Maschinenzustandsüberwachung:Verbesserung des Maschinenzustands und der OEE

Was ist Machine Condition Monitoring?

Maschinenzustandsüberwachung ist die Fähigkeit, den Zustand einer Maschine über einen bestimmten Zeitraum zu beurteilen. Dies kann Dinge wie seine Effizienz beinhalten, da Effizienzverluste auf ein zugrunde liegendes Problem hindeuten können. Es enthält auch den Verschleiß von Teilen, Leistungsindikatoren wie die Ausgabe defekter Teile, Nutzungsstatistiken und Wartungsstatistiken.

Derzeit arbeitet ein Großteil der Fertigungsindustrie mit primitiven Wartungsstrategien und wartet ihre Ausrüstung häufig auf der Grundlage eines reaktiven oder kalenderbasierten Ansatzes. Der Grund dafür ist, dass die meisten Hersteller nicht über die Maschinenzustandsdaten verfügen, um sie über den Betriebszustand ihrer Ausrüstung zu informieren.

Infolgedessen haben sie die Wahl, die Geräte entweder nach einem Zeitplan zu warten oder einfach zu warten, bis sie ausfallen, was beides keine effiziente Lösung darstellt. Dies führt zu einer enormen Verschwendung in Form von unnötigen Wartungskosten oder großen Maschinenstillstandszeiten.

In diesem Artikel werden wir untersuchen, wie die Zustandsüberwachung dieses Problem löst, indem sie Herstellern die notwendigen Maschinenzustandsdaten in Echtzeit liefert, um proaktive Entscheidungen auf der Grundlage des aktuellen Zustands ihrer Ausrüstung zu treffen, und ihnen sogar ermöglicht, Automatisierung in der Fertigung einzuführen .

Mit der Zustandsüberwachung haben Sie sofortigen Zugriff auf den Maschinenzustand und die Diagnose für einen Echtzeit-Einblick in die Maschinenleistung.

Unterschied zwischen Zustandsüberwachung und Maschinenüberwachung

Während die Zustandsüberwachung Diagnosen bereitstellt und anhand verschiedener gemessener Zustände hilft, den Zustand einer Maschine zu bestimmen, liefert die Maschinenüberwachung einen einfachen Maschinenstatus:Ist die Maschine produktiv oder nicht?

Die Maschinenüberwachung ist sicherlich hilfreich für Hersteller, da sie Daten zur Maschinenverfügbarkeit liefert, sodass Bediener und Wartungsteams schnell auf Ausfallzeiten reagieren können. Dies ist jedoch aus zwei Hauptgründen unzureichend.

Zunächst einmal bietet es keine tiefergehende Maschinenanalyse der Zustandsüberwachung, um Probleme zu diagnostizieren und Prozesse anzupassen, um die Anlagenleistung zu optimieren. Darüber hinaus zwingt die einfache Nachverfolgung von Maschinenausfallzeiten Hersteller dazu, entweder kostspielige vorbeugende Wartungsmaßnahmen zu ergreifen, die unnötig sind, oder sich auf reaktive Wartung zu verlassen, ohne die Art des Problems wirklich zu verstehen, sondern es einfach zu beheben, bis es zwangsläufig wieder auftritt.

Interessanterweise kann übermäßige Wartung (häufig das Ergebnis einer kalenderbasierten Strategie) genauso verschwenderisch sein wie ungeplante Ausfallzeiten, da sie nicht nur teuer, sondern auch zeitaufwändig ist.

Andererseits ermöglicht die Zustandsüberwachung Herstellern, Echtzeitbedingungen ihrer Anlagen zu nutzen, um die Wartung und Leistung ihrer Maschinen zu überwachen und zu optimieren, um sicherzustellen, dass sie nicht übermäßig gewartet werden oder unter ungeplanten Ausfallzeiten leiden.

Ein Beispiel für das aktuelle Schicht-Dashboard von MachineMetrics, das Maschinenleistungsdaten in Echtzeit anzeigt.

Warum ist Zustandsüberwachung wichtig?

Die Zustandsüberwachung ist für schlanke Produktionsanlagen wichtig, da sie Ausfallzeiten reduziert, die Produktionseffizienz steigert und bei der Kostenvorhersage, Ersatzteilversorgung, Wartungsbedarf und -planung sowie genaueren Produktionsvorhersagen hilft.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Maschinenzustandsüberwachung Herstellern hilft, mehr aus ihren vorhandenen Anlagen herauszuholen, ohne Zeit und Geld für unnötige Wartung aufzuwenden. Sie sind dazu in der Lage, weil sie einen tieferen und genaueren Einblick in die Leistung ihrer Geräte haben, der für eine verbesserte Entscheidungsfindung genutzt werden kann.

Dies ermöglicht leistungsstärkere Bediener, Manager und Wartungsteams und treibt eine Vielzahl bemerkenswerter KPIs voran, darunter Maschinenverfügbarkeit, Auslastung und natürlich OEE. In gewissem Sinne ist die Zustandsüberwachung eine ausgereiftere Form der Maschinenüberwachung, die hilfreiche Maschinendaten nutzt, um den goldenen Mittelweg zwischen kalenderbasierter Wartung und reaktiver Wartung zu nutzen.

Während die meisten Hersteller mit der einfachen Überwachung der Betriebszeiten der Geräte beginnen, wird der Wettbewerb sie schließlich dazu zwingen, den Maschinenzustand zu überwachen, um den Zustand ihrer Geräte zu verstehen und ihre Leistung zu optimieren.

Vorteile der Zustandsüberwachung

Die Vorteile der Zustandsüberwachung sind vielfältig. Ein großer Vorteil der Zustandsüberwachung ist die Erhöhung der Lebensdauer der Ausrüstung. Wenn ein bestimmter Parameter dauerhaft außerhalb der erwarteten Bereiche liegt, insbesondere Faktoren, die eine Maschine oder ihre Komponenten schwer beschädigen könnten, können die zugrunde liegenden Probleme bewertet und behoben werden, bevor es zu einem Ausfall oder langfristigen, kostspieligen Schäden kommt.

Die Zustandsüberwachung ist auch für die Gesamtproduktionseffizienz von Vorteil, da sie Führungskräften helfen kann, wichtige Entscheidungen zu treffen, z. B. ob und wie lange die Produktion mit teilweise beschädigten Geräten fortgesetzt werden soll, ohne dass zusätzliche Kosten entstehen oder die Produktqualität beeinträchtigt wird. Auf diese Weise werden Ausfallzeiten sowie Teilekosten begrenzt, da Maschinen mit ihrer maximalen Effizienz genutzt werden können. Dies ist besonders wichtig für Einrichtungen, die rund um die Uhr arbeiten, und für Hersteller, die eine Fabrik ohne Licht betreiben.

Die Maschinenzustandsüberwachung unterstützt eine Vielzahl von Zielen für Hersteller, darunter:

• Reduzierung und Eliminierung ungeplanter Maschinenstillstände
• Optimierung des Maschinenzustands und der Leistung
• Verbesserung der Qualität und Reduzierung von Ausschussteilen
• Ein leistungsstärkeres Wartungsprogramm basierend auf genauen Maschinendaten vorantreiben
• Ermöglichung der Automatisierung basierend auf Maschinenzustandsdaten in Echtzeit

Überwachung des Maschinenzustands Dashboard zum Melden der Maschinenbetriebszeit, des Gerätezustands und zum Bereitstellen von Benachrichtigungen für Wartungsaktivitäten.

Welche Bedingungen können Sie auf einer Maschine überwachen?

Es gibt eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Zuständen, die an einer Maschine überwacht werden können. Das MachineMetrics Edge-Gerät verbindet sich direkt mit der SPS einer Maschine und ermöglicht Ihnen den Zugriff auf eine Vielzahl von Maschinendaten. Darüber hinaus können Sie externe Sensoren hinzufügen oder ältere Geräte mit digitalen und analogen E/A verbinden, um sicherzustellen, dass alle Geräte überwacht werden.

Diese Maschinenzustandsdaten können dann analysiert werden, um den Maschinenzustand besser zu verstehen und Maßnahmen zur Wartung der Ausrüstung zu ergreifen, wenn eine bestimmte Variable auf einen bevorstehenden Maschinenausfall hinweist. Nachfolgend sind einige der Bedingungen und Komponenten aufgeführt, die überwacht werden können, um Trends zu erkennen, Ausfälle vorherzusagen und zustandsbasierte Wartungsaktivitäten durchzuführen:

• Vibrationsüberwachung:Vibrationsmuster können viele verschiedene Dinge anzeigen. Die Überwachung von Vibrationsmustern kann einen Einblick in die Haltbarkeit von Teilen geben, und Änderungen an diesem Muster können auf ein fehlerhaftes Werkzeug hinweisen, oft 15 Minuten oder länger, als ein menschlicher Bediener ein Problem erkennen kann.
• Lagerverschleiß:Der Verschleiß von Kugellagern kann Schäden an Produktionsanlagen verursachen und tritt normalerweise während der Anfahr- und Abbremszeiten auf, da der Flüssigkeitsdruck in der Maschine nicht hoch genug ist, um eine ordnungsgemäße Schmierung aufrechtzuerhalten. Ein zu niedriger Schmiermittelstand kann auch zu Lagerverschleiß führen und die Verwendung des falschen Schmiermitteltyps für die jeweilige Aufgabe. Durch die Überwachung des Lagerzustands mit einem Edge-Gerät können kostspielige Wartungsarbeiten und Ausfallzeiten verhindert und die Maschinenkosten drastisch gesenkt werden, da kritische Ausfälle immer seltener werden.
• Belastung:Wenn eine Werkzeugmaschine Material bearbeitet, wird es natürlich stumpf und zwingt die Maschine, die Belastung zu erhöhen, um den richtigen Schnitt zu gewährleisten, ähnlich wie Sie beim Schreiben mehr Druck auf einen ungespitzten Bleistift ausüben. Dies könnte den Bedienern sagen, dass die Lebensdauer des Werkzeugs mit zunehmender Belastung enden kann.
• Drehmoment:Identifizieren Sie Anomalien in der Rotationskraft der Maschine, um ein besseres Verständnis dafür zu entwickeln, wie sie sich während der Auftragsausführung ändert, und etwaige Korrelationen mit Ausschussteilen, Maschinenausfällen und gebrochenen Werkzeugen.
• Beschleunigung:Achsen starten nicht sofort mit einer bestimmten Geschwindigkeit, sondern beschleunigen und verzögern basierend auf dem Programm.
• Spindelgeschwindigkeit:Analysieren Sie die Drehzahlen (Umdrehungen pro Minute) Ihrer Spindeln und stellen Sie fest, wie die Spindelgeschwindigkeit den Verschleiß des Werkzeugs erhöhen, Rattern fördern oder zu Werkzeugbruch führen kann.
• Temperatur:Die Temperatur ist ein offensichtlicher Indikator für viele potenzielle Probleme innerhalb einer Maschine. Die Überwachung der Maschinentemperatur kann Produktionsmitarbeiter vor einem bevorstehenden Maschinenausfall oder sogar Gesundheitsrisiken wie größeren Maschinenausfällen oder sogar Bränden in einigen aggressiveren Produktionsumgebungen warnen.
• Werkzeugausfall:Mit einer bereitgestellten Zustandsüberwachungslösung können Sie nicht nur feststellen, wann ein Werkzeug bricht, sondern sogar vorhersagen, wann ein Werkzeugausfall bevorsteht, sodass Sie vorbeugende Wartungsmaßnahmen ergreifen können, um das Problem zu beheben, bevor es überhaupt passiert.
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[Fallstudie:Wie BC Machining Werkzeugmaschinenausfälle vorhersagt und verhindert, wodurch jährliche Einsparungen von 72.000 $ pro Maschine erzielt werden]

Techniken zur Überwachung des Maschinenzustands

Es gibt drei Haupttypen von Maschinenüberwachungstechniken, darunter:

• Manuelle Zustandsüberwachung, die die manuelle Inspektion von Geräten auf Verschleiß, die Dokumentation von Geräteausfällen, Temperatur und anderen relevanten Daten umfasst. Diese analoge Technik erfordert, dass jemand vor Ort ist, um die Informationen zu sammeln, und erwartet ein Maß an Genauigkeit, für das Menschen im Allgemeinen nicht ausgelegt sind. Aus diesem Grund empfehlen wir digitale Fertigungs-Dashboards, um die Sichtbarkeit von Maschinendaten in der gesamten Fertigung zu gewährleisten.
• Maschinensteuerung und sensorbasierte Überwachung umfassen das Extrahieren von Daten direkt aus der Maschinensteuerung, die Verwendung digitaler und analoger E/A oder das Anbringen von Sensoren an Maschinen, um Daten zu sammeln und auszuwerten. In Produktionsumgebungen treten bei einfachen Sensoren häufig Probleme auf, z. B. umgestoßen oder anderweitig ungenau aufgrund von Stößen, chemischen oder thermischen Bedingungen usw. Lösungen wie der Hochfrequenz-Datenadapter von MachineMetrics sind jedoch weniger ein Sensor im herkömmlichen Sinne dass es direkt an die SPS angeschlossen wird und immun gegen Stöße, Neigungen, herumfliegende Metallspäne und andere gefährliche Bedingungen ist. Es sammelt auch Daten mit der 1000-fachen Geschwindigkeit der meisten Sensoren auf dem Markt.
• Die Nutzung des IoT bringt die Maschinenzustandsüberwachung auf die nächste Ebene, da sie eine Fernüberwachung von Maschinen ermöglicht und Cloud-basierte Software verwenden kann, um Daten zu aggregieren, Analysen durchzuführen, Berichte zu erstellen und vieles mehr. IoT eröffnet auch die Möglichkeit der zustandsbasierten Wartung, oft in Echtzeit.

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Zustandsbasierte Wartung aktivieren

Die zustandsbasierte Überwachung steuert eine zustandsbasierte Wartungsroutine, bei der die Wartung abgeschlossen wird, wenn Maschinen im Zustand sind, die darauf hindeuten, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit eines Maschinenausfalls besteht.

Mit einer aktivierten Zustandsüberwachungslösung können Hersteller schnell von kalenderbasierten oder reaktiven Wartungsstrategien zu einem nutzungsbasierten oder zustandsbasierten Ansatz wechseln. Dies gibt ihnen die Möglichkeit, Gerätewartungsaufgaben zum richtigen Zeitpunkt zu unterstützen, anstatt Geräte übermäßig zu warten oder auf den Ausfall einer Maschine zu warten.

Alarme, Benachrichtigungen und Automatisierung

Das IoT-fähige Zustandsüberwachungssystem von MachineMetrics bietet die Infrastruktur für die Integration mit anderen Systemen, um Benachrichtigungen und andere automatisierte Aktivitäten zu ermöglichen. Auf diese Weise können die Maschinenzustandsdaten in Echtzeit Ihr Team informieren und befähigen, bessere und schnellere Entscheidungen auf der Grundlage genauer Daten zu treffen.

Lassen Sie uns ein paar Beispiele durchgehen:

• Integration mit CMMS:Ihr Wartungsteam und Ihre Bediener sind dafür verantwortlich, sicherzustellen, dass Ihre Ausrüstung optimal läuft, aber Ihr Wartungssystem erfasst keine genauen Maschinendaten. Mit MachineMetrics können Ausfallzeiten, Einrichtungsphasen, Anomalien, allgemeine Nutzung oder Alarme automatisch an ein CMMS oder ein anderes System gesendet werden.
• Automatisierung der Wartung:Bei der Verfolgung von Maschinenzuständen kann ein Alarm einen Arbeitsablauf ermöglichen, der die zuständige Person sofort über das Problem informiert. Dies ist nicht nur nützlich, um sicherzustellen, dass das Problem so schnell wie möglich behoben wird, sondern abhängig von den Maschinendaten können Zustandsschwellen es Bedienern und Wartungsteams ermöglichen, das Problem vorher zu beheben es wird ein Problem. Zum Beispiel löst vielleicht ein "Flüssigkeitsmangel"-Alarm eine Benachrichtigung für einen Bediener aus, Flüssigkeiten nachzufüllen, bevor die Maschine ausfällt. Damit nähern wir uns der vorausschauenden Wartung.

Die zustandsbasierte Wartung ist sicherlich vorteilhaft für das Endergebnis eines Herstellers im Vergleich zu einer reaktiven Wartungsstrategie, die Maschinenprobleme erst löst, nachdem sie kaputt gegangen sind. Der Übergang zu einer vorausschauenden Wartungsstrategie ist jedoch für datenversierte Hersteller noch effizienter und lukrativer.

Mit Predictive Maintenance kann Condition Monitoring als Datenquelle neben anderen zur Analyse genutzt werden, um die Frage „Wann geht die Maschine kaputt?“ zu beantworten. Solange ein Modell genau trainiert ist, kann diese Art von Erkenntnissen Ausfallzeiten und Kosten sogar noch weiter reduzieren als eine zustandsbasierte Wartungsroutine.

Maschine ausgefallen oder bevorstehender Ausfall erkannt? Benachrichtigen Sie automatisch die richtige Person zur richtigen Zeit, um das Problem so schnell wie möglich zu lösen, oder bevor das Problem überhaupt auftritt.

Lösungen zur Überwachung des Maschinenzustands

Die industrielle IoT-Plattform von MachineMetrics bietet ein System zur Überwachung des Maschinenzustands, sodass Hersteller das Echtzeit-Daten-Streaming von ihren Maschinen nutzen können, um die Leistung zu überwachen, Wartungsarbeiten durchzuführen und vieles mehr.

Wir bieten eine Plug-and-Play-Lösung für die Verbindung mit Maschinen über die SPS und das Sammeln und Umwandeln von Daten in verwertbare Maschinendaten und Erkenntnisse innerhalb weniger Minuten. Damit können Sie den Zustand Ihrer Geräte einfach anzeigen und verwalten sowie die richtige Person zur richtigen Zeit benachrichtigen, um bei Bedarf Maßnahmen zu ergreifen. Zusätzlich zu den kontextbezogenen Daten, die von Bedienern bereitgestellt werden, haben Sie sofortigen Einblick nicht nur in die Leistung und den Zustand der einzelnen Maschinen, sondern auch in den Status des gesamten Betriebs.

Dies unterstützt eine Vielzahl von Zielen für Hersteller. Eine einfache Bereitstellung der Zustandsüberwachung bietet Einblicke in den Maschinenzustand über Diagnosen und Alarme und erweiterte Anwendungsfälle über Zyklusanalysen sowie automatisierte Arbeitsabläufe.

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