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Lesedauer: 11min
Mit High-Tech zur Einfachheit

Sep 18, 2020 | Software

Der Hype um Industrie 4.0 hat in den letzten Jahren zu einer sehr dynamischen Entwicklung im Bereich industrieller Zustandsüberwachungssysteme geführt. Eine IoT-Lösung, die den Zustand kompletter Produktions- und Prozessanlagen überwacht, hat Schaeffler vorgelegt. Die Industrie kommt mit dieser smarten kabellosen Lösung wirtschaftlich attraktiver Predictive Maintenance einen bedeutenden Schritt näher. Die Zahl ungeplanter Stillstände wird deutlich reduziert. Im Rahmen des TeDo Herbsts der Innovationen stellt die [me] vor, wie damit Mechatronik auf den Punkt gebracht wird.
 Die Montage des stabförmigen Optime-Sensors ist einfach. Er wird angeschraubt.
Die Montage des stabförmigen Optime-Sensors ist einfach. Er wird angeschraubt.Bild: Schaeffler

Ein Mesh-Netzwerk aus Schwingungssensoren, ein Gateway mit Sim-Karte, Datenanalyse in der Cloud und eine App – mit dieser Kombination aus High-Tech und jede Menge Knowhow will Schaeffler den Markt für Zustandsüberwachungssysteme revolutionieren. Der Clou dabei: Jeder Betreiber oder Instandhalter von Produktionsstandorten kann seine Maschinen und Aggregate in Eigenregie auf Experten-Niveau überwachen.

   Die Identifizierung und Aktivierung eines Optime-Sensors erfolgen mittels NFC, die Konfigurierung per App auf dem Mobiltelefon.
Die Identifizierung und Aktivierung eines Optime-Sensors erfolgen mittels NFC, die Konfigurierung per App auf dem Mobiltelefon.Bild: Schaeffler Technologies AG & Co. KG

Stand der Technik

Nicht selten sind bis zu 95 Prozent der Antriebe und Aggregate – Pumpen, Lüfter, Kompressoren usw. – in Anlagen der Prozess- und Fertigungsindustrie gar nicht oder nur routenbasiert durch manuelle Messungen überwacht. Die Gründe erklärt Dr. Philipp Jussen, Director Product Lifecycle Management im strategischen Geschäftsfeld Industrie 4.0 bei Schaeffler: „Als Hindernisse für den Einsatz von Condition Monitoring Systemen (CMS) nennen die Betreiber hauptsächlich hohe Kosten verursacht durch aufwendige Installationen und Konfigurationen, des Weiteren schwankende Zusatzkosten durch manuelle Analysen der Schwingungssignale sowie die oft nicht ausreichende Qualität und Aussagekraft der Analytik.“ Um diese Mankos zu beseitigen, hat Schaeffler das CMS Optime entwickelt. Als Zielindustrien wurden für die Markteinführung u.a. die Prozessindustrie, die Papier- und Zellstoffindustrie, die Zementindustrie, der Bergbau, die Stahlindustrie, Sägewerke sowie die Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie definiert.

Folgenden Nutzen bietet der Einsatz von Optime: Bei einer Umstellung von einer monatlichen, manuellen, routenbasierten Messung (Offline-Messung) auf Optime sinken die Kosten deutlich unter 50 Prozent, während gleichzeitig die Anzahl der Messungen pro Messpunkt um ein Vielfaches steigt. So ermöglicht das System eine flächendeckende und automatisierte Zustandsüberwachung. Es liefert konkrete Angaben über die geschädigte Komponente, die Schadensschwere und Handlungsempfehlungen. Damit verfügen Betreiber von Produktions- oder Prozessanlagen über eine Entscheidungsgrundlage, an welchen Aggregaten welche Wartungsarbeiten vorgenommen werden müssen und ob diese in dem zur Verfügung stehenden Zeitfenster, z.B. bei einem geplanten Stillstand, erledigt werden können. Sebastian Mergler, Solution Manager Condition Monitoring bei Schaeffler über Optime: „Die Industrie kommt mit unserer Lösung einer wirtschaftlich attraktiven Predictive Maintenance einen bedeutenden Schritt näher, da die Zahl ungeplanter Stillstände und die damit verbundenen Kosten deutlich reduziert werden. Zudem müssen Ersatzteile und Aggregate nicht mehr ‚für den Fall der Fälle‘ auf Lager vorgehalten werden.“

 Optime verfügt über neueste Technologien wie Machine-Learning-Algorithmen, Analyse in der Cloud sowie Wireless-Mesh.
Optime verfügt über neueste Technologien wie Machine-Learning-Algorithmen, Analyse in der Cloud sowie Wireless-Mesh.Bild: Bild: Schaeffler Technologies AG & Co. KG

Die Systemlösung

Das CMS besteht aus kabellosen, batteriebetriebenen Sensoreinheiten, einem Gateway mit Sim-Karte, einer Analyse-Software auf einem IoT-Hub sowie einer App bzw. einem webbasierten Dashboard zur Inbetriebnahme und zur Visualisierung der Analyseergebnisse. Die applizierten Sensoren messen Schwingungen und Temperaturverläufe und ermitteln daraus relevante Kennwerte (KPI). Sie verbinden sich außerdem automatisch zu einem Mesh-Netzwerk. Mit Hilfe des Gateways gelangen die Daten in den IoT-Hub von Schaeffler. Dort sind Algorithmen implementiert, die auf Basis der KPI sowie der Zeitsignale Alarme sowie Entscheidungs- und Handlungsempfehlungen an das Mobiltelefon oder die Leitwarte übertragen.

 Das Mesh-Netzwerk von Optime ist unabhängig von der bestehenden IT-Infrastruktur des Nutzers.
Das Mesh-Netzwerk von Optime ist unabhängig von der bestehenden IT-Infrastruktur des Nutzers.Bild: Bild: Schaeffler Technologies AG & Co. KG

Die Kombination macht’s

Konzeptionell unterscheidet sich Optime von anderen Überwachungslösungen durch folgende Kombination an Eigenschaften:

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