So klappt Condition Monitoring bei Energieketten und Co.

Ein Anlagenausfall oder auch ein ungeplanter Maschinenstillstand sind mit die größten Kostentreiber in der Industrie. Das zeigt eine Studie von FM Global – einem der weltgrößten Industriesachversicherer: 2018 zählte der Versicherer 232 Großschäden mit einem Schadenwert von jeweils über drei Millionen US-Dollar.

In 28 Prozent der Fälle waren Anlagenausfälle der Grund. Für Instandhalter sind daher immer mehr Systeme für Condition Monitoring und Lösungen für Predictive Maintenance gefragt, die die Wartung planbar machen und ungeplante Ausfälle rechtzeitig verhindern. Bei den Kunststoff-Spezialisten von Igus wurden daher entsprechende smarte Lösungen für Energieketten, Leitungen und Gleitlager entwickelt.

Die Digitalisierung der Industrie ist längst weit fortschritten. Schnell ist das Produkt mit einem Klick online gekauft und in wenigen Minuten automatisch produziert. Doch immer mehr Daten bedeuten auch immer mehr Maschinen, die für einen automatisierten Prozess sorgen. Fällt nur eine Komponente aus, so steht die Produktion im schlimmsten Falle still.

Mithilfe von IoT, dem Internet of Things, sollen sich Maschinen und Bauteile vernetzen, miteinander kommunizieren und mögliche Fehlermeldungen anzeigen, sodass rechtzeitig gehandelt werden kann. Als Hersteller und Lieferant von Komponenten aus Hochleistungs-Kunststoffen für die Bewegung, wie Energieketten, Leitungen und Gleitlager, richtet Igus seine mechanischen Produkte immer mehr für den Einsatz in einer vernetzten und intelligenten Fabrik aus. Mit dem Ziel, die Wartung und Instandhaltung effizienter und wirtschaftlicher zu gestalten. 

Intelligente Komponenten senken das Ausfallrisiko

Die häufigste Ursache für einen Anlagenausfall ist laut der Studie von FM Global eine unzureichende Instandhaltung. Viele Unternehmen nehmen in Zeiten florierender Wirtschaft oder in Krisenzeiten ihre Anlagen nicht für präventive Instandhaltungsmaßnahmen außer Betrieb.

Ein solches Handeln trägt ein gewisses Risiko und funktioniert nur so lange, bis Probleme auftreten, die zu teuren Reparaturen, Umsatzeinbußen und potenziell zum Verlust von Marktanteilen führen können, wenn die Unternehmen ihre Aufträge durch einen Anlagenausfall zu erfüllen nicht mehr in der Lage sind.

Entsprechend wichtig ist die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance). Igus hat dazu seine E-Ketten, Leitungen oder Kunststoffgleitlager mit Sensoren ausgestattet, die entweder den Zustand überwachen (Condition Monitoring) oder mittels einer Datenanbindung für ebendiese Wartung eingesetzt werden können. 

Zustandscheck auf Knopfdruck

Bei der Zustandsüberwachung geben die sogenannten Smart Plastics, also die intelligenten Kunststoffe, eine Auskunft über den Verschleiß der Komponente. Sie melden sofort den Eintritt eines unerwarteten Betriebszustandes, schalten sich ab oder geben Alarm. So auch bei der smarten Linearführung des Kölner Unternehmens. Mit dem Drylin Isense-Linearschlitten erfolgen Funktions- und Verschleißtest laut Hersteller auf Knopfdruck. Ein Sensor, der in die Lagerfläche integriert ist, gibt dabei Auskunft über den Zustand. Das Aufblinken einer grünen LED bestätigt den störungsfreien Arbeitsprozess des Linearschlittens, die rote empfiehlt einen Lagertausch.

Ein ähnliches Prinzip setzt Igus in seinen Gleitlagern ein. Die gemessenen Daten der Sensoren lassen sich jedoch auf unterschiedliche Arten seitens der Maschinen- und Anlagenbetreiber integrieren. Hierzu gibt es drei Ausleseeinheiten: Entweder kann der Anwender alle Steckstellen manuell auslesen oder er installiert eine Kontrolleinheit mit Rot/Grün-Anzeige an der Maschine, die Auskunft über den Zustand der Gleitlager gibt.

Eine weitere Möglichkeit ist die Anbindung an das Icom, mit dem ein Funkmodul die Sensordaten drahtlos an das Kommunikationsmodul sendet. Von hier aus ist die Integration der Daten an das IoT, das Cloudsystem oder an das Kundennetzwerk leitungsgebunden möglich.

Video: Was ist Predictive Maintenance?

Condition Monitoring mit passenden Sensoren

Auch in Energieketten und Leitungen setzen die Kunststoff-Spezialisten auf Sensoren. Energieketten, die auf Kranen in Häfen, in Stahlwerken oder im Bergbau zum Einsatz kommen, lassen sich beispielsweise mit dem Sensor EC.PR, der die Zug- und Schubkräfte in gleitenden Anwendungen auf langen Verfahrwegen misst und im Notfall eine Abschaltempfehlung gibt. Sensoren der Serie EC.B ermöglichen eine Brucherkennung an der E-Kette, EC.W-Sensoren messen den Verschleiß des Öffnungssteges und Sensoren der Serie CF.P nehmen eine Zugkraftmessung der Leitungen vor.

"Durch den Einsatz der Smart Plastics-Zustandsüberwachung schaltet die Anlage selbstständig ab und verhindert teure Folgeschäden oder Totalschäden. Die Reparatur kann schnell erfolgen, sodass die Produktion meist zügig wieder anlaufen kann", erklärt Richard Habering, Geschäftsbereichsleiter Smart Plastics bei Igus. "So lassen sich lange und teure Anlagenstillstände vermeiden, und das zu einem im Verhältnis zum Anlagenpreis geringen Investitionsvolumen." Der Betrieb erfolgt ohne zusätzliche externe Daten verarbeitende Module.

Mit IoT Wartungen vorausschauend planen

Soll die Wartung vorausschauend und damit planbar gemacht werden, lassen sich die Sensoren auch jederzeit über das Kommunikationsmodul integrieren. Denn erst die intelligente Vernetzung der einzelnen Komponenten schafft eine solide Grundlage für prospektive Wartungskonzepte. Basierend auf diesen Daten können Aussagen zum Zustand der jeweiligen Komponente getroffen werden, woraus sich Konzepte für eine punktgenaue Wartung schon im Vorfeld ableiten lassen. Defekte an Bauteilen werden unmittelbar erkannt – noch bevor sie entstehen. Das minimiert Schäden und reduziert Stillstandszeiten.

Für die Integration der Daten kann der Anwender mehrere Wege gehen: Entweder er bindet die Sensordaten in sein firmeneigenes Netzwerk ein, um den Zustand zu überwachen, oder er nutzt das IoT und vernetzt sich mit der Cloud, wodurch er aktuelle wie präzise Angaben und Berechnungen zur Lebensdauer seines eingesetzten Produkts erhält.

Livedaten sind jederzeit über ein Dashboard oder per E-Mail/SMS abruf- und einsehbar, Ersatzteilbestellungen bei einer Anbindung an ein ERP-System automatisch möglich. Wartungen können vorab geplant und Spezialteams rechtzeitig zusammengestellt werden. Das spart auf lange Sicht nicht nur Kosten ein, sondern unterstützt Schichtleiter wie Wartungscrews und reduziert den Aufwand für die Lagerhaltung. "Eine Investition, die sich schnell rentieren kann", so Habering weiter. "Durch prädiktive Instandhaltung gelang es uns beim Unternehmen Tata Steel in Indien, den angedachten Austausch einer 240 Meter langen E-Kette im Wert von rund 40.000 Euro zu vermeiden."

Igus