Bei der klassischen vorausschauenden Wartung erfolgt ein Austausch von beweglichen Komponenten wie Energiekettensystemen oder Gleitlagern in regelmäßigen Abständen, die oft kürzer sind als die vermutete Lebensdauer. Das aber heißt: Die Komponenten werden ausgetauscht, wenn sie noch einsatzfähig sind. Werden sie jedoch erst kurz vor Erreichen des tatsächlichen Lebensendes ausgetauscht, lässt sich die Nutzungsdauer deutlich verlängern, häufig sogar verdoppeln. Das halbiert dann die Kosten und reduziert den Wartungsaufwand – ohne Einschränkungen bei der Ausfallsicherheit.
Hier lohnt es sich also, vorausschauende intelligente Wartungssysteme einzusetzen, die mit IoT arbeiten. Sie überwachen den Zustand der Komponenten und machen gleichzeitig eine Lebensdauervorhersage im Betrieb. Sollte es noch vor Erreichen des spezifischen Lebensendes zu Unregelmäßigkeiten kommen (z. B. durch eine Havarie oder den Eintrag von Verunreinigungen), kann das System diese erkennen und eine Warnmeldung ausgeben. Der Anwender ist dann in der Lage, den ungewöhnlichen Betriebszustand zu beseitigen, bevor größere Schäden auftreten.
Wartungs- und Instandhaltungsaufwand minimieren
Bei großen Energiekettensystemen ist die Einhaltung der Wartungsanweisungen essenziell für eine maximale Lebensdauer. Das sogenannte i.Cee-System von Igus erinnert den Kunden zum Beispiel ähnlich wie bei einem Auto an anstehende Inspektionen oder Wartungsarbeiten. Diese Informationen erfolgen nutzungsabhängig, sodass bei geringerer Nutzung auch längere Wartungsintervalle möglich sind und Kosten eingespart werden können. Das gilt ebenso für Gleitlageranwendungen. Hier verhindert das Einhalten der Wartungsanweisungen kostenintensive Beschädigungen an Wellen oder am Lagersitz.
Immer mehr Produktionsbetriebe erkennen, welche Einsparpotenziale die Vernetzung von Maschinen und Maschinenkomponenten auf der Daten- und IT-Ebene bis hin zur unternehmensübergreifenden Vernetzung durch übergreifende Standards wie OPC UA bietet. Bei der Nutzung von Energieketten- und Gleitlagersystemen mit „eingebauter“ vorausschauender Wartung ergeben sich hier weitere (Kosten-)Vorteile. Alle Sensordaten – z. B. für die Berechnungen der individuellen Lebensdauer und die daraus resultierende Alarmierung – können an übergeordnete IT-Systeme weitergegeben und dort ausgewertet oder dokumentiert werden. Das betrifft z. B. Management-Execution-Systeme (MES), Zero-Downtime-Systeme (ZDT) und Software für die unternehmensweite Instandhaltung.
Intelligente „Preventive Maintenance“ – mit i.Cee
Als intelligentes „Preventive Maintenance“-System besteht i.Cee aus drei Ebenen: Sensorik, Hardware und Datensammlung/-auswertung. Im Zentrum des Systems steht die Software. Sie schafft die Voraussetzung für eine intelligente, zustandsbasierte und individuelle Lebensdauerberechnung und eine kontinuierliche Überwachung einer Energiekette oder eines Gleitlagersystems.
Die i.Cee-Software berechnet die Lebensdauer der Polymer-Komponente auf der Basis der tatsächlichen Beanspruchung. Das funktioniert wie folgt: Beim Start des Betriebs bzw. der Software wird die Lebensdauer mit den Algorithmen des aktuellen Online-Lebensdauerrechners abgeglichen. Die manuell erfassten Umwelt- und Bewegungsdaten werden übernommen, die Doppelhübe und/oder Kilometerlaufleistungen werden an die Software übergeben. Diese rechnet die Angabe in Tage um. Bei Annahme der vorausgesetzten Bewegungsdaten mit 24/7-Nutzung und ständigem Einfluss der maximalen Umweltdaten ergibt sich daraus die Lebensdauer bis zum empfohlenen Austausch.
Lernfähige Software
Bei der Inbetriebnahme des i.Cee-Systems geht man vom „Worst-case-Szenario“ aus, welches sich mit der Nutzungsdauer und der Anzahl der gesammelten Echtdaten schnell relativiert. Während des Betriebs erfasst das System die tatsächlichen Belastungen der Anwendung in der realen Nutzung, z. B. Aussetzbetrieb und Pausen/Unterbrechungen sowie – je nach der eingesetzten Sensorik – Temperaturschwankungen, Vibrationen, Querbeschleunigungen, Chemikalieneinflüsse, abrasive Medien etc. Auf dieser Basis und unter Annahme des tatsächlichen Bewegungs- und Belastungsprofils für den folgenden Betrieb wird die Restlebensdauer kontinuierlich neu berechnet.
Bei bestehender Internetverbindung oder Nutzung von i.Cee:net (siehe Schaubild S. 103) erfolgt gleichzeitig eine regelmäßige Abfrage bei den Online-Lebensdauerrechnern der benutzten Komponenten, die Anzeige der Restlebensdauer wird entsprechend angepasst. Bei der Nutzung von i.Cee:local ohne Internetverbindung (siehe Schaubild S.103) wird bei einer gravierenden Abweichung der Bewegungs- und Umweltdaten eine temporäre, manuelle Abfrage vom System des Kunden eingefordert, um den Lebensdauerrechner gemäß den tatsächlichen Gegebenheiten anzupassen.
Sensorik erfasst reale Betriebsdaten
Für einen weiteren Abgleich mit den realen Bedingungen sorgen Abrieb- und Verschleißsensoren, die zusätzlich in die verwendeten Igus-Produkte ein- oder angebaut werden (z. B. in die Gleitzugaben, an den Bolzen-Bohrungsdurchmesser oder in die Wandstärken). Die Sensoren übermitteln Informationen über den prozentualen Lebensdauerstatus der abriebbehafteten Polymerkomponenten. Diese Sensorinformationen wiederum „überschreiben“ die vorgegebenen Berechnungen, sodass die Prognosen mit fortschreitendem Betrieb immer genauer werden und sich vom „Worst-case-Szenario“ in ein anpassendes, lernendes Szenario verändern.
Inspektionsvorschläge und Echtzeitinformationen
Basierend auf den oben gezeigten Berechnungen erhält der Kunde bei ausgewählten Igus-Produkten Informationen zur Inspektion und Wartungsplanung. Zugrunde gelegt werden die Wartungsempfehlungen der über die Jahre gesammelten Erfahrungswerte im Bereich Energieführung und Lagertechnik. Sowohl die Sensoren zur Lebensdauerberechnung als auch die i.Sense Sensoreinheiten zu den Zustandsinformationen liefern Daten, aus denen sich in vielen Fällen schon zu einem sehr frühen Zeitpunkt Indikatoren für eine frühzeitige Alterung des Produkts oder das Risiko eines Produktsaufalls ermitteln lassen. Basierend auf den Erfahrungen des mit 3800 m2 branchengrößten Igus-Labors für Gleitlager und Energieführungen erfolgt durch das System in Verbindung mit selbstentwickelten Algorithmen eine frühzeitige Alarmierung und Informierung des Anwenders über mögliche Ausfallrisiken.
Igus GmbH
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