Lebensdauer von Automatisierungsanlagen verlängern: Bewährte Strategien für Langlebigkeit und Performance

Wenn man sie sich selbst überlässt, degradieren Materialflussanlagen langsam und versagen schließlich – oft zum ungünstigsten Zeitpunkt. Mit etwas Planung können Sie nicht nur ihre Nutzungsdauer verlängern, sondern auch die Performance optimieren.

Automatisierungsanlagen durchlaufen typischerweise vier Phasen: Design, Ausführung, Support und Optimierung. In zu vielen Fällen ist die Optimierungsphase jedoch planlos oder wird ganz ignoriert. Die Performance erreicht ein Maximum und beginnt dann abzunehmen. Das passiert aus vielen Gründen: Die Leute, die die Systeme implementiert haben, sind vielleicht weitergezogen und ihre Nachfolger fühlen sich dem System nicht verpflichtet; es gibt vielleicht keine Mechanismen zur Performancüberwachung; oder das Geschäft läuft so gut, dass wenig Anreiz zur Verbesserung besteht.

Was auch immer der Grund für das Ausbleiben der Optimierung ist – die heutige globale Wirtschaft verlangt von Lagern und Distributionszentren, maximalen Wert aus ihren Automatisierungsinvestitionen zu ziehen. Das sollte mit einer genauen Prüfung sowohl der Risiken des Nichtstuns als auch des vollen Potenzials der Verlängerung der Nutzungsdauer von Automatisierungsanlagen beginnen.

Risiko bewerten

Ein Audit beginnt mit einer Analyse der aktuellen Assets mit Blick auf die Verlängerung ihrer Nutzungsdauer. Erstellen Sie ein Profil jedes Schlüsselelements in Ihrer Anlage – einschließlich Software, Steuerungen, periphere elektrische Geräte und mechanische Ausrüstung. Wenn Sie kein Inventar haben, sollten die Lieferanten jedes Assets dieses bereitstellen können. Daraus können Sie ein Master-Inventar erstellen, die potenzielle Obsoleszenz jedes Teils und seine strategische Bedeutung kategorisieren und dann einen Plan zur Risikominderung erstellen. Jede Ebene sollte nach ihrer strategischen Bedeutung für Ihr Geschäft kategorisiert werden:

Kritisches Risiko: Assets, die Ihr gesamtes System beeinflussen können. Diese erfordern einen Wiederherstellungsplan für kurzfristige Problemlösung und langfristig eine Budgetstrategie für kompletten Austausch, falls nötig, mit phasenweisen Austauschkosten über mehrere Budgetzyklen.

Hohes Risiko: Komponenten, die zu teilweisem Systemausfall führen können. Diese können auch längere Ausfallzeiten verursachen und erfordern ebenfalls einen Wiederherstellungsplan und langfristige Budgetplanung, vielleicht mit Kostenverteilung zwischen Capex und MRO.

Mittleres oder geringes Risiko: Dies betrifft meist Komponenten, deren Ausfall nicht zu teilweisem oder gesamtem Systemausfall führt. Ausfallzeiten sind minimal und Austauschkosten können meist aus MRO-Budgets gedeckt werden. Eine gute Ersatzteilstrategie mit adäquaten Ersatzkomponenten hält das Risiko in Schach.

Mit Verständnis Ihrer Risiken und guter Planung können Sie die Lebensdauer Ihres Systems substanziell verlängern, ungeplante Ausfallzeiten minimieren und mechanische, Steuerungs-, Software- und elektrische Geräte bis zu ihrem vollen Potenzial betreiben.

Mechanische Systemlebensdauer verlängern

Der Einsatz von Förderbändern, Sortierern, automatischen Lager- und Bereitstellungssystemen und anderen Kapitalgütern stellt wahrscheinlich das größte Risiko und die höchsten Kapitalkosten in einem Lager oder Distributionszentrum dar. Alle Systeme unterliegen Verschleiß und Performance-Degradation über Zeit. Effektive Laufzeit kann reduziert werden, oder andere Probleme – wie Reibung durch verschlissene Komponenten, die Lärm erzeugen, der das System über OSHA-akzeptable Werte treibt – können Aufmerksamkeit erfordern. Je mehr Sie tun können, um die nutzbare Lebensdauer Ihrer Systeme zu verlängern, desto größer der Einfluss auf die Rentabilität.

Während Totalersatz meist eine große Kapitalinvestition ist, kann die Systemlebensdauer oft durch Verbesserungen auf Komponentenebene verlängert werden. Ein Schuhsortierer nahe seinem Lebensende kann oft generalüberholt werden. Austausch einer verschlissenen Komponente könnte den Sortierer gut am Laufen halten und Uptime erhalten. Oder, falls ein Lärmproblem besteht, könnte ein neueres Produkt für leiseren Betrieb die Lösung sein. Und wenn Komponenten-Generalüberholung oder -Austausch eine Option ist, kann das oft über ein Wochenende vor der Hochsaison erfolgen.

Ein weiterer wertvoller Weg zur Lebenszyklusverwaltung Ihrer mechanischen Ausrüstung ist eine Ersatzteilstrategie, die der Kritikalität und der projizierten Lebensdauer Schlüsselkomponenten entspricht. Zwar wurde vielleicht eine bei Systemkauf entwickelt, aber Ersatzteilstrategien sollten regelmäßig überprüft werden, während das System altert.

Elektrische Geräte managen

Optimaler Lagerbetrieb hängt auch von der Zuverlässigkeit zahlreicher elektrischer Geräte ab – Scanner, I/O-Module, Aktuatoren, Servomotoren. Diese haben variable Risikograde, daher ist es wichtig, das Risiko des Betriebs jedes Geräts im Alter zu analysieren. Während einige Lieferanten die erwartete Lebensdauer jedes Geräts angeben, tun andere dies nicht, sodass Sie Ihre beste Schätzung anstellen müssen.

Effektive Risikoanalyse kann Unternehmen Optionen bieten. Beispiel: Bei einer Risikoanalyse an Servoantrieben identifizierten Automatisierungsplaner acht Baldor-Servos als obsoleszenzgefährdet, basierend auf ihrem Alter. Ein Ausfall eines beliebigen könnte zu wochenlangen Ausfallzeiten führen, bis ein Ersatz gefunden wäre. Angesichts möglicher 80.000 $ Austauschkosten wurden dem Unternehmen Optionen abseits sofortigen Totalaustauschs aufgezeigt.

Wenn einige Ersatzteile verfügbar waren, könnte das Unternehmen sie kaufen und den Austausch phasenweise durchführen. Es könnte beispielsweise die vier ältesten Servos sofort ersetzen und die ausgebauten als Backups aufbewahren. Das würde die Betriebslebensdauer verlängern und mehr Flexibilität bieten, Kosten zwischen Capex und MRO zu verteilen.

Steuerungen modernisieren

Die meisten Materialflusssysteme basieren auf SPS-Steuerung. Da ihre Operation einfach ist, halten SPS lange, und die meisten SPS-Anbieter kündigen das erwartete End-of-Life frühzeitig an. Rockwell/Allen Bradley unterstützt beispielsweise den TI 45 PLC nicht mehr, wird aber, wie angekündigt, den aktuellen ControlLogix PLC weiter unterstützen.

Je näher Ihre SPS am Ende ihrer Lebensdauer ist, desto größer die Ausfallwahrscheinlichkeit, und wenn sie ausfällt, gibt es Ausfallzeiten. Je nachdem, was auf dem Spiel steht, sichert ein Upgrade auf eine modernere SPS nicht nur den Betrieb, sondern kann auch ein Weg sein, tiefer in den Wert anderer Assets einzusteigen.

Neben höherer Robustheit und Zuverlässigkeit können neuere SPS genug Bandbreite haben, um analytische Tools zu unterstützen, die Trends identifizieren helfen, was die Lebensdauer der von ihnen gesteuerten Systeme verlängern kann. Zudem kann Ethernet-Fähigkeit die Integration des Warehouse Control Systems (WCS) mit anderen Automatisierungssystemen vorantreiben.

Kleinere Betriebe nutzen manchmal PCs zur Anlagensteuerung. PCs können in unter zwei Jahren obsolet werden und sind meist wirtschaftlicher zu ersetzen als zu upgraden.

Warehouse-Control-Software managen

Obsoleszenz der Softwareplattform, die das WCS unterstützt, ist eine unvermeidliche Realität. Wenn das WCS ausfällt, ist das Lager für potenziell viele Tage – oder sogar Wochen – Konfiguration und Test down.

Viele WCS laufen noch auf Windows 2003, das Microsoft nicht mehr unterstützt. Ihr System wird auf Windows 2003 weiterlaufen, aber Sie sind auf sich allein gestellt, wenn technische Probleme auftreten, und es kann riskant sein, Legacy- oder Drittanbieter-Anwendungen an Ihr WCS anzubinden. Wenn Sie Windows 2007 und 2008 nutzen, befinden Sie sich 2020 in derselben Situation, wenn Microsoft den Support für diese Systeme einstellt. Die gute Nachricht: Microsoft gibt, wie die meisten Softwarefirmen, Hinweise darauf, wie lange sie ihre Produkte unterstützen.

Aber das kann auch eine Chance sein. Ein Upgrade auf die neueste unterstützte Softwareversion könnte eine erschwingliche Ausgabe sein, die Performance maximiert und das Risiko der Wartung anderer Assets reduziert. Mit der neueren Version werden beispielsweise Thin-Client-Lösungen möglich, die Konsolidierung der IT-Architektur in einem virtuellen statt physischen Server ermöglichen. Für eine Investition von 250.000 $ in virtualisierte Steuerungen hätten Sie nicht nur ein jahrelang unterstütztes Betriebssystem, sondern auch Vorteile in Softwarewartung, Disaster Recovery und anderen Bereichen – nicht zuletzt die Eliminierung physischer Server.

Verbesserung nachhaltig gestalten

Obwohl wir uns auf die oft vernachlässigte Optimierungsphase des Automatisierungslebenszyklus konzentriert haben, sind alle operativen Phasen kritisch für kontinuierliche Verbesserung. Aufmerksamkeit auf Lebensdauerverlängerung in der Designphase könnte sich in einem Design mit offenen Technologien oder wiederverwendbaren Engineering-Objekten manifestieren, sodass Systeme Best-of-Breed-Lösungen integrieren können, ohne die gesamte Investition aufgeben zu müssen.

In der Ausführungsphase kann Asset-Management durch Warehouse Execution Systems verbessert werden, die Operationen koordinieren, damit Personal und Ausrüstung effizient betrieben und genutzt werden. Und es ist die Supportphase, in der Ersatzteilmanagement, Condition Monitoring, vorbeugende Wartung und andere Strategien implementiert werden, um alle notwendigen Optimierungsmaßnahmen aufrechtzuerhalten.

Wynright Corp. (Elk Grove, IL), eine hundertprozentige Tochter von Daifuku North America, ist Anbieter intelligenter Materialflusssysteme.