Was ist prädiktive Wartung?
Die prädiktive Wartung, auch als zustandsbasierte Wartung bezeichnet, umfasst die Leistungsüberwachung und die Überwachung des Gerätezustands während des regulären Betriebs, um die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls zu verringern. Die Hersteller begannen in den neunziger Jahren mit der prädiktiven Wartung.
Das Hauptziel der prädiktiven Wartung besteht in der Prognose von Geräteausfällen anhand bestimmter Parameter und Faktoren. Nach der Vorhersage ergreifen die Hersteller die erforderlichen Maßnahmen, um diesen Fehler durch korrigierende oder geplante Wartung zu verhindern.
Prädiktive Wartung kann ohne Zustandsüberwachung nicht existieren. Maschinen führen eine kontinuierliche Überwachung unter realen Arbeitsbedingungen durch, um die Anlagenoptimierung sicherzustellen. Wie bei jeder Wartungsstrategie zielt die prädiktive Wartung auf Folgendes ab:
- Reduzierung des Auftretens von Ausfällen und Maximierung der Anlagenverfügbarkeit durch Verbesserung der Zuverlässigkeit der Geräte und Anlagen
- Optimierung der Betriebskosten durch geringere Wartungsarbeiten
- Verbesserung des Wartungsbudgets, indem die Wartungskosten gesenkt und die Produktionszeit maximiert wird
Technologien für prädiktive Wartung
Es gibt keine einzige Technologie, die die gesamte prädiktive Wartung umfasst. Es gibt jedoch zahlreiche Zustandsüberwachungsgeräte und -techniken, mit denen Hersteller Ausfälle effektiv vorhersagen und Warnzeichen setzen, wenn eine Wartung erforderlich ist.
Infrarotthermografie
Die Infrarotthermografie ist eine nicht-intrusive Prüftechnologie, die in der prädiktiven Wartung weit verbreitet ist. Mit Infrarotkameras kann das Wartungspersonal überdurchschnittliche Temperaturen in Geräten erkennen. Bauteile, die verschlissen sind oder deren Schaltkreise fehlerhaft sind, neigen dazu, sich zu erwärmen – diese Erwärmung wird als Wärmepunkt auf einem Wärmebild angezeigt. Infrarotprüfungen können diese Hotspots frühzeitig finden und Geräte reparieren, wodurch das Risiko größerer Probleme verringert wird. Infrarot ist eine vielseitige Technologie, die in einer Vielzahl von Maschinen- und Infrastrukturprojekten eingesetzt werden kann.
Akustische Überwachung
Mit der akustischen Überwachung kann das Wartungspersonal die Geräusche von Gasemissionen, Flüssigkeits- oder Vakuumlecks in Geräten auf Schall- und Ultraschallebene erkennen. Die Ultraschalltechnologie hat weitaus mehr Anwendungen als Schall und kann teurer sein. Sie ist jedoch eine viel zuverlässigere Technologie für Maschinen. Natürlich ergänzen diese Technologien das beste Werkzeug der Techniker: ihre Ohren. Schall- und Ultraschalltechnologien können das normale Hören ergänzen, um besser zu erkennen, warum ein Getriebe seltsam klingt oder wo ein mögliches Leck sein könnte.
Schwingungsanalyse
Die Schwingungsanalyse wird für hochtourig rotierende Geräte und Anlagen verwendet. Ein Techniker verwendet Handgeräte oder Echtzeitsensoren im Gerät, um die Funktion der Anlage zu überwachen. Wenn eine Maschine ihre Leistungsspitze erreicht, entsteht ein bestimmter Schwingungsrhythmus. Wenn sich die Komponenten abnutzen, ändern sich die Vibrationen und es entsteht ein neues Muster. Mit ständiger Überwachung kann ein geschulter Techniker die Werte der Schwingungsmuster mit bekannten Ausfallmöglichkeiten abgleichen und ein Problem früher beheben.
Die Schwingungsanalyse kann Fluchtungsfehler, verformte Wellen, unausgeglichene Elemente, lose mechanische Komponenten und Motorprobleme erkennen. Techniker müssen für die Arbeit gut geschult sein, da die Vorhersage der Schwingungsanalyse kompliziert ist. Das Haupthindernis der Schwingungsanalyse sind die unerschwinglichen Kosten.
Ölanalyse
Die Ölanalyse ist ein effektives Instrument der prädiktiven Wartung. Durch die Überprüfung des Ölzustands können Techniker das Vorhandensein von Verunreinigungen feststellen. Die Ölanalyse bestimmt die Viskosität, das Wasser und die Partikelzahl und legt die Säure- oder Basenzahl fest. Der Hauptvorteil der Ölanalyse besteht darin, dass die ersten Testergebnisse als Grundlage für neue Maschinen und Wartungen dienen.
Andere Technologien der prädiktiven Wartung
Bei der prädiktiven Wartung werden verschiedene andere Techniken verwendet, z. B. die Analyse des Motorzustands, die Wirbelstromanalyse und vieles mehr. Die Analyse des Motorzustands beschreibt die Funktionsbedingungen von Motoren. Die Wirbelstromanalyse zeigt Änderungen der Rohrwanddicke. Andere Technologien, die die vorausschauende Wartung unterstützen, sind endoskopische Inspektionen, computergestützte Wartungsmanagementsysteme, Datenintegration und Zustandsüberwachung. Die Wahl der richtigen Methoden für Ihr Unternehmen ist entscheidend für den Erfolg.
Wie funktioniert die prädiktive Wartung?
Hier sind die Schritte zum Starten eines prädiktiven Wartungsprogramms:
- Analysieren Sie die Historie Ihrer Ausrüstung und die Notwendigkeit eines Programms der prädiktiven Wartung
- Überprüfen Sie alle Aufzeichnungen über Ausfallzeiten, Gerätefehler, Produktions- und Energieverluste, Geldstrafen und Sicherheitsstufen am Arbeitsplatz
- Schaffen Sie ein Bewusstsein für wichtige Stakeholder für die Notwendigkeit einer prädiktiven Wartung und nutzen Sie die Betriebs- und Wartungsteams
- Bewerten Sie den Gerätebestand und beurteilen Sie den Zustand der Ausrüstung
- Wählen Sie die Ausrüstung aus, die in die erste Implementierung des Programms aufgenommen werden soll
- Erstellen Sie detaillierte Aufzeichnungen über einzelne Systeme und deren Komponenten
- Bewerten Sie alle bereits vorhandenen präventiven oder prädiktiven Wartungsprotokolle
- Legen Sie die Häufigkeit und Planung für das prädiktive Wartungsprogramm fest
- Definieren Sie die Rollen des Personals in allen Phasen und bewerten Sie den Personalbedarf
- Organisieren Sie das Programm und integrieren Sie es in Planungssysteme
- Entwickeln Sie ein computerisiertes Wartungsmanagementsystem (CMMS)
Die Hauptelemente eines prädiktiven Wartungsprogramms sind zustandsbasierte Diagnosen, die Vorhersageformeln und das Internet der Dinge verwenden:
Sensoren zur Zustandsüberwachung
Die Sensoren, die Maschinen überwachen und Echtzeitdaten liefern, sind ein wesentlicher Bestandteil der prädiktiven Wartung. Techniker können Sensordaten auswerten, um die Effizienz und den Verschleiß einer Maschine in Echtzeit zu ermitteln. Diese Sensoren leisten das, was Menschen nicht konnten: Sie verfolgen den Wartungsbedarf vom Geräteinneren aus, ohne den Betrieb zu unterbrechen. Viele Parameter definieren die Sensorfunktion und variieren je nach Maschine. Parameter verwenden normalerweise Schwingungsanalyse, Geräusch- und Temperaturanalyse, Druck- und Ölstandsanalyse und sogar elektrische Ströme und Korrosion, um Funktionen zu definieren.
Das Internet der Dinge (IoT)
Diese Sensoren sammeln viele Daten und in Kombination mit dem Internet der Dinge können diese Daten gesammelt und geteilt werden. Die prädiktive Wartung hängt weitgehend von verschiedenen Sensoren ab, die Assets mit einem zentralen Informationsspeichersystem verbinden. Die Anlaufstellen funktionieren mit drahtloser lokaler Netzwerkkonnektivität oder nutzen Cloud-Technologie.
Von diesem zentralen Bereich aus können Assets kommunizieren, zusammenarbeiten, Daten analysieren und jede Vorgehensweise empfehlen. Diese Fähigkeit, Informationen auszutauschen, macht prädiktive Wartung effizient.
Prädiktive Formeln
Mit prädiktiven Formeln geht die prädiktive Instandhaltung noch einen Schritt weiter und wird mehr als nur zu einer zustandsbasierten Versorgung. Prognose-Algorithmen analysieren gesammelte Daten und identifizieren Trends, aus denen abgelesen werden kann, wann ein Vermögenswert repariert, gewartet oder ersetzt werden muss. Diese Algorithmen basieren auf vorgegebenen Regeln, die das aktuelle Verhalten eines Vermögenswerts ständig mit seinem erwarteten Verhalten vergleichen. Jede Abweichung ist ein Indikator für eine mögliche Verschlechterung. Techniker können an dieser Stelle eingreifen und massive Ausfälle verhindern.
Vorteile der prädiktiven Wartung
Die prädiktive Wartung bietet mehrere Vorteile:
Gesenkte Wartungskosten
Prädiktive Wartung kann die Kosten für Wartungsarbeiten senken. Dies ist besonders wichtig, wenn Unternehmen in die Kosten für Arbeit, Wartung, Ersatzteile, Werkzeuge und Ausrüstung investieren müssen, die bei größeren Ausfällen benötigt werden.
Weniger Maschinenausfälle
Es werden viele Forschungsarbeiten zur Reduzierung von Maschinenausfällen. Eine regelmäßige Maschinen- und Systemüberwachung kann die Wahrscheinlichkeit unerwarteter, umfangreicher Ausfälle verringern. Nach zweijähriger Implementierung eines prädiktiven Wartungsprogramms nimmt die Häufigkeit und Art von Maschinenausfällen häufig ab.
Geringere Ausfallzeiten
Mit der prädiktiven Wartung nimmt die Reparatur von Geräten weniger Zeit in Anspruch. Durch die regelmäßige Überwachung und Analyse des Maschinenzustands kann Wartungspersonal fehlerhafte Komponenten an allen Maschinen lokalisieren und Probleme schnell beheben. Dies reduziert Ausfallzeiten und verhindert sie in vielen Fällen vollständig.
Reduzierung der Lagerhaltung
Häufig müssen Unternehmen große Lagerbestände an verschiedenen Teilen anlegen, was zu einer Kapitalbindung führen kann. Wenn die Teile nicht früh genug verwendet werden, verschlechtert sich ihre Qualität und sie können verloren gehen. Anstatt einen großen Vorrat an Teilen anzulegen, können durch die Bestellung von Teilen nur dann, wenn sie benötigt werden, die Kosten für die Lagerhaltung gesenkt werden.
Längere Lebensdauer von Maschinen
Das Erkennen von Maschinenproblemen (bevor sie zu katastrophalen Ausfällen führen) kann die Lebensdauer von Maschinen verlängern. Ein zustandsbasiertes prädiktives Wartungsprogramm stellt sicher, dass Geräte niemals das Stadium schwerer Schäden erreichen. Die längere Lebensdauer der Maschinen und Anlagen gewährleistet eine bessere Kapitalrendite für die Organisation.
Mittlere Betriebszeit zwischen geschätzten Ausfällen
Ein zusätzlicher Vorteil der prädiktiven Wartung besteht darin, dass die mittlere Betriebszeit zwischen Ausfällen (MTBF) geschätzt werden kann. Dies bezieht sich auf den kostengünstigsten Zeitraum, in dem Maschinen ausgetauscht werden müssen. Einige Unternehmen neigen dazu, ein Gerät mit all seinen Fehlern und mehreren Reparaturen zu verwenden, mit der falschen Vorstellung, dass neue Geräte eine teure Investition sind. Die Möglichkeit, Maschinen am Ende ihrer Lebensdauer auszutauschen, verhindert hohe Wartungskosten für verschlissene Maschinen.
Erhöhte Produktion
Zustandsbasierte prädiktive Wartungsprogramme müssen durch robuste Prozesssysteme unterstützt werden, wodurch sich die Effizienz des Programms erhöht. Ein umfassendes prädiktives Programm mit Parameterüberwachung kann die betriebliche Effizienz verbessern und wiederum die Produktionszahlen erhöhen.
Erhöhte Bedienersicherheit
Bei der prädiktiven Wartung können Frühwarnsignale eingesetzt werden, um Verletzungen durch defekte Maschinen zu verhindern. Viele Versicherer erkennen und bieten Herstellern Vorteile, die ein zustandsbasiertes prädiktives Wartungsprogramm verwenden. Die Implementierung dieses Programms kann die Versicherungskosten senken, ohne den Versicherungsschutz zu beeinträchtigen.
Überprüfung der Reparaturen
Während ein Problem behoben wird, kann eine Reparatur andere Teile einer Maschine gefährden. Mithilfe der Schwingungsanalyse kann ein Wartungsteam jedes abnormale Verhalten nach einer Reparatur erkennen. Mit der prädiktiven Wartung können Unternehmen Daten analysieren, um Wartungsstillstände zu planen und zu organisieren und so die Maschinenausfallzeiten optimal zu nutzen.
Gewinnsteigerung
Das prädiktive Wartungsmanagement verbessert den Produktionsbetrieb und die Verarbeitungsanlagen. Ein zustandsbasiertes Managementsystem ist mehr wert als die Kosten des Programms. Mit vorausschauenden Wartungstechniken können Unternehmen die jährlichen Betriebskosten senken und Risiken reduzieren.
Herausforderungen der prädiktiven Wartung
Ein prädiktives Wartungsprogramm verbessert die Lebensdauer von Geräten und reduziert (oder verhindert vollständig) Ausfallzeiten, die zu Fehlern oder Verzögerungen im Unternehmensnetzwerk führen können. Nach ordnungsgemäßer Implementierung helfen prädiktive Wartungssysteme Maschinen dabei, eine Vielzahl möglicher Ausfälle zu antizipieren.
In den frühen Phasen der Implementierung kann es schwierig sein, die Programmautomatisierung mit vorhandenen Maschinen- und ERP-Systemen (Enterprise Resource Planning) zu verknüpfen. Angesichts der raschen technologischen Entwicklungen sind die meisten dieser Herausforderungen jedoch kein Problem mehr. Eine nahtlose Kommunikation zwischen Maschinen, Sensoren, angeschlossenen Geräten und Mitarbeitern ist möglich, wodurch das System effizienter wird. Durch visuelle Schnittstellen wurde der Abstand zwischen Mensch und Maschine verkürzt. Diese Schnittstellen haben die Form von Datenvisualisierungs-Dashboards oder Workflow-Warnungen und können Aktionspunkte sein, Alarme auslösen oder eine Vielzahl von Berichten darstellen.
Mit neuer Technologie können Wartungsmanager sicherstellen, dass IoT-Sensoren zuverlässige Daten in Echtzeit erfassen. Qualitätsdaten machen den Unterschied zur Wirksamkeit eines prädiktiven Wartungsprogramms aus.
Die Zukunft der prädiktiven Wartung
Bei der Implementierung des prädiktiven Wartungsprogramms kann es einige Hürden geben; es bleibt jedoch ein integraler Bestandteil der Wartung. Alle Hersteller, die Integrationsprobleme erfolgreich angehen und Prozesse automatisieren, können sich einen großen monetären und Wettbewerbsvorteil verschaffen. Alle Hersteller, die auch in Zukunft relevant und funktionsfähig bleiben möchten, müssen prädiktive Wartungspraktiken anwenden.