Condition Monitoring Online-Dienste revolutionieren Service und Instandhaltung

Autor / Redakteur: Thomas Härer / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Jederzeit vollständig Überblick haben – und bei Bedarf sofort effektiv eingreifen: Für präzises Condition-Monitoring, sicheren Fernzugriff und schlanke Organisation des Workflows werden zunehmend Online-Dienste genutzt

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Durch konsequente Nutzung der auf Antriebs- und Steuerungsebene verfügbaren Daten kommen alle Standardfunktionen des online-basierten Condition-Monitorings ohne zusätzliche Sensorik aus.
Durch konsequente Nutzung der auf Antriebs- und Steuerungsebene verfügbaren Daten kommen alle Standardfunktionen des online-basierten Condition-Monitorings ohne zusätzliche Sensorik aus.
( Archiv: Vogel Business Media )

Jederzeit vollständig Überblick haben – und bei Bedarf sofort effektiv eingreifen: Für präzises Condition-Monitoring, sicheren Fernzugriff und schlanke Organisation des Workflows werden zunehmend Online-Dienste genutzt. Weltweit verfügbar bündeln sie die spezifischen Kompetenzen von Maschinenbauer und Betreiber rationell und synergetisch – für maximalen Ertrag aus der Produktion.Jede Maschine, jede Fertigungslinie muss möglichst produktiv sein, darin sind sich Werkzeugmaschinen (WZM)-Hersteller und -Betreiber einig. Schon aus Eigeninteresse ziehen sie dabei am gleichen Strang: Von hoher Maschinenverfügbarkeit und schnellen Service-Reaktionszeiten profitieren die Produktivität der Fertigung und der Ruf des Unternehmens. Während ungeplante Servicefälle nicht nur den Betreiber, sondern auch den Hersteller belasten – und das bei sinkenden Budgets und steigenden Anforderungen an das Personal.

State of the Art: Produktivität durch Kooperation steigern – online

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Für alle, die die Produktivität einer Maschine sicherstellen wollen oder müssen, gewinnen Web-basierte unternehmensübergreifende Dienste, wie sie Siemens mit den ePS Network Services anbietet, zunehmend an Bedeutung. Einerseits sorgen sie durch automatisiertes Condition-Monitoring für bedarfsgerechte und kostengünstige Bereitstellung sämtlicher Diagnose-, Service- und Wartungs-Informationen. Andererseits stellen sie Instrumente und Plattform zur Verfügung, über die alle Beteiligten effizient kooperieren können – weltweit.

Der Nutzen: Die Gesamtverfügbarkeit der Maschinen steigt, Fertigungsqualität und Durchsatz werden kontrolliert auf dem erforderlichen Niveau gehalten – und zwar ohne dass in Hard-, Software oder Personal für eine entsprechende Infrastruktur investiert werden muss.

OEE rauf, TCO runter: Condition Monitoring senkt Gesamtkosten

Wichtige Maßzahlen für Rentabilität und Produktivität einer Fertigung sind die Total-Cost-of-Ownership (TCO) und die Overall-Equipment-Effectiveness (OEE). Die OEE als Produkt aus Verfügbarkeit, Qualität und Produktivität wird verbessert, sobald einer der Faktoren einen höheren Wert annimmt. Produktivitätsfördernde Online-Dienste zielen deshalb darauf, jeden dieser Faktoren nach den individuellen Anforderungen des Betreibers zu optimieren. Da eine am gemessenen Istzustand orientierte, zuverlässig proaktive Wartung wesentlich geringere Kosten verursacht als eine vorbeugende Instandhaltung ohne fundierte Verschleißdaten oder gar ein ungeplanter Maschinenstillstand, senkt Condition-Monitoring nachweislich auch die TCO.

Zustandsindikatoren, Monitore und Testreihen

Zu den überwachten Maschinen-Komponenten gehören typischerweise Hauptspindeln, Vorschubantriebe, Werkzeugwechsler und Werkzeuge, Peripherie-Komponenten, Verbrauchsstoffe, Energieversorgung und Verschleißteile. Eine der Datenquellen für die Komponenten- und Maschinenbeurteilung sind Zustandsindikatoren, die sich automatisch protokollieren lassen, wie belastungsrelevante PLC-Daten und Laufleistungsmonitore – „Kilometer-Zähler“ für die von den Einzelachsen zurückgelegten Verfahrstrecken.

Daneben liefern Testreihen mit automatisierten Messungen (z.B. Kreisform-Tests) präzise Daten über den aktuellen Maschinenzustand. Sie werden vom Anwender per Knopfdruck angestoßen – turnusmäßig und/oder bei Bedarf.

Zentrale Server hosten lokal gesammelte Daten – strikt abgesicherte Kommunikation

Die im laufenden Betrieb und während der Tests automatisch protokollierten Daten werden über Firewalls und gesicherte Internet-Verbindungen an die zentralen Server der ePS-Dienste übertragen.

Auf den Servern hinterlegte Algorithmen werten die Datenreihen zentral aus. Dabei treffen sie Aussagen über Toleranzen, Umkehrlose, Reibwerte und andere wichtige Kennwerte der einzelnen Komponenten. Abweichungen vom Soll bzw. dem erzielbaren Optimum werden in Diagrammen zu den Einzelmess-Reihen sichtbar. Aus der Historie früherer Daten lassen sich zudem Trendkurven ableiten und beispielsweise zur Abschätzung der Reststandzeit von Verschleißteilen heranziehen.

Aus diesen Informationen kann einfach, differenziert, bedarfsgerecht und kostenoptimiert der Handlungsbedarf für die proaktive Instandhaltung abgeleitet und geplant werden. Doch wird auch die reaktive Wartung effizient unterstützt und zeitgerecht getriggert: Beim Überschreiten individuell festlegbarer Grenzwerte setzt das System auf Wunsch Service- oder Wartungsanforderungen per SMS oder E-Mail ab.

Volle Kontrolle durch den Anwender, die Sicherheit gewährleistet der Anbieter

Indem die benötigte Server-Hardware, Software, Infrastruktur und Organisation als Online-Service bereitgestellt wird, entlasten diese Dienste den Hersteller und auch den Betreiber von entsprechenden Investitionen. Stattdessen wird die benötigte produktivitätssteigernde Leistung bedarfsgerecht gebucht und abgerechnet. Das Ziel: Zu minimierten Kosten maximale Produktivität aus einer Maschinen-Investition herausholen.

Außerdem werden Hersteller und Betreiber durch den Anbieter elektronischer Production-Services weitestgehend von den hohen Anforderungen an die Datensicherheit entlastet.

Bei den ePS-Diensten erfolgen zum Beispiel alle Zugriffe über zentrale, besonders gesicherte Server. Die Übertragung von Zustandsdaten wird ausschließlich maschinenseitig initiiert, zyklisch oder auf Veranlassung des Bedieners. Eine direkte Einwahl von außen in das Firmennetz, die Maschine oder die Steuerung ist nicht möglich. So greift auch der Remote-Access erst, wenn der Bediener die Maschine selbst beim ePS-Server eingeloggt hat. Service- oder Wartungspersonal bekommt den Fernzugriff auf die Maschine wiederum nicht direkt, sondern erst nach Autorisierung durch die ePS-Server. Schließlich geht es darum, sensible Daten und Funktionen einerseits gegen unbefugten Zugriff zu schützen, sie andererseits aber autorisierten Personen schnell zur Verfügung zu stellen – auch firmenübergreifend.

Investitions- und Installationsbedarf minimal

Für die ePS-Dienste benötigt der Anwender nur einen PC mit Online-Zugang und aktuellen Web-Browser, der auch beim Fernzugriff auf Daten und Funktionen der Maschine genügt.

Auf der Maschinensteuerung selbst sind ebenfalls nur minimale Voraussetzungen zu schaffen: Es wird lediglich eine kompakte Kommunikations-Software installiert, über die sich alle ePS-Dienste abwickeln lassen. Wesentlicher Vorteil: Auch bei einer Erweiterung des in Anspruch genommenen Service-Umfangs der von ePS bereitgestellten Dienste muss auf der Steuerung lediglich neu parametriert werden.

Welche Funktionen der ePS-Plattform dem jeweiligen Anwender im Einzelfall zur Verfügung stehen, wird durch individuelle Vereinbarungen zwischen dem Service beim Hersteller und dem Betreiber geregelt. Dazu steht eine umfassende Benutzer- und Maschinenverwaltung bereit.

Wichtiger Vorteil in hartem Wettbewerb

Für optimalen wirtschaftlichen Ertrag aus einer Investition muss die hohe Produktivität und Flexibilität moderner Fertigungsmaschinen über den ganzen Lebenszyklus in optimale Fertigungsergebnisse umgesetzt werden. Hierbei können online-basierte Production-Services Hersteller und Betreiber kostengünstig und effizient unterstützen. Als offene Plattform eignen sie sich für die Umsetzung innovativer kunden- oder maschinenspezifischer Ideen und speziell zur Produktivitäts-Steigerung. Dabei übernimmt der Diensteanbieter die Bereitstellung der Infrastruktur, einer umfassenden Basisfunktionalität und sorgt für IT-Sicherheit.

Die sich aus dieser Konstellation ergebenden Synergie-Chancen können aus heutiger Sicht gar nicht hoch genug eingeschätzt werden. Besonders in Märkten mit weltweitem und starken Wettbewerb können sie die Marktposition entscheidend mitbeeinflussen – und das gilt für Maschinenbauer wie Betreiberunternehmen gleichermaßen.

Sicher und effizient – viel Innovationspotenzial für zukünftige Mehrwert-Dienste

Die Verknüpfung von Condition-Monitoring, Control-Monitoren, Remote-Access und Workflow-Unterstützung mit aktuellen Online-Technologien bildet die Grundlage, auf der die spezifischen Kompetenzen von Betreiber und Hersteller optimal genutzt werden, um Stillstandszeiten zu verkürzen und ungeplante Stillstände zu reduzieren.

Condition-Monitoring zielt also primär darauf, ungeplante Stillstände zu vermeiden und die Kosteneffizienz der Instandhaltung zu optimieren. Wenn die Zustandsanalyse wie bei den ePS-Network-Services nicht auf der Maschine, sondern auf den zentralen Servern erfolgt, wird die Fertigung hiervon nicht beeinträchtigt. Im Vergleich zu lokalen Condition-Monitoring-Konzepten steht dafür externe Rechenleistung zur Verfügung.

Zusätzlich und gleichzeitig stellt Siemens mit den ePS-Diensten seine Infrastruktur bereit, damit die Techniker des Maschinen-Herstellers und des Betreibers im Störungsfall oder bei Diagnosebedarf sofort und ohne Anreise zusammenarbeiten können. So ist im Servicefall eine sehr schnelle Reaktion möglich. Außerdem wird Doppelarbeit bei Fehlerdiagnose vermieden, da zum einen die Beteiligten direkt gemeinsam agieren können und zum anderen die bereits erarbeiteten auf den ePS-Servern abgelegten Ergebnisse im weiteren Workflow zentral einsehbar sind.

Maschinenbauer gewinnen zudem anhand der über den gesamten Lebenszyklus einer Maschine erfassten Daten – die durch die Speicherung auf den zentralen ePS-Servern auch beim Tausch einer Steuerung oder Festplatte erhalten bleiben – wichtige Hinweise für die Weiterentwicklung ihrer Maschinen. Darüber hinaus eignet sich die ePS-Plattform, um hersteller- und kundenspezifische Funktionen zu realisieren, wie es bereits einige Hersteller getan haben: z.B. zur Optimierung des Werkzeugwechsels (Chiron-Werke), zur Achssteifigkeits-Messung ohne externe Sensorik (Gebr. Heller Maschinenfabrik) oder zur Spindelprüfung (Schwäbische Werkzeugmaschinen).

Thomas Härer, Business Development und Sales ePS & RTS, Siemens Automation and Drives (A&D)

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