Von Eric Lundin, T&H Lamont
Die Gerätewartung steht nicht immer im Vordergrund der Pläne, des Budgets oder der Montagmorgen-Gedränge eines Fertigungsunternehmens, aber die Gerätewartung ist mehr als notwendig. Natürlich muss jeder Dollar, der für die Wartung ausgegeben wird, gerechtfertigt sein – Wartung ist schließlich ein Kostenfaktor –, aber ein gut geplantes, umfassendes Wartungsprogramm kann sich um ein Vielfaches amortisieren. Den Zustand der Ausrüstung genau im Auge zu behalten und Maßnahmen zu ergreifen, um sie in gutem Zustand zu halten, kann jedem Hersteller dabei helfen, die beste Rendite aus seiner Ausrüstungsinvestition zu erzielen, indem die Lebensdauer jeder Maschine in seiner Werkstatt verlängert wird.
Ein kleines Unternehmen verfügt möglicherweise nicht über eine eigene Wartungsabteilung, sodass die Entwicklung eines umfassenden Wartungsprogramms für einige Profilierbetriebe möglicherweise eine entmutigende Aufgabe ist. Allerdings muss die Wartung von Industrieanlagen nicht komplizierter sein als die Wartung eines Autos. Auch wenn dies kaum zu glauben ist, besteht die Fahrzeugwartung tatsächlich aus fünf separaten, sich jedoch überschneidenden Wartungsstrategien.
Wer schon einmal ein Auto besessen hat, dem fallen wahrscheinlich sofort zwei ein: Der regelmäßige Ölwechsel und die Kontrolle des Ölstands zwischen den Ölwechseln. Jeder Autobesitzer nutzt mindestens zwei weitere, manche sogar drei weitere.
Die fünf am häufigsten verwendeten Wartungsstrategien
Die fünf Wartungsstrategien haben keine bestimmte Reihenfolge, aber spezifische Definitionen wie folgt:
Reaktiv: Bis zum Scheitern laufen
Korrigierend: Außerplanmäßige Reparatur
Vorbestimmt:
Zeitplan des Herstellers
Vorbeugend: Änderung des Herstellerplans
Bedingungsbasiert:
Verwendet Sensoren und Messgeräte
Wenn man die Automobil-Analogie verwendet, würden die meisten Leute niemals daran denken, es bis zum Scheitern zu bringen. Ein Auto ist einfach zu teuer und zu notwendig, um es zu vernachlässigen, daher klingt es äußerst tollkühn, bis zur Panne zu laufen. In Wirklichkeit machen wir das ständig. Scheinwerfer sind ein gutes Beispiel. Die leichte Unannehmlichkeit eines durchgebrannten Scheinwerfers und die Leichtigkeit des Austauschs überwiegen die Notwendigkeit, einen Scheinwerfer auszutauschen, bevor er ausfällt. Das Gleiche gilt für Blinker, Seitenmarkierungsleuchten usw.
Der nächste ist korrigierende Wartung. Ein Autobesitzer könnte die Motorhaube öffnen, um den Ölstand zu prüfen, und dabei einen ausgefransten Riemen oder einen alternden Kühlerschlauch bemerken.
Vorbestimmt ist das Bekannteste. Jeder weiß, dass eine gute Schmierung des Motors der Schlüssel zur Langlebigkeit eines Automobils ist. Daher ist die Einhaltung des Wartungsplans des Herstellers von entscheidender Bedeutung. Das Gleiche gilt natürlich auch für alles andere, was irgendeine Art von Gleitmittel benötigt.
Vorbeugende Wartung geht bei der vorgegebenen Wartung noch einen Schritt weiter. Wenn ein Fahrzeug unter schweren Lasten eingesetzt wird, beispielsweise zum Abschleppen oder zum häufigen Transport erheblicher Nutzlasten, ist es wahrscheinlich eine gute Idee, die Schmierstoffe häufiger zu wechseln, als es der Zeitplan des Herstellers vorschreibt. Das Gleiche gilt für Fahrten in Wüstengebieten oder halbtrockenen Gebieten, in denen der Wind Sand und Staub aufwirbelt. Der Luftfilter verstopft viel schneller als beim Fahren unter anderen Bedingungen, sodass ein häufigerer Austausch dafür sorgt, dass der Motor leichter atmet.
Die endgültige Strategie – zustandsbasiert – beruht auf dem Zustand des Fahrzeugs, der von Sensoren erfasst und auf Anzeigen oder Messgeräten im Armaturenbrett angezeigt wird. Der Zustand der Maschine lässt keinen Raum für Zweifel, ähnlich wie bei einem Run-to-Fail-Betrieb. Die anderen drei sind zwar notwendig, basieren aber zum Teil auf Vermutungen. Ein ausgefranster Keilriemen hält möglicherweise viel länger, und es ist schwer zu sagen, ob der Zeitplan des Herstellers für den Ölwechsel ideal ist oder ob er vorsichtig vorgeht, und das Gleiche gilt für die vorbeugende Wartung. Aber zustandsbasierte Wartung ist sehr spezifisch.
Im Falle eines Automobils ist die Temperaturanzeige des Kühlers ein gutes Beispiel. Wenn die Kühlmitteltemperatur des Kühlers niedriger als üblich ist, kann dies darauf hindeuten, dass der Thermostat offen klemmt und der Motor seine normale Betriebstemperatur nicht erreichen kann. Zu heiß laufen? Möglicherweise steckt der Thermostat fest, der Kühlmittelstand im Kühler ist zu niedrig, die Kühlerkanäle sind verstopft, oder vielleicht ist etwas weitaus Teureres daran schuld, beispielsweise eine undichte Kopfdichtung. In jedem Fall weiß der Autobesitzer mit Sicherheit, dass etwas nicht stimmt und dass etwas behoben werden muss. Jetzt.
Maschinenanwendungen
Bei Industriemaschinen sind diese Strategien im Wesentlichen dieselben.
Grundlage für die Wartung ist die vorgegebene Strategie basierend auf dem Zeitplan des Herstellers. Bei diesen Aktivitäten kann es sich um aufwändige und aufdringliche Aktionen handeln, etwa das jährliche Abschalten der Ausrüstung oder das Eindringen in die Maschine, um die Motoren, Getriebe und andere Komponenten des Antriebssystems zu überprüfen. Außerdem sieht der Zeitplan des Herstellers häufige, weniger aufdringliche Aufgaben vor. Diese finden in der Regel täglich, wöchentlich und monatlich statt und umfassen Sichtprüfungen, um nach losen Teilen, losen Ketten, verschlissenen Riemen, veralteten Hydraulikschläuchen usw. zu suchen. Diese Inspektionen können zu Reparaturen führen, bei denen es sich um eine korrektive Wartung handelt.
Eine vorbeugende Strategie könnte für jede Maschine, Komponente oder jedes Werkzeug gelten, die nahe der maximalen vorgesehenen Kapazität oder maximalen Produktionsrate oder beidem läuft. Der Wartungsplan des Herstellers ist wahrscheinlich für durchschnittliche Bedingungen oder wechselnde Bedingungen ausgelegt, sodass der ständige Betrieb der Maschine mit voller Neigung wahrscheinlich über den Erwartungen des Herstellers in Bezug auf Verschleiß liegt und eine vorbeugende Wartung angebracht ist.
Trotz Einhaltung des Wartungsplans kann es hin und wieder zu reaktiven Wartungsmaßnahmen kommen. Ein Lager kann vorzeitig kaputt gehen, und auch wenn es nicht unbedingt vollständig ausfällt, muss es ersetzt werden, wenn es seine Aufgabe nicht mehr erfüllt.
Zuletzt gibt es noch die zustandsbasierte Wartung, die auf dem Einsatz von Sensoren und Messgeräten beruht. Diese kommen beim Rollformen nicht so häufig vor wie in chemischen Verarbeitungsanlagen oder Raffinerien, aber wenn man sich stärker auf sie verlässt, könnte man beim Profilieren ein kleines Problem erkennen, bevor es zu einem großen Problem wird.
Eine neue Sicht auf die zustandsbasierte Wartung
In einem Fachartikel veröffentlicht in Das Tube & Pipe Journal (und auf www.thefabricator.com veröffentlicht) diskutierte der Autor Paul Hogendoorn die zustandsbasierte Wartung. Das Ziel seines Artikels bezog sich eigentlich nicht auf die Wartung, er zeigte jedoch, wie ein Systemmonitor die Qualitätskontrolle ersetzen kann. Dabei demonstrierte sein Artikel die Leistungsfähigkeit der zustandsbasierten Wartung.
Hogendoorns Idee ist, dass die Überwachung des Zustands der Maschine im Hinblick auf Prozesskonsistenz ein guter Indikator für Qualitätskonsistenz ist. Mit dem Titel „Was überwachen Sie, um die Qualität sicherzustellen?“ Teile vergessen – Konzentrieren Sie sich auf den Prozess“, erläutert der Artikel, wie dies geschieht, welche Vor- und Nachteile es hat.
Das Beispiel im Artikel verwendet einen Dehnungsmessstreifen, der am Rahmen einer Maschine oder einer Komponente montiert ist. Das Bauteil, bei dem es sich um eine Stanz- oder Schereinheit auf einer Profilierlinie handeln kann, erzeugt bei jedem Zyklus eine Kraft. Das Werkstück widersteht dieser Kraft und das Ergebnis ist eine Dehnung, die direkt mit einem Dehnungsmessstreifen gemessen werden kann.
Die Einrichtung. Ein Dehnungsmessstreifen verwendet einen piezoelektrischen Sensor, der bei Belastung eine geringe Spannung erzeugt. Während der Stempel oder die Klinge einen Zyklus durchläuft, ändert sich die Belastung auf sehr wiederholbare Weise. Das Werkzeug dringt in das Werkstück ein, trennt es und verlässt es wieder, wodurch eine spezifische Dehnungssignatur entsteht.
Der Spannungsausgang ist schwach, daher erfordert diese Art von System Hardware und Software, die zusammenarbeiten, um den Ausgang zu verstärken und zu interpretieren.
Die Schwellen. Die Leistung basiert auf mehreren Faktoren, darunter dem Rohmaterial, der Schmierung, dem Zustand der Werkzeuge, der Maschineneinrichtung und dem Maschinenzustand. Solange all dies konsistent ist, wird die Ausgabe des Dehnungsmessstreifens konsistent sein. Die Ausgabe der Maschine – ein gestanztes Loch oder ein abgeschertes Ende – bleibt ebenfalls konstant.
Vor Beginn eines Produktionslaufs wird die Maschine durch eine gründliche Inspektion optimiert, einschließlich aller erforderlichen Anpassungen oder Reparaturen sowie neuer Werkzeuge. Durch die Verarbeitung mehrerer Proben bekanntermaßen guten Materials generiert der Dehnungsmessstreifen mehrere Ergebnisse, die die Software zu einer repräsentativen Signatur zusammenrechnet.
Ein erfahrener Ingenieur kann dann Schwellenwerte oder Grenzwerte für die maximal und minimal akzeptable Belastung festlegen. Jede über den Schwellenwert hinaus aufgezeichnete Belastung löst einen akustischen oder visuellen Alarm oder beides aus.
Die Frequenz. Das Schöne an diesem System ist ein zweifacher Vorteil. Erstens läuft das System während eines Produktionslaufs im Hintergrund und erfordert keine Aufmerksamkeit des Bedieners. Zweitens vergleicht es die Referenzdehnungssignatur mit der Dehnungssignatur jedes Zyklus, um die Stabilität des Prozesses zu interpretieren. Mit anderen Worten: Es bietet eine 100-prozentige Abdeckung und überwacht jeden Zyklus während jedes Produktionslaufs, Schicht für Schicht, Tag für Tag.
Der Auslöser. Ein Nachteil dieses Systems besteht darin, dass es nicht diagnostisch ist. Ein Auslöser, der den Alarm auslöst, teilt dem Bediener mit, dass sich etwas geändert hat, identifiziert jedoch nicht die Ursache. Möglicherweise ist die Klinge oder der Stempel abgesplittert, der Schmiermittelbehälter ist möglicherweise leer, eine Komponente irgendwo im Inneren der Stanz- oder Schneideinheit ist möglicherweise kaputt und so weiter. Das ist der Kompromiss. Das System ist umfassend und erkennt jede Änderung im Prozess. aber es ist nicht diagnostisch.
Vorteile und Nachteile
Einerseits stellt dieses System einen sinnvollen Ersatz für ein herkömmliches Qualitätskontrollsystem dar. Solange das Überwachungssystem keinen Alarm auslöst, kann der Bediener darauf vertrauen, dass der Prozess stabil ist und auch die Teilequalität konstant ist. Außerdem ist es einfach zu bedienen, da keine Schulung des Bedieners erforderlich ist. Andererseits ist ein herkömmliches Qualitätskontrollsystem zeit- und arbeitsintensiv und erfordert in der Regel eine Schulung des Bedieners.
Für beide Systeme ist eine Investition erforderlich, daher ist dies ein Fehler.
Ein Nachteil der Prozesskonsistenz besteht darin, dass nicht jede Art von Fehler erkannt werden kann, die im Produktionsprozess auftreten könnte. Beispielsweise können Fehler übersehen werden, die in Baugruppen verborgen sind.
Was die Gerätewartung betrifft, sorgt der Prozessmonitor dafür, dass die Kosten unter Kontrolle bleiben. Es verringert oder eliminiert die Wahrscheinlichkeit, dass Maschinenwartungen zu häufig durchgeführt werden, was zu längeren Ausfallzeiten und einer Verschwendung von Ressourcen führt. Dadurch verringert sich auch die Wahrscheinlichkeit, dass Maschinenwartungen zu spät durchgeführt werden, was dazu führen kann, dass ein kleines, kostengünstiges Problem zu einem kritischen und teuren Problem wird.
Die heutige Version der Prozessüberwachung
Das System, das Hogendoorn in seinem Artikel bespricht, ist kein Do-it-yourself-Projekt; Es erfordert Hardware, Setup und Programmierung von einem Unternehmen, das auf die Sensortechnologie und die Algorithmen spezialisiert ist, die zum Vergleich der Referenzstammsignatur mit den Produktionsstammsignaturen erforderlich sind. Kleine Hersteller mit knappem Budget haben jedoch andere Möglichkeiten.
Obwohl Hogendoorns Artikel und das darin beschriebene System heute noch genauso gültig sind wie damals, als er vor ein paar Jahren erschien, hat sich viel geändert. Das Internet war damals noch nicht so ausgereift wie heute. Heutzutage kann fast alles und jedes Elektronische über WLAN oder Bluetooth verbunden werden, es gibt also zahlreiche Möglichkeiten. Mit anderen Worten: Während das System von Hogendoorn äußerst leistungsfähig und vielseitig ist, kann eine Wartungsabteilung heutzutage möglicherweise ein einfacheres System entwickeln, ohne sich bei der Einrichtung und Programmierung eines Systems auf Experten verlassen zu müssen.
Sensoren, die sich drahtlos verbinden können, stehen zur Verfügung, um einige der kritischen Aspekte von Industriemaschinen wie Vibration und Temperatur zu messen, was dabei helfen würde, den Zustand von Getriebekomponenten wie Getrieben zu beurteilen. Zur Messung der Spannung, Stromaufnahme und des Drehmoments von Elektromotoren stehen Sensoren zur Verfügung.
Die Einrichtung solcher Sensoren erfordert mehrere Schritte, ist aber recht einfach. Der erste Schritt besteht darin, ein Gateway einzurichten, das die gesammelten Daten an die Cloud sendet. Im zweiten Schritt werden die Sensoren mit dem Gateway verbunden. Nachdem alles in Betrieb ist, arbeiten die Sensoren im Hintergrund, sammeln Daten und senden sie kontinuierlich an die Cloud.
Und die für die Instandhaltung Verantwortlichen können sich etwas entspannter ausruhen. RF
Eric Lundin ist Vertriebsingenieur bei T&H Zitrone. T&H Lemont ist ein kundenspezifischer Hersteller von Maschinen, Komponenten, Werkzeugen und Verbrauchsmaterialien für die Herstellung von Rohren, Rohren, Profilen und Platten.
