Aprol ConMon:
Von der reaktiven zur zustandsorientierten Instandhaltung
Produktqualität erhöhen - Instandhaltungskosten senken
Die Instandhaltung ist seit Jahren mit dem Dilemma konfrontiert, dass einerseits die Produktqualität sowie die Maschinen- und Anlagenverfügbarkeit erhöht werden sollen und andererseits die Instandhaltungskosten sinken sollen. Derzeit setzen die meisten Unternehmen nur auf ausfallbedingte oder vorbeugende Instandhaltung. Eine zustandsorientierte Instandhaltung kann helfen, Kosten zu senken und die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen. Der zweiteilige Beitrag erläutert im ersten Teil die unterschiedlichen Instandhaltungsstrategien und die Prinzipien eines Condition-Monitoring-Systems. Im zweiten Teil stellen wir das Produkt Aprol ConMon von B&R ausführlich vor.
Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbHDie optimale Instandhaltungsstrategie kann nicht generell festgelegt werden. Sie muss selektiv für jeden Anlagenteil ermittelt werden. Grundlage hierfür sind technische und wirtschaftliche Erwägungen und gesetzliche Rahmenbedingungen. Laut diverser Studien schrecken Kosten und Komplexität der zustandsorientierten Instandhaltung viele potenzielle Anwender vom Einsatz dieser modernen Instandhaltungsstrategie ab. Durch den Einsatz intelligenter Sensorik sind heute jedoch einfache und kostengünstige Lösungen möglich. Mit Aprol ConMon bietet B&R ein vorinstalliertes und vorkonfiguriertes Paket, mit dem die zustandsorientierte Instandhaltung mit wenig Aufwand eingeführt werden kann.
Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbHInstandhaltungsstrategien (Bild 1)
Reaktive Instandhaltung: Eine noch immer häufig angewandte Form von Instandhaltung ist die reaktive Instandhaltung. Maschinen oder Anlagen werden nur bei Ausfällen oder Defekten repariert.
Präventive Instandhaltung: Basierend auf Zeitintervallen oder Laufzeiten werden Maschinen oder Anlagen heruntergefahren und Bauteile überprüft, beziehungsweise ausgetauscht. Der Verschleiß wird kontrolliert, um die Lebensdauer der Maschine und die Verfügbarkeit zu erhöhen. Diese Art der Instandhaltung führt häufig dazu, dass intakte Bauteile ausgetauscht und noch vorhandene Restlaufzeiten nicht genutzt werden. Die Aufwendungen für präventive Instandhaltung fressen in vielen Unternehmen einen beträchtlichen Teil des Gewinns auf.
Zustandsorientierte Instandhaltung: Zielsetzung der zustandsorientierten Instandhaltung ist es, anhand der Zustände der Produktionsanlagen als notwendig erkannte Instandhaltungsmaßnahmen zeit-, qualitäts- und kostenoptimal zu planen und durchzuführen. Moderne Messtechnik ermöglicht es, den Zustand von Maschinen und Anlagen präzise und permanent zu erfassen, zu beschreiben und zu bewerten. Durch diese Informationen können Ursachen für mögliche Störungen und Schäden bereits im Vorhinein erkannt und gegebenenfalls beseitigt werden. Der Abnutzungsvorrat wird fast vollständig ausgenutzt, dennoch werden Primärschäden weitgehend ausgeschlossen und damit auch Folgeschäden verhindert. Die frühzeitige Erkennung von Schäden, z.B. durch eine Schwingungsanalyse, hilft einen eventuellen Totalausfall zu vermeiden. Potenziellen Anwendern gibt die VDI-Richtlinie 2888 eine Handlungsanleitung, wie die zustandsorientierte Instandhaltung in einem Unternehmen eingeführt werden kann. In der Richtlinie VDI/VDE 2651 'Plant Asset Management (PAM) in der Prozessindustrie' wird definiert, dass Condition Monitoring der Zustandsüberwachung dient und die Zustandserfassung und Bewertung eines Assets beinhaltet. Condition Monitoring (CM) hat sich vorwiegend im Bereich des rotierenden Equipments etabliert. Um Missverständnisse zu vermeiden, muss definiert werden, auf welche Assets oder Asset-Kategorien sich das Condition Monitoring bezieht. Wer der alten Volksweisheit 'Vorbeugen ist besser als Heilen' folgt, ist für die ständig steigenden Anforderungen nach Sicherheit, Verfügbarkeit und Effizienz technischer Anlagen bestens gewappnet.
Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbHVorausschauende Instandhaltung: Der Ansatz einer intelligenten Instandhaltung, die bereits vor dem Auftreten einer Maschinen- oder Anlagenstörung einsetzt, wird als vorausschauende Instandhaltung bezeichnet. In Zukunft sollen durch den Einsatz von vorausschauenden Analysemodellen und Techniken komplexe Zusammenhänge erkannt und daraus Vorhersagen über ungeplante Ereignisse gemacht werden. Eine große Menge heterogener Informationen bildet die Basis für die vorausschauende Instandhaltung. Hunderte feingranulare Parameter aus unterschiedlichen Quellen werden aggregiert und ausgewertet. Historische Daten werden mittels Data Mining nach Mustern durchsucht, die Aufschluss über bislang unerkannte - und häufig komplexe - Kausalitäten geben. In Kombination mit Herstellungsdaten und Informationen von Messwertgebern lassen sich so Ausfallwahrscheinlichkeiten vorhersagen. Darauf aufbauend können nachrangige Wartungsmaßnahmen aufgeschoben werden, während stark ausfallgefährdete Komponenten rechtzeitig identifiziert und bereits vor dem Ausfall instand gesetzt werden können. Zudem lassen sich systematische Fehlerbilder proaktiv mit ihren Abhängigkeiten erkennen. Entwicklung der Verteilung der Instandhaltungsstrategien
Die Anteile der reaktiven Instandhaltung (ungeplante Stillstände, Folgeschäden) und der präventiven Instandhaltung (Abnutzungsvorrat wird nicht ausgeschöpft) sind rückläufig zugunsten der zustandsorientierten und vorausschauenden Instandhaltung. Die Darstellung in Bild 2 zeigt die Situation im Bereich der Gebäudeautomatisierung. Die Anteile der reaktiven und der präventiven Instandhaltung sind dort seit Jahrzehnten stark rückläufig, in anderen Branchen wiederum stagniert diese Entwicklung seit vielen Jahren.
Automatisierungsgrad und Instandhaltungskosten
Bei der Betrachtung der Verschiebung der Kostenanteile in Abhängigkeit vom Automatisierungsgrad von Maschinen und Anlagen stellt man fest, dass die Personalkosten (ohne Instandhaltungspersonal) mit steigendem Automatisierungsgrad abnehmen. Zugleich steigen die Instandhaltungskosten bei komplexeren Anlagen (notwendige Wartung, Inspektion, Instandsetzung). Der Mehraufwand für die Instandhaltung ist jedoch geringer als die Einsparung an Personalkosten. Daraus geht klar hervor, dass der Instandhaltungsbereich von erheblicher Bedeutung für das Unternehmen ist und zukünftig bei weiterer Steigerung des Automatisierungsgrades noch weiter an Bedeutung gewinnen wird.
Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbHAbnutzungsvorrat
Bei der Betrachtung eines beispielhaften Verlaufes des Abbaus des Abnutzungsvorrates (AV) (Bild 3) sieht man, dass ausgehend von einem Anfangszustand (AV1) nach einer bestimmten Nutzungszeit der Eintrittszeitpunkt für potenzielle Störungen (E) erreicht wird. Der Eintritt in diese Phase wird meist nicht bemerkt und entwickelt sich bis zum Zeitpunkt einer potenziellen Störung weiter. Zu diesem Zeitpunkt (P) muss die Störung behoben werden, da sie sich ansonsten bis zur Funktionsstörung (F) weiterentwickelt.
Wesentliche Vorteile der zustandsorientierten Instandhaltung
Durch die rechtzeitige Erkennung von Primärschäden werden Folgeschäden verhindert; die Sicherheit von Menschen und Umwelt wird durch 'installierte Sicherheit' verbessert; da der aktuelle Anlagenzustand bekannt ist, können Rückschlusse auf erzeugbare Produktqualitäten und Produktmengen gezogen werden; der Abnutzungsvorrat wird besser ausgenutzt; unnötige Reparaturen und Demontagen werden weitestgehend verhindert; es müssen weniger Ersatzteile vorgehalten werden; durch Gewährung einer hinreichend großen Reparaturvorlaufzeit sind Stillstandszeiten besser planbar; die Betriebssicherheit wird durch Kenntnis des Verschleißzustands erhöht; durch 'installierte Sicherheit' wird der Maschinenbediener von Kontrolltätigkeiten entlastet. Ein ganz wesentliches Argument ist die Kostenreduktion beim Einsatz der zustandsorientierten Instandhaltung: Produktionsausfälle können um 16 bis 36% reduziert werden, Stillstandszeiten um 20 bis 35%. Gleichzeitig sinken die Instandhaltungskosten um 15 bis 23%.
Im zweiten Teil des Artikels wird die Funktionsweise von Condition- Monitoring-Systemen am Beispiel von Aprol ConMon vorgestellt.
Die Instandhaltung ist seit Jahren mit dem Dilemma konfrontiert, dass einerseits die Produktqualität sowie die Maschinen- und Anlagenverfügbarkeit erhöht werden sollen und andererseits die Instandhaltungskosten sinken sollen. Derzeit setzen die meisten Unternehmen nur auf ausfallbedingte oder vorbeugende Instandhaltung. Eine zustandsorientierte Instandhaltung kann helfen, Kosten zu senken und die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen. Der zweiteilige Beitrag erläutert im ersten Teil die unterschiedlichen Instandhaltungsstrategien und die Prinzipien eines Condition-Monitoring-Systems. Im zweiten Teil stellen wir das Produkt Aprol ConMon von B&R ausführlich vor.
Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbHDie optimale Instandhaltungsstrategie kann nicht generell festgelegt werden. Sie muss selektiv für jeden Anlagenteil ermittelt werden. Grundlage hierfür sind technische und wirtschaftliche Erwägungen und gesetzliche Rahmenbedingungen. Laut diverser Studien schrecken Kosten und Komplexität der zustandsorientierten Instandhaltung viele potenzielle Anwender vom Einsatz dieser modernen Instandhaltungsstrategie ab. Durch den Einsatz intelligenter Sensorik sind heute jedoch einfache und kostengünstige Lösungen möglich. Mit Aprol ConMon bietet B&R ein vorinstalliertes und vorkonfiguriertes Paket, mit dem die zustandsorientierte Instandhaltung mit wenig Aufwand eingeführt werden kann.
B&R Industrie-Elektronik GmbH
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 7 2014 - 02.07.14.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
