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Digitalisierung in der Produktion: Überwachungsleitstelle in einer Fabrik
9 min Lesezeit

Integrierte IT-Plattformen ermöglichen effizientes Instandhaltungsmanagement

Aus technologischer Sicht bedarf es für eine effiziente vorausschauende Wartung zweierlei: zum einen eine Ausstattung der Anlagen mit Sensoren zur Datenerhebung und zum anderen eine intelligente Software zur Vernetzung und Verarbeitung der gesammelten Daten. Und hier wird es meist kompliziert: Noch arbeiten allzu häufig verschiedene IT-Systeme und Insellösungen (z. B. Anwendungen oder Apps) nebeneinanderher – ohne dass die Daten sinnvoll zusammengeführt werden. Plattformen mit offenen Schnittstellen für verschiedene Datenströme bieten hier eine Lösung: Sie führen die Daten zusammen und ermöglichen optimales Wartungs- und Instandhaltungsmanagement

Aus technologischer Sicht bedarf es für eine effiziente vorausschauende Wartung zweierlei: zum einen eine Ausstattung der Anlagen mit Sensoren zur Datenerhebung und zum anderen eine intelligente Software zur Vernetzung und Verarbeitung der gesammelten Daten. Und hier wird es meist kompliziert: Noch arbeiten allzu häufig verschiedene IT-Systeme und Insellösungen (z. B. Anwendungen oder Apps) nebeneinanderher – ohne dass die Daten sinnvoll zusammengeführt werden. Plattformen mit offenen Schnittstellen für verschiedene Datenströme bieten hier eine Lösung: Sie führen die Daten zusammen und ermöglichen optimales Wartungs- und Instandhaltungsmanagement

Agieren ist besser als reagieren – das gilt auch bei der Wartung von Anlagen

Der ungeplante Ausfall einer Pumpe kann zu großen Problemen führen. Im Zweifelsfall liegen benötigte Ersatzteile nicht auf Lager und müssen erst bestellt und geliefert werden. Zusätzlich steht das Reparatur-Team vielleicht auch nicht sofort zur Verfügung. Wenn jetzt aufgrund einer ungeplanten Pumpen-Panne die gesamte Produktion heruntergefahren werden muss, wird es sehr schnell sehr teuer. Zwar sind essenzielle Systeme häufig redundant ausgelegt – nichtsdestotrotz sind auch solche Anlagen nie zu 100 % vor Ausfall geschützt.

Mithilfe einer durchdachten Predictive-Maintenance-Strategie können solche ungeplanten Anlagenausfälle mit all ihren Folgen künftig weitestgehend der Vergangenheit angehören. Im Problemfall hätten an der betroffenen Pumpe montierte Sensoren vielleicht schon vor Wochen auffällige Abweichungen vom Normalbetrieb detektiert und eine Warnung an die zentrale Leitstelle gesendet. Die Experten hätten möglicherweise auf eine Fehlausrichtung von Pumpe und Motor geschlossen, die zu einem erhöhten Verschleiß der Gleitringdichtung führte. Der Betreiber hätte in einem unkritischen Zeitpunkt die Pumpe und ihren Motor neu ausgerichtet und der ungeplante Pumpenausfall wäre einfach verhindert worden.

Predictive Maintenance: eine effiziente und zukunftssichere Wartungsstrategie

Es ist weder Glück noch Wahrsagung und ganz bestimmt keine Science-Fiction mehr: Predictive Maintenance (= vorausschauende Instandhaltung) gilt als eines der wichtigsten Anwendungsfelder für das industrielle Internet der Dinge (IIoT) und die Industrie 4.0. Richtig implementiert bietet Predictive Maintenance die Möglichkeit, Wartungsintervalle genau auf den Zustand der Anlage und die betrieblichen Anforderungen maßzuschneidern, anstatt einem festgelegten Zyklus zu folgen oder womöglich erst dann zu reagieren, wenn es bereits zu einem Ausfall gekommen ist.

Hinter Predictive Maintenance steckt nicht nur ein Grundprinzip für das Wartungsmanagement, sondern ein ganzes System: Dazu gehört sensible Sensorik an den Maschinen, eine sichere Datenspeicherung und die intelligente Auswertung aller durch die Sensorik aufgenommener Daten auf Basis von Erfahrungswerten mithilfe smarter Software. Je vernetzter dabei der gesamte Prozess aufgesetzt ist, desto größer ist der Mehrwert, da genügend Informationen über die Maschine und ihr Verhalten vorhanden sind.

So bietet ein cleveres Instandhaltungsmanagement nicht nur das Potenzial für weitgehende Wartungsoptimierungen, sondern auch die Chance für abteilungsübergreifende Zusammenarbeit. Richtig gedacht und klug gemacht können so nicht nur die Maschinen selbst vorausschauend gewartet werden, sondern eben auch Arbeitseinsätze und Produktionsabläufe optimiert werden. Gerade hier schlummert großes Potenzial für Effizienzsteigerungen und Kostenreduktion.

Die drei Säulen der vorausschauenden Wartung:

Um Predictive Maintenance im Unternehmen zu installieren, braucht es im Grunde drei Dinge:

  1. Die kontinuierliche Datenerhebung an wichtigen Anlagenschnittstellen mittels Sensortechnik (einfach nachgerüstet oder bereits im Bauteil implementiert)
  2. Übertragung und Speicherung der gesamten Anlagedaten in ein zentrales System
  3. Smarte Auswertung der digitalen Datenströme und Einbindung der Ergebnisse in die Wartungs- und Instandhaltungsplanung

Um am Beispiel der Pumpenanlage zu bleiben: Durch die regelmäßige Kontrolle von Temperatur- und genauen Schwingungswerten und speziell durch die Identifikation von Abweichungen zum Normbetrieb, können die Betreiber potenzielle Fehlerquellen schnell und vorausschauend erkennen – und zu unkritischen Zeiten entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten, bevor es zu Schäden kommt. Hinzu kommt: Über die Betrachtung der Daten lässt sich eine genaue Analyse des Lastzustands erstellen. Damit lassen sich wertvolle Hinweise auf Optimierungspotenziale ermitteln – damit die Pumpe möglichst effizient betrieben werden kann.

Generell gilt: Je umfangreicher die Datenbasis, desto besser die Auswertung und desto höher die möglichen langfristigen Einsparungen durch Predictive Maintenance. Doch hier beginnt die Problematik: Wie lassen sich immer mehr unterschiedliche Daten aus immer mehr Quellen noch sinnvoll verarbeiten? Und wie lassen sich digitale Verarbeitungsprogramme von unterschiedlichen Herstellern und Baugruppen miteinander verknüpfen? Die Herausforderung lautet hier: die Verwandlung von Big Data in Smart Data!


Der Weg aus Datenflut: integrierte Plattformen anstelle alleinstehender Insellösungen

Alleinstehende Datenmanagementsysteme für jeden Bauteilherstelller und jede Produktgruppe ohne Schnittstellen (sogenannte Insellösungen) sind in ihrer Menge nur schwer zu überblicken, bedeuten mehr Aufwand und verursachen Überschneidungen in den digitalen Datensätzen.

Die Lösung liegt im Plattform-Gedanken: Im Mittelpunkt steht hier eine intelligente Datendrehscheibe mit vollintegrierbaren Schnittstellen für alle bestehenden Systeme und alle Datenflüsse. Ob in Echtzeit übermittelte Sensordaten von den Maschinen, gespeicherte Daten aus der Cloud oder Herstellerinformationen über einzelne Anlagenteile: Bei einer Plattformlösung fließen alle Daten zentral zusammen, werden hier gespeichert, ausgewertet und für Entscheidungsfindungen bzw. Wartungsplanungen aufbereitet. So entsteht eine zentrale Leitstelle für Wartung und Instandsetzung, die genau auf die Bedürfnisse der Anlage konfiguriert werden kann.

Die Vorteile solcher integrierter Plattformlösungen liegen auf der Hand:

1. Transparenz
Früher war es häufig so, dass jede Maschine ihr eigenes Logbuch besaß – hier wurden alle Wartungen, Fehlermeldungen, Standzeiten etc. eingetragen. Für die Inspektionen mussten Tabellen erstellt, bearbeitet und anschließend alles händisch dokumentiert werden. Digitale Plattformen machen Schluss mit dem Chaos: Eine automatisch generierte, standardisierte Dokumentation liefert lückenlose Transparenz über den gesamten Lebenszyklus der Anlage hinweg – im besten Fall inklusive detaillierter Kosten.

2. Vernetzung nach innen und außen
Noch verläuft die Kommunikation zwischen dem Instandhaltungsteam und anderen Abteilungen häufig nur per E-Mail, mit dem Ergebnis, dass nicht immer alle umfänglich über anstehende Instandhaltungsmaßnahmen und daraus resultierende Downtimes informiert sind. Der digitalisierte Prozess kann den Informationsfluss intern optimal organisieren und auch externe Partner-Anlagen, Serviceunternehmen oder Zulieferer können in den Workflow integriert werden – von der regulären Wartung bis zum eiligen Reparaturauftrag, einfach via Ticket-System.

3. Zeitersparnis
Um die Potenziale durch die Digitalisierung vollständig zu heben, ist allerdings auch eine Optimierung der Prozesse nötig. IoT-Plattformen können hier ein geeignetes Mittel darstellen, um Prozesse klarer zu definieren, zu straffen und abzubilden.

4. Kosten
Laut einer aktuellen Bitkom-Studie „IoT-Plattformen – aktuelle Trends und Herausforderungen“ bietet der Einsatz von IoT-Plattformen damit auch ein hohes Potenzial für finanzielle Einsparungen:

Kostenart                               Pot. Einsparungen

Bestandskosten                      −30 % bis −40 %

Fertigungskosten                    −10 % bis −20 %

Logistikkosten                        −10 % bis −20 %

Komplexitätskosten               −60 % bis −40 %

Qualitätskosten                      −10 % bis −20 %

Instandhaltungskosten          −20 % bis −30 % 

Schemazeichnung des Informationsflusses

Die intelligente Verknüpfung von Daten aus verschiedenen Quellen auf einer Plattform bildet die Basis für effizientes Predictive Maintenance in der Industrie 4.0

Vorausschauende Wartung inklusive einer geeigneten Plattformlösung am Beispiel von Pumpenanlagen

Ob industrielle Fertigung, Chemietechnik, Kraftwerksbetrieb, kommunale Wasserwirtschaft oder oder: Sicheres Fluid Handling mithilfe geeigneter Pumpen bildet die Basis für unzählige Prozesse. Eine reibungslose und möglichst effiziente Förderung der Flüssigkeiten, die Sicherheit aller Mitarbeiter und gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit des Betriebs sind dabei die zentralen Ziele jeden Betreibers. Völlig klar also, dass hier das Thema Monitoring und Predictive Maintenance eine immer wichtigere Rolle spielt.

KSB als führender Komplettanbieter für Pumpen und Armaturen entwickelt sein Produktportfolio in diesem Sinne kontinuierlich weiter, um die hohen Ansprüche der Digitalisierung im Anlagenbetrieb zu erfüllen und um hier immer einen Schritt voraus zu sein. Der smarte Monitoring-Service KSB Guard spiegelt diesen Qualitätsanspruch zu 100 % wider: Dabei handelt es sich um einen digitalen Rundumservice, mit dem Betreiber ihr Instandhaltungsmanagement optimieren können. Dafür nehmen Sensoren an den Pumpen kontinuierlich Zustandsdaten auf, die zentral auf einer cloud-basierten Plattform gesammelt und von einem smarten Algorithmus analysiert, interpretiert und visualisiert werden. Dieser Algorithmus bewertet das individuelle Schwingungsverhalten der Pumpe – so lassen sich anhand von Mustern Trends erkennen, sodass bereits vor dem Eintritt eines tatsächlichen Schadens deutlich wird, welches Problem an der Pumpe vorliegt. 

Ergänzend sitzen im KSB Guard Monitoring-Center erfahrene und zertifizierte Experten, die die hereinkommenden Datenströme zusätzlich überwachen und tiefergehend analysieren. Damit erhalten Betreiber einen digital-basierten Monitoring-Service, der zu umfassender Transparenz, erhöhter Verfügbarkeit, mehr Betriebssicherheit und zu einem effizienteren Betrieb führt.

Übrigens ermöglicht KSB Guard dank seiner offenen Schnittstelle auch die problemlose Einbindung der Datensätze in bestehende IT-Plattformen. Damit werden Informationen über Lastzustände sowie die Schwingungs- und Temperaturwerte von Pumpen jederzeit in Echtzeit abrufbar und können vollumfänglich genutzt werden.

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