. Auf diese Weise wird die Ausfallzeit der Anlage auf ein Minimum reduziert und die beste Leistung der Maschine über viele Jahre sichergestellt.

Vorausschauende Wartung hält Einzug in Verbraucherprodukte, einschließlich Autos und Haushaltsgeräte

Traditionell wird ein Fahrzeug vorbeugend gewartet, wenn es eine bestimmte Fahrstrecke oder eine bestimmte Zeit seit der letzten Inspektion erreicht hat, je nachdem, was zuerst eintritt. Dieses System wird seit Jahrzehnten von Automobilherstellern und -händlern verwendet.

Heutzutage ist die Batterie bei den meisten Elektroautos nicht im Preis inbegriffen. Die Batterie ist da, aber vom Hersteller geleast. Anstatt für den Kraftstoff zu bezahlen, zahlen viele Besitzer von Elektrofahrzeugen eine monatliche Gebühr, die sich nach der Nutzung des Autos richtet. Sensoren, die an Batterie, Motor und Ladeanschlüssen installiert sind, senden die Informationen an den Hersteller. Wenn die Batterie nicht mehr in der Lage ist, eine angemessene Ladung für die Bedürfnisse des Autofahrers zu halten, wird sie ersetzt.

Diese ausgetauschten Autobatterien können ein zweites Leben führen, in der Regel zehn Jahre oder länger, als Stromspeicher für erneuerbare Energien oder zum Netzausgleich. Danach werden die Einheiten auseinandergenommen und die Materialien wiederaufbereitet, um wieder in neuen Batterien oder zur Herstellung anderer Teile verwendet zu werden.

Während die Elektrifizierung definitiv voranschreitet, verwenden die meisten heute verkauften Autos immer noch Verbrennungsmotoren. Autohersteller und -händler suchen nach Möglichkeiten, die Wartung zu optimieren, indem sie alle kritischen Systeme des Fahrzeugs kontinuierlich überwachen. Mithilfe angeschlossener Sensoren und Onboard-Analysen ist es möglich, vorherzusagen, wann eine Wartung erforderlich ist.

Wenn zum Beispiel das Fahren unter bestimmten Bedingungen ein kontinuierliches Bremsen erfordert, das Beläge und Bremsflüssigkeit verbraucht, warnen die Autosubsysteme den Fahrer und planen einen Wartungstermin, lange bevor diese Bremsen versagen.

Die Sensoren des Fahrzeugs können auch Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit, Temperatur, Gewicht und Stress sowie andere Messwerte wie Fahrbahnoberfläche und Neigung messen. Die Sammlung all dieser Datenpunkte kann Herstellern und Servicezentren vollständige Informationen über die Umgebungsbedingungen am Einsatzort des Fahrzeugs liefern, was bei der Bewertung des erweiterten Wartungsbedarfs sehr wertvoll ist.

Gerätehersteller betrachten das gleiche Konzept. Im Gegensatz zu schweren Maschinen und anderen Industrieanlagen sind die meisten Haushaltsgeräte auf eine Lebensdauer von fünf bis zehn Jahren ausgelegt. Der Grund dafür ist, dass die Verbraucher ein preiswertes Produkt wollen und es gewohnt sind, ein neues zu kaufen, wenn es versagt.

Wenn zum Beispiel Waschmaschinenverkäufer durch die Vermietung der Einheiten an Verbraucher einen stetigen Umsatz erzielen könnten, würden sie ihre Produkte aus besseren Materialien und Komponenten herstellen, die länger halten, und sie mit einer Armee kleiner Sensoren ausstatten, um eine kontinuierliche Überwachung der Waschmaschinen zu gewährleisten Maschinenzustand.

Wenn die in die Maschine eingebetteten Sensoren erkennen, dass eine kritische Komponente bald ausfallen wird, plant die Einheit einen Wartungsanruf, die erforderlichen Teile und einen Techniker, der die Änderung vornimmt. Der Benutzer muss kein kaputtes Gerät mehr erleben und warten, bis ein Reparateur eintrifft, das Problem diagnostiziert und später mit den Ersatzteilen zurückkehrt.