Maximale Verfügbarkeit von Maschinen

Wie ist der Zustand der Getriebe in meinen Maschinen? Läuft alles „rund“ – oder gibt es Anzeichen für Verschleißerscheinungen und damit die Gefahr möglicher Ausfälle? Fragen, die wohl jeden Maschinenbetreiber interessieren und die immer öfter an Maschinenhersteller gerichtet werden. Wittenstein alpha kann sie mit dem smarten Analysetool cynapse Analyze – Health Index beantworten. 

Der Health Index ist das neueste Analysetool im Smart-Service-Portfolio cynapse Analyze von Wittenstein alpha. Es erfasst und überprüft funktions- und belastungsrelevante Daten von Antriebssträngen in der Anwendung – und kann so fehlerhafte Betriebszustände und damit verbundene Ausfallrisiken frühzeitig erkennen. Dadurch lassen sich die Gefahr und die Kosten unkontrollierter Stillstände signifikant reduzieren. Überwacht werden können mit dem Health Index Getriebe von Wittenstein alpha mit cynapse-Funktionalität – also mit integrierter Temperatur- und Beschleunigungssensorik, Logik- und Speichereinheit sowie IO-Link-Datenschnittstelle. Das intelligente Analysetool richtet sich gleichermaßen an Maschinenbauer und OEM sowie Maschinenbetreiber und Endkunden – beide Zielgruppen können durch die digitale Zustandsüberwachung von Getrieben von umfassenden Vorteilen und Kosteneinsparungen profitieren.

Welche Daten fließen in die digitale Zustandsüberwachung ein? 

Aufgabe des Health Index ist es, an Schlüsselkomponenten von Getrieben frühzeitig Veränderungen zu erkennen, die die Funktion des Antriebsstrangs beeinträchtigen können. Das Analysetool aggregiert hierzu Messwerte und Zustandsinformationen aus zwei Datenquellen. Die Daten zu Drehmomenten und Drehzahlen stammen aus dem Antriebsregler, während durch das cynapse-Modul weitere Daten direkt im Getriebe erfasst und für den Health Index bereitgestellt werden. Für den Maschinenbauer selbst fällt bei der Nutzung des Analysetools kein Programmieraufwand an – auch nicht für die Interpretation der gesammelten Betriebsdaten und Messwerte, denn hierzu greift der Health Index auf das Wissen aus über 40 Jahren der Getriebeentwicklung von Wittenstein alpha sowie auf darauf basierende Rechenmodelle zurück. Diese ermöglichen eine Aussage über das Betriebsverhalten der Antriebsachsen und die Wahrscheinlichkeit eventueller Teilschädigungen an wichtigen Komponenten des Getriebes – und damit über die Gefahr der Beeinflussung der gesamten Maschinen-Performance. 

Eindeutige Handlungsempfehlungen direkt an der Maschine 

Um das Spektrum möglicher Maschinenbediener – von der Fachkraft bis zum Ferienjobber – möglichst breit abzudecken, stellt der Health Index die Ergebnisse der Zustandsüberwachung als digitale Ampel dar. Die Anzeige muss dabei nicht durch eine separate Hardware erfolgen, sondern kann auch direkt in die HMI-Bedienoberfläche der Maschine integriert sein. Die einfache, intuitiv verständliche Ampeldarstellung wird ergänzt durch jeweils klare Handlungsempfehlungen: Grün – keinerlei Auffälligkeiten erkennbar, Gelb – Veränderungen erkannt, Service wird empfohlen und Rot – Risiko für ungeplanten Stillstand, Getriebe austauschen. Dabei kann der Kunde bei Online-Verbindung in der Benutzeroberfläche des Health Index direkt den Produktstatus prüfen, mögliche Ersatzprodukte finden und die Möglichkeit einer schnelleren Beschaffung per speedline-Service anfragen. Die Anmeldung einer Rücksendung erfolgt direkt über das Service Portal von Wittenstein alpha. Bei Nutzung des Health Index können Maschinenbetreiber mögliche Ausfallrisiken frühzeitig erkennen, einen verbleibenden Abnutzungsvorrat ausschöpfen, Wartungseinsätze und Services vom Umfang her und auch zeitlich optimal planen, Ersatzteile oder Austauschgetriebe rechtzeitig beschaffen sowie ungeplante Maschinenstillstände vermeiden. Dies alles ist mit erheblichen Kostenvorteilen und -einsparungen verbunden. 

Wettbewerbsvorteile für Maschinenbauer 

Es ist daher wenig verwunderlich, dass der Health Index bei Maschinenbetreibern und Endkunden auf unmittelbares Interesse stößt – denn sie können durch die digitale Zustandsüberwachung die Performance und Verfügbarkeit ihrer Maschinen positiv beeinflussen und ihre Total Cost of Ownership (TCO) signifikant reduzieren. Oftmals haben sie in diesem Zusammenhang auch spezifische, individuelle Interessen. So geht es ihnen neben der Vermeidung ungeplanter Stillstände sowie der Erhöhung der Verfügbarkeit beispielsweise um die Überwachung von Getrieben, die an der Auslastungsgrenze betrieben werden oder um die Sicherung kritischer Achsen und Produktionskomponenten.  

Wer als Maschinenbauer oder OEM also auf diese Anforderungen eingehen kann, hat einen klaren Wettbewerbsvorteil – umso mehr, wenn bereits eine eigene Digitalisierungsstrategie für Maschinen und Produkte verfolgt wird. Hier kann der Health Index bei der Etablierung neuer, digitalbasierter Service- und Geschäftsmodelle unterstützen, mit denen die Unternehmen zusätzliche Mehrwerte für ihre Maschinen schaffen und eine Differenzierung am Markt erreichen. Auch Hersteller, die bereits Ampelanzeigen in ihren digitalisierten Maschinen einsetzen, bilden eine Zielgruppe für das smarte Analysetool. Ihnen steht zum einen eine weitere Datenquelle für ihr Maschinen-Dashboard zur Verfügung – zum anderen können sie die User Experience der gesamten Maschinenbedienung weiter verbessern. Schließlich kann der Health Index auch Hinweise darauf geben, wie ein Anwender die Maschine einsetzt und ob Antriebe beispielsweise im Dauerbetrieb oder hinsichtlich der Maximallast anders beansprucht werden als bei der Auslegung geplant. 

Mit Smart Services Antriebsstränge maßgeschneidert digitalisieren 

Mit verschiedenen Smart Services in einem aufeinander aufbauenden Leistungsumfang und mit umfangreichem Digitalisierungs-Know-how ermöglicht es Wittenstein alpha Maschinenherstellern und Maschinenbetreibern, Industrie 4.0 im Antriebsstrang sukzessive umzusetzen und die Vorteile dieser Zukunftstechnologie in der jeweils möglichen oder gewünschten Geschwindigkeit zu erschließen.  

Die Basis bildet der Smart Service cynapse Connect für die Integration und das Routing von Daten – eine Grundvoraussetzung beispielsweise für das Condition Monitoring. Dazu zählen die Daten, die cynapse bereitstellt sowie zusätzlich Drehzahl und Drehmoment, die vom Antriebsregler bzw. der SPS via OPC UA zur Verfügung gestellt werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Smart Service den Integrationsaufwand von smarten Getrieben in die jeweilige Maschineninfrastruktur signifikant reduziert – was den Einstieg in die Digitalisierung des Antriebsstrangs erheblich erleichtert.  

Darauf aufbauend ermöglicht der Smart Service cynapse Monitor die einfache Visualisierung und Auswertung von Daten des smarten Getriebes – einschließlich dem Setzen von Grenzwerten und der Ausgabe von Alarmen bei deren Überschreitung. Hersteller und Betreiber müssen hierfür keine eigenständigen Lösungen entwickeln und sparen sich erheblichen Programmieraufwand. Der cynapse Monitor liefert Einblicke in das Betriebsverhalten der Antriebsachsen, um kritische Betriebszustände frühzeitig zu erkennen.  

Bei cynapse Analyze – hierunter fällt auch der Health Index  – handelt es sich um ein stetig wachsendes Portfolio von smarten Analysetools, mit denen das Betriebsverhalten von Getrieben und Antriebsachsen untersucht und verbessert werden kann, um frühzeitig auch komplexere Abweichungen im Maschinenprozess oder dem Komponentenverhalten zu erkennen. Sie können zeitgleich verschiedene Stellen in der Maschine überwachen und bei unterschiedlichen Maschinenapplikationen eingesetzt werden.  

Health Index: Wegbegleiter aktueller Trends 

Die digitale Zustandsüberwachung, wie sie der Health Index ermöglicht, begleitet aktuelle Trends in Technologie und Gesellschaft. So unterstützt er beispielsweise die digitale Transformation der Instandhaltung von Maschinen und Anlagen, in dem er eine bessere Überwachung von Antrieben ermöglicht. Dabei ergänzt er auch die Funktionalität des Digitalen Zwillings, in dem er alle relevanten Merkmale und Zustände der entsprechenden Getriebe von Wittensteinalpha speichert und für hersteller- oder betreiberseitige digitale Maintenance-Ökosysteme zugänglich macht. Autonome Fertigungssysteme können – insbesondere bei akutem Fachkräftemangel – durch vorausschauende Wartung den Bedarf an manueller Überwachung reduzieren. Hier setzt der Health Index an und ermöglicht durch seine umfassende Zustandsanalyse eine effizientere Wartung und Instandhaltung, Kosteneinsparungen und eine verbesserte Produktivität. Mit dem Ziel der optimalen Nutzung der Lebensdauer von Getriebekomponenten trägt der Health Index von Wittensteinalpha zu einem nachhaltigkeitsorientierten Einsatz von Getrieben bei, zum Beispiel in einem zweiten Re-Use-Lebenszyklus. 

Autor: Daniel Müssig, Produktmanager, Wittenstein alpha GmbH, Igersheim 

Bilder: Wittenstein alpha