Permanenter Gesundheitscheck

Framework zur Optimierung des vertikalen Datenflusses

Viele Maschinen laufen heutzutage mehr als fünfzehn Jahre, d.h. dass Systemoptimierungen während der Laufzeit die Regel sind. Umso wichtiger ist es sowohl für den Maschinenbauer als auch für den Betreiber, möglichst viel über den ‚Gesundheitszustand‘ seiner Maschinen zu wissen. Das Software-Modul FMS (Flotten-Management-System) holt ohne großen Mehraufwand Daten aus der Tiefe der Maschinen-Sensorik und -Aktorik und ermöglicht so eine weltweite zustandsbasierte Wartung.
Bisher wird meist präventive Wartung betrieben, d.h. Verschleißteile werden nach bestimmten Zyklusvorgaben präventiv ausgetauscht, unabhängig von deren Verschleißzustand. Bei dieser Vorgehensweise kann es dazu kommen, dass die stark beanspruchten Komponenten zu früh, zu spät oder zu einem ungünstigen Zeitpunkt – z.B. inmitten der Produktion für einen Großauftrag – ausgetauscht werden. Optimaler ist die zustandsbasierte Wartung, bei der nur dann Bauteile ausgetauscht werden, wenn es wirklich notwendig ist. So lassen sich auch Wartungseinsätze deutlich besser planen. Viele Maschinenbauer wissen um diese Vorzüge, scheuen aber die Umstellung auf eine zustandsbasierte Wartung. Der Grund ist die Sorge, die Erfassung bzw. Aggregation großer Datenmengen sei zwangsläufig teuer und kompliziert. Zudem stellt sich die Frage, wie die gesammelten Daten sinnvoll genutzt, Informationen weltweit gesammelt und die unterschiedlichen Nutzergruppen innerhalb des Unternehmens zielgerichtet mit den richtigen Informationen versorgt werden können.

Vorhandene Daten nutzen

Das FMS macht in fünf Schritten aus verfügbaren Maschinendaten weltweit nutzbares Wissen. Dabei setzt es zunächst bei den Standards und den Daten an, die bereits verfügbar sind. Datenerfassung: Am Anfang steht die Datenerfassung. Das Software-Modul nutzt hierfür die ohnehin vorhandene Sensorik und Aktorik der Maschinen. Je nachdem, welche Daten genau erfasst werden sollen, ist höchstens eine ’selektive‘ Nachrüstung neuer Messpunkte notwendig. Somit entstehen grundsätzlich keine Mehrkosten gegenüber dem standardmäßigen Betrieb einer Maschine. Datenaggregation: Im zweiten Schritt erfolgt die Datenaggregation, bei der die gesammelten Daten in mehreren Stufen zu nutzbaren Informationen verdichtet und lokal zwischengespeichert werden. Dabei überprüft das FMS die gewonnenen Messwerte direkt auf Grenzwertüberschreitungen und gibt gegebenenfalls Alarmmeldungen weiter. Zudem lassen sich auf Basis der Daten integrale und differentiale Trends ableiten, indem das System die Messwerte über einen längeren Zeitraum beobachtet und vergleicht. Ausreißer und Messfehler lassen sich so schnell identifizieren, und der Bediener kann sowohl Einzelwerte als auch Kurvenverläufe gezielt anpassen. Der Anwender kann die Verdichtung der Daten anhand vorgefertigter Funktionsbausteine oder mithilfe kundenspezifischer Module betreiben. Bei der Entwicklung der Funktionen hat man sich an dem Einheitsblatt 24582 des Fachbereichs Werkzeugtechnik des VDMA orientiert. Daten lokal nutzbar machen: Im dritten Schritt macht das Software-Modul die Daten lokal nutzbar, d.h. das System tauscht die lokal gesammelten Daten über ein sogenanntes Systemvariablen-Interface (SVI) innerhalb der Anlage aus. Dies geschieht mittels Kopplung des FMS über das SVI mit anderen Kundenapplikationen oder Software-Modulen wie dem M1 webMI pro zur Anlagenvisualisierung oder via OPC UA mit der Betriebsführung bzw. dem MES-System. Zielgruppenspezifisches Datenmanagement: Neu ist das verteilte Datenmanagement des Software-Konzepts. So ermöglicht das FMS das Datenmanagement von vielen Maschinen gleichzeitig, und das über Unternehmensgrenzen hinweg und mit unterschiedlichen Berechtigungen. Das bedeutet, der Maschinenbauer kann die Daten der Maschine X weltweit nicht nur beim Kunden A, sondern auch bei den Kunden B und C abfragen, sodass er verlässliche und vergleichbare Informationen über die unterschiedliche Nutzung der Maschine gewinnt. Möglich macht dies das neue Prinzip der ‚private cloud‘ auf Basis der atvise-Technologie. Dieses verbindet die Vorteile der weltweit verfügbaren Cloud zur Datenspeicherung und zum Datenaustausch mit der Möglichkeit der zielgruppenspezifischen Vergabe von Nutzungsrechten mithilfe eines vorkonfigurierten Web-Portals. Datenauswertung: Im letzten Schritt erfolgt die Datenauswertung mithilfe flexibler, skalierbarer Nutzeroberflächen. Diese können zudem benutzerabhängig gestaltet werden, um die Sichtweisen unterschiedlicher Interessensgruppen innerhalb des Unternehmens wie Service oder Entwicklung abzubilden. Darüber hinaus sind die Ergebnisse übertragbar, d.h. sie lassen sich einfach exportieren und verteilen.

Fazit

Mittels FMS lassen sich die Menge der weltweit gesammelten Daten sowie die Qualität der daraus gewonnenen Informationen deutlich erhöhen. Das Software-Modul erkennt Fehler und Verschleißerscheinungen frühzeitig und kommuniziert diese proaktiv direkt an die richtigen Stellen, wie Betriebsführung, Serviceteam des OEM oder die Warnleuchte einer Anlage. Der durchgängige vertikale Informationsfluss liefert dem Maschinenbauer darüber hinaus wertvolle Informationen zur tatsächlichen Maschinennutzung. Diese kann er in die Produktentwicklung einfließen lassen, um seine Maschinen noch optimaler an die Bedürfnisse der Nutzer anzupassen.

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