{"id":1421,"date":"2020-11-06T11:03:21","date_gmt":"2020-11-06T10:03:21","guid":{"rendered":"https:\/\/syram.eu\/?p=1421"},"modified":"2021-02-02T10:11:42","modified_gmt":"2021-02-02T09:11:42","slug":"maintenance-predictive-industrie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/syram.eu\/de\/wartungs-predictive-industrie\/","title":{"rendered":"Vorausschauende Wartung: IIoT und ML nutzen, um Ger\u00e4teausf\u00e4lle zu vermeiden"},"content":{"rendered":"
Fr\u00fcher oder sp\u00e4ter f\u00e4llt jede Maschine aus, allerdings mit einer breiten Palette an Folgen. Ein pl\u00f6tzlicher Ausfall der Kaffeemaschine kann Ihnen die Laune und den Morgen verderben. Entsprechend hat eine unerwartete Fehlfunktion in einem Kraftwerk das Potenzial, Tausende von Menschen stundenlang in v\u00f6lliger Dunkelheit zu lassen und einen Verlust von mehreren Millionen Euro zu verursachen.<\/span><\/p> So betragen die durchschnittlichen Kosten f\u00fcr ungeplante Ausfallzeiten im Energiesektor, in der Fertigung, im Transportwesen und in anderen Branchen 250 000 Euro pro Stunde oder 2 Millionen Euro pro Arbeitstag.\u00a0<\/span><\/p> Denn um kostspielige Ausf\u00e4lle zu vermeiden und die durch Ausf\u00e4lle verursachten Sch\u00e4den zu mildern, ben\u00f6tigen Unternehmen eine effektive Instandhaltungspolitik. Dieser Artikel erl\u00e4utert die verf\u00fcgbaren Strategien, die Vorteile des fortschrittlichsten pr\u00e4diktiven Ansatzes und die zu seiner Umsetzung erforderlichen Ressourcen.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Zun\u00e4chst einmal gibt es drei Hauptarten von Instandhaltungsstrategien, die ein Unternehmen verfolgen kann: korrektive, pr\u00e4ventive und pr\u00e4diktive Instandhaltung. Jede Option hat ihre Vor- und Nachteile, die wir im Folgenden n\u00e4her betrachten.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Gr\u00f6\u00dfte Vorteile:<\/strong> geringe Wartungskosten, weniger st\u00e4ndiges Personal, minimale Planung erforderlich<\/span><\/p>\n Wichtigste Nachteile:<\/strong> hohe Reparaturkosten, Sicherheitsrisiken, potenziell gr\u00f6\u00dfere Sch\u00e4den an Maschinen<\/span><\/p>\n So bedeutet reaktive Wartung, auch bekannt als korrektive Wartung, Betrieb bis zum Ausfall, dass Ma\u00dfnahmen ergriffen werden, wenn die Ausr\u00fcstung bereits ausgefallen ist. Dieser Ansatz spart Zeit und Geld f\u00fcr Planungs- und Unterst\u00fctzungsleistungen. Er kann bei redundanten, leicht zu reparierenden und unkritischen Anlagen stattfinden. Nehmen wir an, Gl\u00fchbirnen werden erst ausgetauscht, wenn sie durchgebrannt sind.<\/span><\/p>\n W\u00e4hrend die korrektive Wartung keine anf\u00e4nglichen Kosten verursacht, ist sie langfristig sehr kostspielig, wenn man \u00dcberstunden, eine verk\u00fcrzte Nutzungsdauer der Anlagen, Rufsch\u00e4digung und Sicherheitsrisiken ber\u00fccksichtigt. Nach Sch\u00e4tzungen des Marshall-Instituts kostet der reaktive Ansatz die Unternehmen bis zu f\u00fcnfmal mehr als proaktive Arten der Instandhaltung.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Gr\u00f6\u00dfte Vorteile:<\/strong> h\u00f6here Effizienz und l\u00e4ngere Lebensdauer der Ger\u00e4te, geringere Wahrscheinlichkeit von Ausf\u00e4llen, Geld sparen<\/span><\/p> Gr\u00f6\u00dfere Nachteile:<\/strong> keine M\u00f6glichkeit, katastrophale Ausf\u00e4lle, erh\u00f6hte Arbeitsintensit\u00e4t und geplante Ausfallzeiten auszuschlie\u00dfen, zus\u00e4tzliche Zeit f\u00fcr die Planung<\/span><\/p> So l\u00f6st die vorbeugende Wartung regelm\u00e4\u00dfige Inspektionen der Anlagen aus, um Sch\u00e4den abzuschw\u00e4chen und die Wahrscheinlichkeit von Ausf\u00e4llen zu verringern. Geplante Aktivit\u00e4ten wie Schmierung oder Filterwechsel verl\u00e4ngern die Nutzungsdauer der Anlagen und steigern ihre Effizienz. All das f\u00fchrt also zu Geldeinsparungen. Studien zeigen, dass die durchschnittlichen Einsparungen aus geplanter Wartung im Vergleich zu reaktiver Wartung 12 bis 18% betragen.<\/span><\/p> Vorbeugende Ma\u00dfnahmen k\u00f6nnen die M\u00f6glichkeit katastrophaler Ausf\u00e4lle jedoch nicht v\u00f6llig ausschlie\u00dfen. Au\u00dferdem erfordert diese Praxis zus\u00e4tzliche Planung und Personalressourcen. H\u00e4ufig werden die Kontrollen mehr oder weniger h\u00e4ufig durchgef\u00fchrt, als f\u00fcr die Gew\u00e4hrleistung der Zuverl\u00e4ssigkeit notwendig ist.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Gr\u00f6\u00dfte Vorteile:<\/strong> geringere Wartungszeiten und -kosten, l\u00e4ngere Lebensdauer der Anlagen, geringere Sicherheits-, Umwelt- und Qualit\u00e4tsrisiken<\/span><\/p>\n Wichtigste Nachteile:<\/strong> die Notwendigkeit organisatorischer Ver\u00e4nderungen, hoher Investitionen in Hardware, Software, Fachwissen und Personalschulung<\/span><\/p>\n <\/span><\/p>\n Tats\u00e4chlich ist die vorausschauende Wartung mit dem Aufkommen von Industrie 4.0 m\u00f6glich geworden, der vierten industriellen Revolution, die von Automatisierung, maschinellem Lernen, Echtzeitdaten und Interkonnektivit\u00e4t getragen wird. Mehr oder weniger \u00e4hnlich wie die vorbeugende Instandhaltung ist PdM ein proaktiver Ansatz zur Wartung von Maschinen. Der Unterschied besteht darin, dass ein Unternehmen die Aktivit\u00e4ten auf der Grundlage einer st\u00e4ndigen \u00dcberwachung des Zustands plant. Sobald ungesunde Trends erkannt werden, werden besch\u00e4digte Teile repariert oder ausgetauscht, um kostspieligere Ausf\u00e4lle zu vermeiden.<\/span><\/p>\n Zu den Vorteilen, die die PdM den Unternehmen bringt, geh\u00f6ren :<\/span><\/p>\n -Senkung der Kosten f\u00fcr Wartungsarbeiten, <\/span><\/p>\n -L\u00e4ngere Lebensdauer der Ger\u00e4te, <\/span><\/p>\n -Reduzierung der Ausfallzeiten, <\/span><\/p>\n -Steigerung der Produktionskapazit\u00e4t und erh\u00f6hte Sicherheit. Laut einem Bericht von Deloitte Insights \"PdM promises\".<\/span><\/p>\n -Reduzierung der f\u00fcr die Wartungsplanung ben\u00f6tigten Zeit von 20 auf 50%,<\/span><\/p>\n -Erh\u00f6hung der Betriebszeit und der Verf\u00fcgbarkeit von Ger\u00e4ten um 10 bis 20% und<\/span><\/p>\n -Senkung der Gesamtkosten f\u00fcr die Instandhaltung um 5 bis 10 Prozent.<\/span><\/p>\n <\/span><\/p>\n Diese Verbesserungen erfordern jedoch erhebliche Investitionen in die IT-Infrastruktur und das IT-Know-how - d. h. in industrielle IoT-Sensoren (IIOT), Analysesoftware mit maschinellen Lernfunktionen, Datenwissenschaftler und IT-Spezialisten sowie die Schulung von Mitarbeitern. Ein Unternehmen muss ein ganzes \u00d6kosystem aufbauen, das die Pr\u00e4ventionsaktivit\u00e4ten unterst\u00fctzt. <\/span><\/p>\n In den folgenden Abschnitten werden wir sehen, wann diese Bem\u00fchungen sinnvoll sind und was genau n\u00f6tig ist, um die WfbM umzusetzen.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Zun\u00e4chst einmal ist diese kosten- und technologieintensive Strategie durch hochwertige und kritische Anlagen gerechtfertigt, die immer betriebsbereit sein m\u00fcssen. Nat\u00fcrlich ist die PdM zu teuer und ineffizient f\u00fcr Komponenten, die stunden- oder gar tagelang ausfallen k\u00f6nnen, ohne den Produktionszyklus zu beeintr\u00e4chtigen. Alles, was dazwischen liegt, erfordert weitere \u00dcberlegungen, um die richtige Wahl zu treffen.<\/span><\/p>\n Derzeit wird die leistungsst\u00e4rkste PdM in den folgenden Industriezweigen eingesetzt:<\/span><\/p>\n -Fabriken,<\/span><\/p>\n –<\/span>Kraftwerke,<\/span><\/p>\n -Eisenbahnen,<\/span><\/p>\n -Luftfahrt,<\/span><\/p>\n -Industrie, \u00d6l- und Gasindustrie und<\/span><\/p>\n -Logistik und Transport.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Unabh\u00e4ngig von der Branche, in der Sie t\u00e4tig sind, m\u00fcssen Sie bei der Entscheidung \u00fcber die Umsetzung klar erkennen, dass PdM nur auf Aufgaben von vorhersehbarer Art angewendet werden kann. Die PdM-Strategie kann f\u00fcnf Hauptfragen beantworten:<\/span><\/p> \u00a0<\/p> Die PdM-Strategie beruht auf mehreren wichtigen S\u00e4ulen und wird schlichtweg nicht funktionieren, wenn diese fehlen oder unzureichend sind.<\/span><\/p>\n -Dtionen.<\/strong> Je mehr Daten Ihnen zur Verf\u00fcgung stehen, desto fundiertere Entscheidungen kann Ihr Wartungspersonal treffen. Um genaue Prognosen zu erstellen, m\u00fcssen Sie Echtzeitdaten von Sensoren, historischen Wartungs- und Ausfallaufzeichnungen, Metadaten von Ger\u00e4ten und sogar externen Informationen wie Wetterbedingungen sammeln und verarbeiten.<\/span><\/p>\n –Zust\u00e4ndigkeit.<\/strong> Neben der Schulung des Personals, damit es die PdM-Prozesse versteht und mit neuen Ger\u00e4ten arbeiten kann, ben\u00f6tigen Sie zus\u00e4tzliches technisches Fachwissen. Die Wirksamkeit der vorausschauenden Wartung h\u00e4ngt weitgehend von den folgenden Spezialisten ab:<\/span><\/p>\n ++Software- und Cloud-Ingenieure, um alle Teile eines IT-Puzzles zur vorausschauenden Wartung in eine End-to-End-L\u00f6sung zu integrieren und ihre Arbeit zu orchestrieren;<\/span><\/p>\n ++Datenexperten, die Daten aufbereiten, Modelle f\u00fcr maschinelles Lernen ausw\u00e4hlen, einstellen und trainieren und die Ergebnisse interpretieren; und<\/span><\/p>\n ++Zuverl\u00e4ssigkeitsingenieure, die von Datenwissenschaftlern gelieferten Ergebnisse zu nutzen, um die Effizienz und Sicherheit von Ger\u00e4ten zu verbessern.<\/span><\/p>\n Angesichts der Komplexit\u00e4t der IT-Infrastruktur, die f\u00fcr die Durchf\u00fchrung von PdM-Aktivit\u00e4ten erforderlich ist, m\u00fcssen Sie m\u00f6glicherweise auch einen Unternehmensarchitekten hinzuziehen. Dieser Experte wird Ihre derzeitigen Systeme bewerten, Sie \u00fcber verf\u00fcgbare Technologien beraten und Ihnen helfen, die wichtigsten Software- und Integrationsherausforderungen zu bew\u00e4ltigen.<\/span><\/p>\n IT-Infrastruktur.<\/strong> PdM verwendet mehrere Hardware- und Softwaremodule sowie Cloud-Technologien. Somit sind alle Komponenten des IT-Systems f\u00fcr die Aktivit\u00e4ten der vorausschauenden Wartung von entscheidender Bedeutung, weshalb wir sie im Folgenden n\u00e4her betrachten werden.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Zun\u00e4chst einmal bedeutet vorausschauende Wartung einen st\u00e4ndigen Datenfluss von physischen Anlagen, die Analyse von Echtzeitinformationen im Vergleich zu historischen Aufzeichnungen, die Vorhersage von Ergebnissen und die Abschw\u00e4chung oder Vermeidung von Ausf\u00e4llen und potenziellen Ausfallzeiten.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t IIoT-Ger\u00e4te oder intelligente Sensoren, die die \u00dcberwachung des Zustands von Ger\u00e4ten durchf\u00fchren, sind das Herzst\u00fcck der vorausschauenden Wartung. Denn diese integrierten oder externen Hardware-Elemente erfassen physikalische Parameter und \u00fcbersetzen sie in digitale Signale.<\/span><\/p> Die bei der vorausschauenden Wartung verwendeten Parameter umfassen, sind aber nicht darauf beschr\u00e4nkt:<\/span><\/p> \u00a0<\/span><\/p> Denn die Sensoren leiten die Signale \u00fcber ein IoT-Gateway an den Datenspeicher weiter; ein physisches Ger\u00e4t oder ein Softwareprogramm, das als Br\u00fccke zwischen Hardware und Cloud-Installationen dient. Es verarbeitet und filtert die IIoT-Daten vor und reduziert ihre Menge, bevor sie an das Rechenzentrum gesendet werden. Dar\u00fcber hinaus sorgt das Gateway f\u00fcr Konnektivit\u00e4t, erh\u00f6ht die Sicherheit und erm\u00f6glicht die \u00dcbersetzung zwischen verschiedenen Nachrichtenprotokollen.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Ein CMMS-System ist eine weitere wichtige Software hinter PdM. Es erm\u00f6glicht die \u00dcberwachung und Analyse aller wartungsrelevanten Informationen, wie z. B. Reparaturpl\u00e4ne, St\u00f6rungshistorie, Verwendung von Ersatzteilen und Wartungsaktivit\u00e4ten sowie Ausr\u00fcstungsspezifikationen und technische Anforderungen. Die \u00fcber Jahre hinweg gesammelten historischen Daten bilden so eine solide Grundlage f\u00fcr genaue Prognosen.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Erstens ben\u00f6tigen Sie einen gro\u00dfen, skalierbaren Speicher, um sowohl Echtzeitdaten von Sensoren als auch historische Daten aus einem CMMS zu aggregieren.<\/span><\/p> Tats\u00e4chlich ist zu beachten, dass nur sehr wenige Unternehmen \u00fcber ausreichende Ressourcen verf\u00fcgen, um Sensorinformationen in Rechenzentren vor Ort zu speichern. Daher sind Cloud-L\u00f6sungen, d. h. IoT- und IIoT-Middleware-Plattformen, die bessere Wahl, um gro\u00dfe Datenmengen zu sammeln und zu speichern. Sie k\u00f6nnen ihre Kapazit\u00e4t leicht erh\u00f6hen und verringern, je nach \u00fcbertragenem Datenvolumen und der Anzahl der angeschlossenen Sensoren.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t Es reicht nicht aus, massive Datens\u00e4tze aus verschiedenen Quellen zu sammeln. Die Strategie der vorausschauenden Wartung erfordert leistungsf\u00e4hige Analysewerkzeuge, die auf Algorithmen des maschinellen Lernens basieren. Die Generierung von Vorhersagen mit ML umfasst mehrere Phasen.<\/span><\/p>\n Manchmal ist ein Modul f\u00fcr vorausschauende Wartung ein integraler Bestandteil des CMMS, aber das ist nicht immer der Fall. Au\u00dferdem kann dieses Modul schwer anzupassen sein und es fehlt ihm an maschinellen Lernf\u00e4higkeiten, was zu einer weniger genauen Prognose f\u00fchrt.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\tInstandhaltungsstrategie: korrektive vs. pr\u00e4ventive vs. pr\u00e4diktive Strategie<\/h2>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
Reaktive Wartung: L\u00f6sen Sie das Problem, wenn es tats\u00e4chlich auftritt.<\/h3>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
Vorbeugende Wartung: Alles nach einem Zeitplan reparieren<\/h3>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
Predictive Maintenance (PM): Was nicht kaputt geht, wird auch nicht repariert. <\/h3>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
Anwendungsf\u00e4lle f\u00fcr vorausschauende Wartung in der Industrie und Erfolgsfaktoren<\/h2>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
Aufgaben, die Sie mit vorausschauender Wartung l\u00f6sen k\u00f6nnen<\/h2>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
Schl\u00fcsselfaktoren, die PdM erm\u00f6glichen<\/h2>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\u00d6kosystem oder IT-Technologien f\u00fcr vorausschauende Wartung, die die PdM antreiben<\/h2>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
IIoT-System<\/h3>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
Computergest\u00fctztes Wartungsmanagement (CMM)<\/h3>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
Zentrale Datenspeicherung<\/h3>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
Analytische L\u00f6sung mit F\u00e4higkeiten zum maschinellen Lernen<\/h3>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n
\u00d6kosystem oder IT-Technologien f\u00fcr vorausschauende Wartung, die die PdM antreiben<\/h2>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t