Die Industrie steht weiter vor der Herausforderung, ihre Mitarbeiter und Verfahren an die Fernarbeit anzupassen und die praktischen Probleme einer größeren räumlichen Distanz zwischen Mensch und Maschine zu überwinden. Obwohl die Technologie immer weiter voranschreitet und die von uns verwendeten Geräte und Werkzeuge immer effizienter werden, ist eine Maschinenzustandsüberwachung (Machine Condition Monitoring) erforderlich, um sicherzustellen, dass sie korrekt funktionieren. Wenn es allerdings für Menschen unpraktisch oder unmöglich ist, solch eine wichtige Aufgabe auszuführen, besteht die Lösung darin, die Maschinenzustandsüberwachung an die Edge zu verlagern.

Um was geht es bei der Maschinenzustandsüberwachung?

Das Machine Condirion Monitoring bietet generell einen Einblick in den Status oder die „Gesundheit“ einer Maschine. Je nachdem, welche Aufgabe die Maschine hat, legen Gerätehersteller und Betreiber Parameter fest, die es ihnen ermöglichen, den Zustand einer Maschine zu beurteilen, wie z. B.:

• Temperatur
• Energieverbrauch
• Vibration
• RPM/Geschwindigkeit
• Output

Anwender erfreuen sich am guten Zustand einer Maschine, aber der Hauptnutzen der Maschinenzustandsüberwachung besteht in der Problemerkennung. Wenn die Überwachung zeigt, dass die Leistung oder die Parameter außerhalb des normalen Bereichs liegen, kann der Anwender das Gerät inspizieren, eine Fehlersuche durchführen und Anpassungen oder Reparaturen vornehmen, anstatt sich später mit einem Totalausfall auseinandersetzen zu müssen.

Die Investition der Unternehmen und Betriebe in die Maschinenzustandsüberwachung kann sich durch die Vermeidung von Ausfallzeiten enorm auszahlen. Ungeplante Ausfallzeiten führen zu Umsatzeinbußen, weil Produkte nicht hergestellt oder Dienstleistungen nicht erbracht werden können. Die Kosten für Ausfallzeiten summieren sich aber auch auf andere Weise. Zu den Verlusten gehören die Kosten für unproduktive Arbeit, Bußgelder für die Nichteinhaltung von Vorschriften und möglicherweise auch verlorene Kunden. Geräteausfälle selbst können zu Produktfehlern und Müll führen.

Des Weiteren sind die Kosten für die Reparatur von Maschinen nach einem Totalausfall viel höher. Außerdem dauert es viel länger, als kleinere Probleme beim Auftreten zu beheben. Die Analyse der Auswirkungen von Ausfallzeiten zeigt, dass diese Kosten überwältigend sein können. Die Automobilindustrie schätzt beispielsweise, dass Ausfallzeiten zwischen 22.000 und 50.000 Dollarpro Minute kosten..  

Zu den Auswirkungen von Ausfallzeiten können Sie auch weiche Kosten hinzuzählen. Wenn es sich um ein wiederkehrendes Problem für ein Geschäft oder Unternehmen handelt, kann das die Arbeitsmoral der Mitarbeiter, die Arbeitskultur und die Innovationsfähigkeit beeinträchtigen.

Wenn sich Menschen und Maschinen unter einem Dach befinden, ist es für die Betreiber möglich, die Ausrüstung visuell zu inspizieren und persönlich zu überwachen. Durch die manuelle Überwachung und Analyse des Zustands kann es jedoch zu einer zeitaufwändigen und ineffizienten Nutzung von Ressourcen kommen. Einige Anlagen werden jeden Monat komplett abgeschaltet, um Wartungsarbeiten durchzuführen und den Maschinenzustand zu kontrollieren.

Manuelle Prozesse können auch ineffektiv sein. Mitarbeiter protokollieren möglicherweise Parameter in einer Tabelle und stoßen auf Fehlerpunkte, nutzen diese Daten aber nicht zum Verständnis der Warnzeichen, die auf zukünftige Probleme hindeuten. In anderen Fällen kennen die Fertigungsingenieure ihre Maschinen in- und auswendig. Dieses Wissen ist jedoch nicht dokumentiert oder kann nicht einfach mit dem gesamten Unternehmen geteilt werden. Diese Unternehmen verlassen sich möglicherweise zu sehr auf einige wenige Personen zur Erkennung von Anzeichen, die einen Ausfall des Geräts vorhersagen.

Wenn eine Anlage mit weniger Ressourcen in einer Krisensituation betrieben wird, ist eine der ersten Maßnahmen der Betreiber, die vorausschauende Wartung und geplante Ausfallzeiten auszusetzen. Leider kann diese Strategie, die dazu verhelfen soll, den Output zu erhöhen oder sogar die Produktion umzustellen – beispielsweise eine Umstellung von Getränken auf Desinfektionsmittel für die Hände – nach hinten losgehen. Ohne Maschinenzustandsüberwachung verlieren die Anwender den Überblick und treffen womöglich falsche Entscheidungen. So werden Maschinen betrieben, die ohne Instandhaltung Ausfallzeiten verursachen können, die sich das Unternehmen nicht leisten kann.

Um was geht es bei der Maschinenzustandsüberwachung an der Edge?

Eine bessere Alternative zu manuellen Prozessen ist das Machine Condition Monitoring an der Edge. Diese Systeme verwenden Sensoren, Edge-Gateways und Edge-IoT-Software, um die Datenerfassung und -analyse zu automatisieren. Wenn eine Edge-Lösung einen Messwert außerhalb der voreingestellten Grenzwerte identifiziert, kann sie den Anwender darauf hinweisen, dass das Gerät seine sofortige Aufmerksamkeit benötigt.

Im Gegensatz zu manuellen Prozessen erfolgt die Maschinenüberwachung an der Edge automatisiert und fortlaufend. Sie erfordert auch kein spezielles, sich in der Nähe befindendes Personal. Weiterhin erhält der das Personal ein vollständiges Bild vom Zustand der Maschine und nicht nur Daten zu einem Parameter wie Vibration, Drehzahl oder Daten zu einem bestimmten Zeitpunkt. Sie können nachverfolgen, wie die Maschine in der Vergangenheit gearbeitet hat und ermöglicht exaktere Vorhersagen zu ihrem zukünftigen Verhalten treffe.
Drehzahl oder Daten zu einem bestimmten Zeitpunkt. Es zeigt Ihnen, wie die Maschine in der Vergangenheit funktioniert hat, und ermöglicht genauere Vorhersagen darüber, wie sie sich als Nächstes verhalten wird.

Letztendlich hilft es den Herstellern, die Maschinenlaufzeit zu maximieren. Durch die Daten aus der Fernüberwachung wird eine komplette oder routinemäßige Abschaltung für Überprüfungen überflüssig. Stattdessen können die Betreiber einen Plan mit gezielten Abschaltungen entwerfen, nur wenn notwendige Gesundheitschecks angezeigt werden.

Ebenso ist die Überwachung des Maschinenzustands an der Edge praktischer für unternehmenskritische Vorgänge oder hochempfindliche Maschinen. Die Daten werden nahe an der Quelle verarbeitet, wodurch Latenzzeiten vermieden werden, die bei der Übertragung zur und von der Cloud auftreten können. Die Überwachung ermöglicht eine sofortige Reaktion auf Veränderungen. Dadurch können schnelle Maßnahmen ergriffen werden, die Tausende von Euro an Kosten für Reparaturen oder Ausfallzeiten der Anlage einsparen können.

Der Weg zur optimierten Maschinenzustandsüberwachung

Die Betriebe, die zu einer vorausschauenden Fehleranalyse durch Edge-Systeme übergehen, durchlaufen häufig drei Schritte: 

1. Fernüberwachung: Dieser erste Vorgang bietet oft einen wesentlichen Mehrwert für ein Unternehmen, weil er einen größeren Einblick in den Betrieb ermöglicht und die Gelegenheit bietet, Geräte zu verwalten und in einigen Fällen auch aus der Ferne zu warten.
2. Zustandsbewertung: Die Überwachung des Maschinenzustands an der Edge setzt die Einstellung von Grenzwerten für Parameter voraus, die anzeigen, ob die Anlage normal arbeitet oder nicht. 
3. Vorhersage des Fehlerpotenzials und der Notwendigkeit eines Eingriffs: Wenn überwachte Werte außerhalb akzeptabler Schwellenwerte liegen, kann das System Maßnahmen ergreifen. Dazu gehört die Alarmierung von Technikern oder das Anhalten einer Produktionslinie bis hin zum Auslösen der Fernwartung zur Problembehebung.

Die Fernüberwachung des Maschinenzustands kann auch bei der Installation neuer Geräte nützlich sein, da sie eine Fernkonfiguration und einen Fernzugriff ermöglicht. Bei der Ausweitung des Home Office im Jahr 2020 ermöglichte es z. B. die Überwachung des Maschinenzustands am Edge den Firmen, ihre Investitionen in mobile Geräte zu schützen, indem sie eine ordnungsgemäße Konfiguration und eine Verwendung gemäß den Unternehmensrichtlinien sicherstellten.

Unterstützung für eine sicherere und produktivere Arbeitsumgebung 

Das Machine Condition Monitoring an der Edge hat sich auch durch Automatisierung und Fernzugriff in Betrieben bewährt, die ihre Prozesse neu erfunden haben, um den Richtlinien der sozialen Distanzierung zu entsprechen. Dieser Art der Beobachtung des Maschinenzustands ermöglicht es Ingenieuren und Anwendern, aus der Ferne auf die erforderlichen Daten zuzugreifen. So muss man sich nicht auf das Monitoring und den Service vor Ort verlassen, die die Gesundheit der Mitarbeiter gefährden und die Haftungsrisiken des Unternehmens steigern könnten. Da einige Belegschaften um bis zu 40 % reduziert wurden, ist es von entscheidender Bedeutung, Daten zum Maschinenzustand zu sammeln, zu analysieren und mit dem gesamten Personal zu teilen, wenn die normalerweise zuständigen Mitarbeiter nicht verfügbar sind.

Obwohl die Vorteile einer Umstellung von manuellen Prozessen auf eine Maschinenzustandsüberwachung an der Edge unbestreitbar sind, muss Ihr Team womöglich einige Zeit aufwenden, um ein automatisiertes Edge-System zu implementieren. Werksleiter und Ingenieure präferieren es sehr wahrscheinlich, die Kontrolle zu behalten und sorgen sich eventuell darum, dass die Technik für mehr Unsicherheit am Arbeitsplatz sorgt. Es ist ratsam, Schritte zu unternehmen, um Ihre Unternehmenskultur auf dem Weg von manuellen Überwachungsprozessen hin zu Fernüberwachung und Automatisierung weiterzuentwickeln.

Verdeutlichen Sie Ihrem Team, dass die Überwachung des Maschinenzustands an der Edge nicht nur Vorteile für Ihre Firma als Ganzes hat, sondern auch für ihre individuellen Zuständigkeiten. Ohne den Aufwand von manuellen Anlagenchecks haben Ingenieure und Anwender mehr Zeit, sich anderen Feldern ihrer Arbeit zu widmen, wie z. B. der Maximierung des Outputs, der Kostenreduzierung, der Effizienzsteigerung und der Entwicklung von Innovationen. Durch die Maschinenzustandsüberwachung an der Edge wird hingegen der Anlagenzustand abgedeckt.

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