Wartung nach Bedarf:

Condition Monitoring und Predictive Maintenance sorgen für höhere Verfügbarkeit bei mobilen Arbeitsmaschinen

Wann ist die nächste Instandsetzung bei meinem Mähdrescher fällig? Landwirte brauchen zuverlässige Prognosen, wie lange auf eine Funktion noch Verlass ist und wann der optimale Zeitpunkt für eine Wartung kommt. Bislang erfolgt die Instandhaltung von Land- und Forstmaschinen nach festen Intervallen, in denen die Servicetechniker Komponenten unabhängig vom internen Verschleißgrad austauschen oder unter rein optischen Gesichtspunkten kontrollieren. Dadurch kommt es immer wieder zu Ausfällen mobiler Arbeitsmaschinen im Feld, obwohl zahlreiche Komponenten, teilweise unnötig, ausgetauscht wurden.

Kritische Zustände frühzeitig erkennen

Ein Szenario, das in Zeiten von Assisted Farming schon bald der Vergangenheit angehören dürfte. Mit datenbasierten Dienstleistungen, die den Verschleiß auf Komponenten- und Modulebene erkennen, wollen die Technologieanbieter die verfügbare Restlebensdauer bestimmen – bevor es zu einem Ausfall kommt. 

Und nicht nur das: Die F&E-Abteilungen wollen aus den Daten die tatsächlichen Anforderungen im Alltag ableiten, um bereits bei der Spezifikation neuer mechanischer Komponenten eine Unter- oder Überdimensionierung zu verhindern. Die Voraussetzung dafür ist die kontinuierliche Überwachung der mobilen Maschinen und die Analyse der erhobenen Daten, kurz: Condition Monitoring – ein Thema, das die SYSTEMS & COMPONENTS aus unterschiedlichen Blickwinkeln beleuchtet. Dazu werden die von der Maschine kommenden Daten erfasst und ausgewertet – entweder direkt an der Maschine (Edge) oder in der mit dem Service verbundenen Cloud.

Aufgrund des Anwendungsgebietes bestehen aus Sicht der dabei zum Einsatz kommenden Sensorik hohe Anforderungen. Trotz der enormen Auswahl auf dem Markt sind Sensoren, die alle Kriterien für die Off-Highway-Märkte erfüllen, nicht leicht zu finden. Da die Sensoren in diesem Umfeld extrem rauen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind, müssen sie zudem äußerst robust sein. Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit sind dabei unverzichtbar und kennzeichnen die Lösungen, die in Hannover zu sehen sind. Ob induktiv, kapazitiv, magnetisch, optoelektronisch oder mittels Ultraschalltechnologie: Im Portfolio der Aussteller finden Entwickler, Ingenieure und Hersteller von Agrar- oder Baumaschinen das geeignete Equipment für nahezu jede Aufgabenstellung. Ein Trend, der dabei klar zu erkennen ist, ist der in Richtung zum berührungslosen Wirkprinzip. Die verschleißfrei arbeitenden Sensoren gewährleisten lange Laufzeiten und erhöhen die Verfügbarkeit der Geräte und Maschinen.

Smarte Komponenten für die mobile Automation

Die zunehmende Verlagerung von Funktionen in die Software stellt oftmals auch höhere Ansprüche an die Genauigkeit der Daten. Analoge Sensoren können hier wenig helfen und allenfalls bei der Überschreitung eines festgelegten Grenzwertes die Maschine abschalten, um den Worst Case zu vermeiden. Die Technologieanbieter erweitern deshalb kontinuierlich ihre Steuerungssysteme um neue Module zur Anbindung der dezentralen Sensoren und Aktoren. Die Steuerungen sind modular aufgebaut und lassen sich je nach Bedarf mit zusätzlichen I/Os oder Interfaces ausbauen. Einher damit geht die schrittweise Umstellung auf moderne Echtzeitbussysteme, um die anfallenden Datenmengen zu bewältigen.

Smarte Sensoren, die neben der eigentlichen Messgröße auch die komplette Signalaufbereitung in einem Gehäuse vereinen, erfassen Parameter wie Temperatur, Druck, Dehnung, Neigung oder Winkelgeschwindigkeit. Sie können die Werte digital und abgesichert übertragen, ohne einer elektromagnetischen Beeinflussung durch Störquellen zu unterliegen, wie dies bei analogen Schnittstellen der Fall ist. Ausgestattet mit entsprechenden Sensoren lässt sich so z. B. bei schweren Zugmaschinen die innere Temperatur der Gummiraupenketten messen und bei kritischer Entwicklung ein Warnhinweis in die Fahrerkabine übertragen. Selbst geringste Normabweichungen werden in Echtzeit erkannt – und die Fahrt kann gestoppt werden, bevor Schäden entstehen. Bei rotierenden Maschinenteilen spielt die Fehlererkennung über Vibrationsmessung eine zunehmende Rolle. Weitere Daten lassen sich auch aus der Analyse von Hydraulik- und Motoröl sowie Kühlmittel gewinnen.

Reparieren, bevor der Stillstand droht

Für Condition Monitoring gibt es selten Standardlösungen, meistens muss das System individuell an den jeweiligen Einzelfall angepasst werden. Die kommunikative Integration der Transmitter, Aktoren und Regler in den mobilen Maschinen gewährleistet die Durchgängigkeit des Informationsflusses. Doch erst die intelligente Kombination aus moderner Sensorik und Echtzeit-Datenanalyse, die aus aktuellen und historischen Daten mittels Algorithmen und Big-Data-Methoden Schädigungsverläufe voraussagt, erkennt Unregelmäßigkeiten sowie allmählich entstehende Defekte. Anwender und Betreiber von Baumaschinen, Selbstfahrenden Landmaschinen oder Traktoren erhalten so die Möglichkeit, im laufenden Betrieb via Bluetooth-Verbindung die Motordaten und den Fehlerspeicher des Motors auszulesen und per Click an den zuständigen Servicepartner zu übermitteln. Zudem können Flottenbetreiber ihre Motoren in der App verwalten und ihre Wartungsfenster festlegen.

Was sich im Zuge von Predictive Maintenance im After-Sales-Service ändern wird: Die Ersatzteile müssen unmittelbar vor dem Austausch geliefert werden, was eine hohe Verfügbarkeit erfordert. Hier bieten sich mit der additiven Fertigung neue Alternativen. Die Landtechnik- und Komponentenhersteller prüfen gegenwärtig die Option, den 3D-Druck für die Ersatzteilproduktion einzusetzen. Das Drucken von Verschleißteilen on Demand ermöglicht nicht nur eine zeitlich und räumlich nahezu unbegrenzte Liefergarantie, sondern auch neue After-Sales-Services. Experten gehen davon aus, dass die Verknüpfung digitaler und physikalischer Service-Dienstleistungen als Erfolgsfaktor an den Off-Highway-Märkten weiter an Bedeutung gewinnen wird.

Instandhaltung für die Zukunft

Der wesentliche Vorteil der vorausschauenden Wartung lässt sich immer auf ein zentrales Schlagwort reduzieren: Wirtschaftlichkeit. Die Besucher der diesjährigen SYSTEMS & COMPONENETS können sich auf dem Messegelände in Hannover ein Bild davon machen, wie sich mit Condition Monitoring und Predictive Maintenance Wartungskosten senken und Schäden vermeiden lassen – und das ohne die heute üblichen präventiven betriebsstundenbasierten Wartungsintervalle. Dazu kombinieren die Aussteller im Wirkungsgrad gesteigerte Komponenten mit moderner Sensorik und Softwarepaketen. Doch dies ist erst der Anfang: In der Verknüpfung von Assisted Farming mit Predictive Maintenance sehen Experten ein großes Potenzial für neue Geschäftsmodelle. Wie die in der Praxis aussehen können, damit befassen sich am 14. und 15. November 2019 die Fachvorträge und Diskussionsrunden auf der „Future Lounge“ in der Halle 17.

TW/MB, 20.06.2019