Trends - Hintergründe - Innovationen
Home Kontakt Sitemap 

Aktuelle Printausgabe

Abo WirtschaftsKurier
inkl. 7% MwSt.
Zusendung per Post

Abonnement
27,50 Euro
Studenten-Abo*
20,62 Euro
Mehrfachlieferungen** ab 5 Stück
20,62 Euro

*Bitte gültige Immatrikulations-
bescheinigung an den Verlag senden

** Vorzugspreis kann nur gewährt werden, wenn ein identischer Besteller, Empfänger und Zahler die jeweilige Menge abnimmt


Abonnement Ausland – Jahrespreis
ohne MwSt.
Zusendung per Post

Abonnement
38,40 Euro


Weimer Media Group
Maximilianstraße 13
80539 München

Tel: 08022-7044443
E-Mail: Abo-Bestellung


Das Abonnement verlängert sich automatisch um jeweils ein Bezugsjahr, wenn nicht zwei Monate vor Ablauf gekündigt wird.
Widerrufsgarantie: Sie können die Bestellung innerhalb von zehn Tagen ohne Angabe von Gründen schriftlich bei der Weimer Media Group, Maximilianstraße 13, 80539 München, widerrufen. Zur Fristwahrung genügt die rechtzeitige Absendung (Poststempel).

Hellseher im Wartungsdienst

Instandhaltung: Ausfälle von Maschinen verursachen in vielen Fällen immense Schäden – und ­Kosten. Mit neuen Technologien zur Früherkennung lassen sich Probleme voraussagen, bevor sie auftreten. ­ Die Aluminium Norf GmbH in Neuss hat damit gute Erfahrungen gemacht.

Dann hat es auf einmal ‚klack‘ gemacht, und seither dreht sie sich nicht mehr.“ Diese Aussage eines Wartungsingenieurs über eine Windkraftanlage stammt aus einem britischen Werbefilm für eine Stellenvermittlung. Doch sie beschreibt ein Phänomen, das in der Realität nur allzu bekannt ist: Ein kom­plexes System fällt ­wegen eines mechanischen oder elektrischen Pro­blems plötzlich aus. Der finan­zielle Schaden eines solchen Vorfalls kann – beispielsweise wenn es sich um Produk­tionsmaschinen handelt – schnell auch mal in die Mil­lionen gehen.

Aufgrund der hohen Risiken, die Ausfälle für Finanzen, Kundenzufriedenheit und Sicherung der Geschäftsprozesse bedeuten, legen Unternehmen verständ­licherweise hohen Wert auf Instandhaltungsstrategien. Doch Wartungsarbeiten sind zeit- und kostenaufwendig und sollten daher nicht unnötig durchgeführt werden. Um sie zu optimieren, haben sich Verfahren der sogenannten Predictive Maintenance (PdM), zu Deutsch also „vorausschauende Instandhaltung“, bewährt, die inzwischen auch im Mittelstand populär werden.

Was ist mit „vorausschauend“ gemeint? Die für PdM eingesetzten Technologien unterscheiden sich von Konzepten wie Routinewartung oder vorbeugender Instandhaltung (Preventive Maintenance) dadurch, dass sie den Zustand der laufenden Maschinen und Ausrüstungen ermitteln und auf Basis dieser Ergebnisse vorhersagen, wann eine Wartung durchgeführt werden sollte. Dass diese also nur dann vorgenommen wird, wenn der Zustand der Maschinen es erfordert, spart gegenüber festgelegten Wartungsintervallen gehörig Zeit und Geld.

Neue Systeme sagen Störfälle voraus

Grundlage für die PdM-Technologien sind IT-Systeme, die einerseits periodisch oder kontinuierlich die laufenden Geräte überwachen, andererseits mittels Analysesoftware feststellen, wann nach vorher definierten Kriterien mit einem Mangel oder Ausfall zu rechnen ist. Mit recht guten Erfolgsaussichten kann damit eine Störung vorhergesagt werden.

Kernelement der Analyse­software, deren Algorithmen Ähnlichkeit mit den mathematischen Modellen zur Ermittlung von Kreditkartenrisiken haben, sind webbasierte IT-Programme, die die bisher übliche Zustandsüberwachung in Fabriken durch mathematische Schwingungsanalysen und Sensor-Funktionalitäten ergänzen. Im Ergebnis werden Aussagen über die Funktions- und Leistungsfähigkeit von Maschinen und Anlagen in der Zukunft möglich; Störungen lassen sich erkennen, noch bevor sie eingetreten sind.

Was aber läuft bei einer solchen Analyse konkret ab? Sehr häufig nutzen die Ingenieure für diese Verfahren die Tatsache, dass es vor den meisten Maschinenschäden zu außerplanmä­ßigen Schwingungen der Bauteile kommt. Die Überwachungssensorik zeichnet die Schwingungsmuster an verschleißgefährdeten Teilen periodisch oder permanent auf und füttert die Analyse­software mit diesen Daten. Hochleistungscomputer sind in der Lage, diese großen Datenmengen in Echtzeit zu untersuchen und die beobachteten Schwingungsmuster mit den Sollwerten zu ­vergleichen. Zeigen sich in der Auswertung signifikante Abweichungen, so lässt sich mit entsprechenden Modellen errechnen, wann der optimale Zeitpunkt für eine Wartung erreicht wird.

Inzwischen sind die PdM-Technologien so ausgereift, dass neben Schwingungen auch andere Verschleißfaktoren gemessen und analysiert werden können. Komplexe Systeme wie Windkraftanlagen, aber auch ganze Fabrikanlagen lassen sich mit PdM kostengünstiger warten.

Ein Unternehmen, das sich schon vor rund zehn Jahren für den Einsatz von PdM entschied, ist das Aluminiumschmelz- und -walzwerk Aluminium Norf GmbH (Alunorf). Für die gesamte Anlagenstruktur wurden zunächst verschiedene Messverfahren und -zyklen festgelegt, mit denen sich die Wartung des Betriebs ma­nagen ließ. Für die Installation der Messsysteme wurden passende Grenzwerte für die Überwachungsgrößen definiert, sodass die Software Soll-Ist-Vergleiche durchführen und Diagnosen beziehungsweise Prognosen stellen kann. Darauf aufbauend wurden die Instandhaltungsmaßnahmen geplant und umgesetzt.

Den verschiedenen Herstellungsprozessen im Schmelz- sowie Warm- und Kaltwalzwerk sind mehrere Messtechniken zugeordnet, die mit PdM analysiert werden: Offline- und Online-Schwingungsmessungen, Thermografie, Drehmomentmessungen, Lageüberwachung, Schmierstoffanalysen und Ultraschallmessungen.

Als typisches Beispiel für den Praxiseinsatz des Verfahrens lassen sich die Online-Schwingungsmessungen im Warm- und Kaltwalzwerk betrachten. Dort werden an zahlreichen Messstellen die Getriebe und Antriebsmotoren permanent überwacht. Bei Überschreiten der Grenzwerte von Drehzahl und Drehmoment werden dann aufgrund der Pro­gnosen Wartungsarbeiten vorgenommen.

Als weiteres Beispiel kommen im Rahmen der Thermo­grafie Wärmebildkameras als Sen­soren für die Hochspannungs- und Schaltanlagen zum Einsatz. Sie ermitteln außergewöhnliche Temperaturerhöhungen, die zu Überhitzung führen können. Die Folgen wären dann Spannungsausfälle etwa bei Öfen und Kühlung – für den Werksbetrieb fatal. Auch hier schlagen die PdM-Analysesysteme rechtzeitig Alarm und ermöglichen es, noch früh genug Gegenmaßnahmen durchzuführen.

Zeiteinsparung von fast zehn Tagen

Im Ergebnis hat sich PdM für Alunorf eindeutig gelohnt. Als Vorteile nennt das Unternehmen eine höhere Ausfallsicherheit, fest terminierte statt überraschende Instandhaltungsmaßnahmen und damit bessere Planbarkeit der Produktion sowie eine deutlich reduzierte Ersatzteilhaltung trotz höherer Verfügbarkeit der Anlagen. Innerhalb eines Jahres konnten allein durch die Schwingungsmessungen mit PdM in den verschiedenen Produktionsbereichen 225 Ausfallstunden – das sind fast zehn Ta-ge – vermieden werden.

Als Technologieführer im Bereich PdM gilt das US-Unternehmen Forcam. Dort hat man die Methode inzwischen zu einer Green-Manufacturing-Lösung weiterentwickelt, die nicht nur potenzielle Schadenstellen überwacht, sondern gleichzeitig den Energieverbrauch auf allen Ebenen, von der einzelnen Komponente bis zur ganzen Fabrik, in die Vorhersagen einbezieht. Die Lösung arbeitet ebenfalls mit Schwingungsanalysen und Sensor-Funktionalitäten. Die Energiebilanz für die gesamte Produktion wird dadurch transparent, auch für einzelne Kategorien wie Prozesse, Ausrüstung und Komponenten. Bislang nur ungenau zu beantwortende Fragen können damit präzise geklärt werden: Wo wird die meiste Energie verbraucht? Welche Prozesse liefern den geringsten Energieverbrauch? Wie viel Energie wird morgen, nächste Woche oder nächsten Monat benötigt? Welche Energiebilanz hat meine Produktion insgesamt? Alle Daten werden übersichtlich visualisiert und auf Wunsch per App auch auf Smartphones angezeigt.

Auf diese Weise kann PdM nicht nur eine Nahe-null-Ausfallquote, sondern auch eine verbesserte Energie- und Ressourcen­effizienz bewirken.

Dr. Hans-Dieter Radecke


Artikel vom: 2012-06-11 14:30:00
ANZEIGE