Predictive Maintenance macht Wartung effizienter

Weniger Energieverbrauch und eine vorausschauende Wartungsstrategie: Diese Ziele verfolgte die Gummiwerk Kraiburg GmbH & Co. KG bei der Einführung eines neuen Walzwerks.

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Vom Kühlschlauch bis zum Scheibenwischerblatt: Kautschukmischungen spielen sowohl in der Industrie als auch im alltäglichen Leben eine wichtige Rolle. Hergestellt werden die Werkstoffe unter anderem in den Walzwerken der Gummiwerk Kraiburg GmbH & Co. KG. Dort bewegen bereits seit einiger Zeit hydraulische Hägglunds-Radialkolbenmotoren von Bosch Rexroth die Walzwerke, die die Gummimischungen homogenisieren und auswalzen. Als Kraiburg ein neues Walzwerk in den Maschinenpark einführen wollte, standen ein zukunftsorientiertes Wartungskonzept sowie eine hohe Energieeffizienz im Fokus. Predictive Maintenance mit dem Online Diagnostics Network (ODiN) und ein Frequenzumrichter von Rexroth haben beides möglich gemacht.

Zukunftsfähige Wartung

«Da unsere Walzwerke fast durchgängig im Dreischichtbetrieb laufen, spielt die Maschinenverfügbarkeit eine extrem wichtige Rolle», erklärt Günther Beisser, der bei Kraiburg in der Anlagenplanung arbeitet. «Schliesslich verzögern Ausfälle bei einer einzigen Maschine den gesamten Produktionsprozess und verursachen so am Ende extrem hohe Kosten.» Um das zu verhindern, werden Maschinen üblicherweise nach einer bestimmten Anzahl an Betriebsstunden gewartet. Wie das anders gehen kann, wollte Kraiburg beim neuen Walzwerk herausfinden und machte deshalb bei der Wartung einen Schritt in Richtung Zukunft.

Mit seinen Angeboten zu Condition Monitoring und Predictive Maintenance bietet Bosch Rexroth individuell auf Kundenwünsche angepasst verschiedenste Optionen, Wartung und Instandhaltung vorausschauend zu gestalten. Die Möglichkeiten reichen dabei von der Ausstattung der Anlagen mit intelligenten Sensoren und Komponenten über die Implementierung von Condition Monitoring beim Kunden bis hin zur Analyse der Daten durch Bosch Rexroth. Im Rahmen von ­Servicevereinbarungen werden diese Methoden je nach Kundenwunsch mit regelmässigen Reports und unterschiedlich enger Betreuung durch Servicetechniker von Bosch Rexroth kombiniert.

Analyse von verschiedenen Sensordaten

Kraiburg setzt für seine neue Anlage auf ODiN (Online Diagnostics Network), Pre­dictive Maintenance von Rexroth. Kern­gedanke dieses Dienstleistungspakets ist es, Wartungsarbeiten durch das Zusammenspiel von Sensorik, cloud-basierten Anwendungen und Machine-Learning-­Methoden auszuführen, bevor ein Stillstand eintritt. Bei Kraiburg erfassen in der neuen Anlage dafür zunächst diverse Sensoren detaillierte Daten zum Ölbehälter, den Pumpen, Motoren und dem elektrischen Antrieb. Gemessen werden unter anderem Tem­peraturen, Ölstände, Volumenströme und Drücke. Die so gesammelten Daten werden an einen Bosch-Rexroth-Server geschickt und dort mittels komplexer Algorithmen analysiert.

Ein wichtiges Anliegen von Kraiburg war es, die Daten nicht über das firmen­eigene Netzwerk zu übermitteln, also wurde entschieden, ein separates System zu nutzen. Deshalb überträgt nun ein un­abhän­giges GSM-Modul die erhobenen Infor­ma­tionen in die Cloud, ohne in die IT-Infrastruktur von Kraiburg einzugreifen. Die gesammelten Daten werden für jeden Kunden separat verarbeitet und verschlüsselt ans ODiN-System übertragen. Die Speicherung und Verarbeitung der Daten erfolgt auf gründlich abgesicherten Servern von Bosch unter Einhaltung der strengen Datenschutzrichtlinien des Konzerns.

Clevere Vorhersage

Nach der Installation des neuen Walzwerks sammelte ODiN in einer mehrmonatigen Trainingsphase zunächst Daten zu allen überwachten Komponenten. Auf Grundlage dieser Signale ermittelt ein Machine-­Learning-Algorithmus einen normalen «Gesundheitszustand» für das Walzwerk. Nach der Einlernphase erhebt ODiN mit einem datenbasierten Modell dann kontinuierlich den Health Index des Walzwerks. Bricht nur ein einzelner Messwert kurz­zeitig aus dem Toleranzband aus, führt das nicht unbedingt zu einer — eventuell unbegründeten — Warnung, da Verschleiss selten mit einem einzigen Signal erfasst werden kann. Verschlechtert sich der Health Index aber, weil sich die Daten mehrerer Sensoren verändern, warnt das System vor einem Problem — selbst wenn die einzelnen Veränderungen innerhalb der definierten Grenzen liegen.

Dabei zeigt der Health Index nicht nur den Zustand des eigentlich überwachten Aggregats an, sondern auch schleichende Veränderungen der vor- und nachge­lagerten Bauteile. Wenn Bewegungen über die Zeit länger dauern oder mehr Kraft erfordern, ist das ein Hinweis auf einen Verschleiss in der Mechanik oder Hydraulik. ODiN gibt in den regelmässig erstellten Health-Index-Berichten durch Machine Learning entsprechende Hinweise und hilft, konkrete Handlungsempfehlungen zu erstellen. «Einen Vorteil bietet uns ODiN auch deshalb, weil Bosch Rexroth dadurch genau die gleichen Daten vor­liegen wie uns», erklärt Beisser. «In einem Störfall half uns das bereits sehr, weil uns ein Techniker von Bosch Rexroth aufgrund der gleichen Datenbasis präzise Hinweise geben und wir die Störung so selbst ohne einen Technikereinsatz vor Ort beheben konnten.»

Sparsamer Betrieb

Eine höhere Effizienz erreicht Kraiburg nicht nur bei der Wartung, sondern auch beim Betrieb des neuen Walzwerks. Der Grund dafür ist die Erweiterung des in der Maschine verbauten Hägglunds-Antriebs von Rexroth um einen Frequenzumrichter IndraDrive ML. Er sorgt gemeinsam mit der Hydraulikpumpe dafür, dass das Hägglunds- Antriebssystem unabhängig von der Last immer im optimalen Wirkungsgradbereich betrieben wird. Das ist für das Walzwerk bei Kraiburg deshalb besonders wichtig, weil es häufig nicht an seiner maximal ausgelegten Leistung arbeitet, sondern auch in geringeren Drehzahlbereichen. Gerade dort steigt die Effizienz durch die intelligente Kombination der Technologien von Rexroth.

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