Retrofit Box von endiio macht die „Oldies“ wieder fit

Revolutionäres Sensoren-Nachrüstungs-System optimiert die Maschinenbetriebszeiten und senkt gleichzeitig die Wartungskosten um 90 %

Na, sind schon alle Maschinen in Ihrem Unternehmen intelligent und miteinander vernetzt? Wahrscheinlich noch nicht. Oder? Mir liegt gerade eine Schätzung von Bosch vor. Demnach laufen allein in Deutschland immer noch mehrere zehn Millionen Maschinen (!) im produzierenden Gewerbe ohne konditionelle Überwachungs-Technologie. Diese Maschinen verfügen weder über Sensorik noch über Software und Anbindung an Unternehmenssysteme. Und es gibt auch keine automatische Maschinen-Betriebszeitenüberwachung. Doch damit nicht genug. Diese Maschinen sind auch nicht gerüstet für vorausschauende Wartung. Zudem waren diese Anlagen auch in der Anschaffung sehr teuer. Ihre Einsatzzeit war von vornherein für Dekaden geplant. Daher können diese Maschinen auch nicht einfach gegen moderne Anlagen ausgetauscht werden. Demgegenüber steht aber die Wirtschaftlichkeit der Nutzung: Denn der Kostendruck und der internationale Wettbewerb zwingen die Unternehmen dazu, ihre Effizienz in der Fertigung zu verbessern. Aber wie erreichen wir diese Verbesserung?

Grenzen der normalen Instandhaltung

Unser Ziel ist also die Verbesserung der Effizienz und das Minimieren des Ausfallrisikos einer Maschine. Dazu brauchen wir aber mehr grundlegende Informationen über den aktuellen Zustand der Maschine. Heutige Instandhaltung wird zum einen oftmals präventiv auf Verdacht durchgeführt. Der Nachteil dieser Vorgehensweise: Sie ist sehr zeitintensiv und es entstehen zum Teil hohe Kosten aufgrund der Vergeudung von Lebenszeit eines Ersatzteiles. Außerdem beschränken diese Wartungszyklen die Verfügbarkeit der Maschinen. Der andere Weg ist die ausschließlich reaktive Instandhaltung. Auch hier liegen die Nachteile auf der Hand: Die Maschinen, die plötzlich ausfallen, stoppen teilweise den ganzen Produktionsprozess. Das Resultat ist ein kostspieliger Stillstand.

Fehlender Datenaustausch mit der Maschine

Schauen wir uns dazu mal ein Beispiel aus der Praxis an: Nehmen wir z.B. ein Unternehmen der produzierenden Industrie (z.B. im Mining). Nach „herkömmlichem“ Wartungsplan sind für die eingesetzten Gleichstrommotoren, die als Antriebe für Förderbänder verwendet werden, regelmäßige Inspektionen vorgesehen. So werden Lager auf Basis einer direkten Schwingungsanalyse oder auf Basis empirischer Daten ausgetauscht. Durch eine zukünftige „intelligente“ automatische Überwachung der Motoren könnten hier kostspielige Inspektionen reduziert werden. Die Wartungszyklen für Komponenten wie z.B. die Lager werden normalerweise verlängert, da das Auftreten von Störungen besser vorausgesagt werden kann. Kostspielige Unterbrechungen des Produktionsprozesses werden dadurch minimiert, denn nicht alle Fehler können durch regelmäßige Wartung aus dem Weg geräumt werden. Die Vorgehensweise: Die Daten werden durch geplante Inspektionen und Wartungsanweisungen vom Fach-Personal dokumentiert. ABER: Der Personal-Aufwand ist hoch, denn leider können diese Wartungen nicht für einen gesamten Anlagenstandort automatisiert und per Knopfdruck erhoben werden. Sofern die Maschine über interne Steuerungsdaten verfügt, wäre es möglich diese zu analysieren. Dies erfordert jedoch aufgrund der hohen Komplexität oftmals die Miteinbeziehung des Herstellers der Maschine oder eines dedizierten Dienstleisters. Selten kann der Anlagenbetreiber selber auf diese Daten zugreifen. Ihm fehlen also oft wichtige Informationen zum aktuellen Zustand der Maschinen. Dabei wäre es doch schon ein erster wichtiger Schritt zur Verbesserung der Instandhaltung, die exakte Maschinenbetriebszeit zu kennen. Aber schon dies ist bei einer nicht vernetzten Maschine eine knifflige Sache, denn es erfordert eine Vernetzung möglicher Komponenten wie z.B. über eine Implementierung einer Signalleitung oder passiven Schaltung an der Maschine.

Welche Lösungen gibt es schon im Markt?

Selbstverständlich gibt es die Möglichkeit der Nachrüstung einer Maschine zur Erkennung des aktuellen Zustandes mit Sensorik und Übertragungstechnologie. Dabei müssen natürlich Fragen der Sicherheit und Garantie beachtet werden. Die Umsetzung erfolgt dann durch einige Umbauten, wie z.B. die Verlegung von Kabeln für die Stromversorgung, die Anbindung an ein LAN oder der Aufbau einer drahtlosen Kommunikationstechnik. Denn die Daten müssen ja von einer intelligenten Software verarbeitet werden, um eine tatsächliche Zustandsänderung auch zu erkennen. Die einmaligen Kosten dieser Nachrüstung einer „alten“ Maschine betragen dann schnell einige tausend Euro. Außerdem stellt sich die Frage, wie zukünftige Erweiterungen berücksichtigt werden. Welcher Aufwand und welche Folgekosten müssen dazu gerechnet werden, wenn sich die Prozess-Architektur rund um die einzelne Maschine über die Zeit möglicherweise ändert? Und welche „neuen“ Wartungskosten für das Übertragungsnetz kommen hinzu? Wenn wir mit unserer ROI-Brille auf diesen Lösungsweg schauen, wird uns klar, dass wir einen anderen Lösungsansatz brauchen.

Die endiio Retrofit Box als Lösung überzeugt

Wie wäre es aber, wenn es doch eine optimale Lösung der Nachrüstung geben würde? Eine Lösung, die nachträglich mit nur sehr geringem Aufwand an Maschinen angebracht wird und über die Zeit sogar bei Bedarf individuell angepasst werden kann? Eine Lösung, die zum einen über ein eigenes robustes Kommunikationsmedium und gleichzeitig auch über eine extrem sparsame und sogar selbstversorgende Datenerfassungstechnologie verfügt? Unsere endiio Retrofit Box-Lösung erlaubt eine nachträgliche Implementierung einer Zustandsüberwachung mit automatischem Maschinenstundenzähler, ohne dabei an der Maschine Modifikationen durchführen zu müssen. Diese Lösung, wir nennen sie „Retrofit Box“, basiert auf einer Internet of Things (IoT) Sensorplattform, bestehend aus Daten-Erfassung, Daten-Übertragung, Daten-Weiterleitung und Daten-Visualisierung und kann an der Maschinenoberfläche angebracht werden. Lassen Sie mich das im Detail erläutern: Die Lösung besteht aus dem Kernprodukt der sogenannten Retrofit Box. In dieser Retrofit Box verbirgt sich viel mehr als der Name auf den ersten Blick erahnen lässt: Jede Retrofit Box kann individuell mit unterschiedlicher Sensorik bestückt werden und kommt somit an einer Vielzahl von Maschinen zum Einsatz. Außerdem beinhaltet die Retrofit Box ein „Mini Kraftwerk“, welches Energie aufgrund von Abwärme und Licht mittels sogenannten „Thermoharvester“ oder einer Solarzelle erzeugen kann. Die dritte Komponente ist ein Funkmodul. Dieses sorgt mittels einer sparsamen und speziell entwickelten Funktechnologie für die Übertragung der Daten an ein Gateway, auch über Reichweiten von bis zu 100 Metern. Bei der Empfängeroberfläche werden die Daten mittels einer Visualisierungs-Software angezeigt und ausgewertet. Das Gehäuse der Retrofit Box kann individuell an die Umgebungsbedingungen (Hitzeentwicklung, Materialien, IP Schutz usw.) angepasst werden und ist somit jederzeit vom Innenleben getrennt und austauschbar.

Wie funktioniert die Retrofit Box nun in der Praxis?

Die in der Retrofit Box enthaltenen Beschleunigungssensoren erkennen in einem durch Software gesteuerten Niedrigenergiemodus mögliche Vibrationen. Die Sensoren schalten sich dann ein und verifizieren das Vibrationsmuster. Das Überschreiten/Unterschreiten einer bestimmten Schwelle (Referenzschwelle) wird als Ein- oder Ausschalt-Vorgang der Maschine erkannt. Dies basiert auf voreingestellten Parametern (sogenannten Referenzwerten), welche mittels einer initialen Referenzmessung festgelegt wurden. Anhand der übermittelten Statusinformation (0 oder 1) an das Portal, kann daraus die Maschinenlaufzeit automatisch berechnet und in Form eines „Logbuches“ visualisiert werden. Durch entsprechendes Rollenmanagement wird der Zugriff auf diese Daten reglementiert. Alternativ können die Daten mittels sogenannten „Edge Computing“ innerhalb eines Anlagennetzes auch weiterverarbeitet werden. Dafür ist keine Anbindung an ein Cloud-Portal über das Internet nötig.

Möglichkeiten der Anpassung

In Hinblick auf zukünftige Szenarien der Prozessoptimierung lassen sich auf Basis der vorhandenen Plattform zusätzlich Maßnahmen zur Zustandsüberwachung in das Retrofit Box-System implementieren, ohne dabei Änderungen vornehmen zu müssen. Mit den vorhandenen Sensoren (Temperatur, Beschleunigung und Magnetfeldsensoren) können zusätzliche Informationen der Maschine aufgezeichnet und verarbeitet werden. Das hat den Vorteil, dass neben der Maschinenbetriebszeit mit diesen Daten auch Unregelmäßigkeiten während des Betriebes automatisch festgestellt werden können. Zudem erlaubt der Plattform-Gedanke selbst die Implementierung neuer Sensoren in das bestehende Retrofit Box-Gehäuse – sowohl software- als auch hardwaretechnisch. Die Retrofit Plattform liefert damit wichtige Informationen für die Inspektion, proaktive Wartung, aber auch den Auslastungsgrad der Maschine, erfordert jedoch nur geringe Komplexität im Aufbau und minimalen Aufwand in der Wartung und kann für die Erweiterung von Anwendungsfällen einfach angepasst werden.

Fordern Sie uns heraus

Für den Einsatz der Retrofit Box sehen wir nahezu ungeahnte Einsatzmöglichkeiten. Sehr gern würden wir darüber mit Ihnen ins Gespräch kommen. Bitte nehmen Sie Kontakt auf und fordern Sie uns mit Ihren aktuellen Lösungswünschen heraus.

Markus Dorn
Vice President Product Management & Sales

endiio GmbH
Seestadtstraße 27
1220 Wien

dorn@endiio.com
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