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Elke Ritter
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1 Verteidigung & Präsentation Diplomarbeit Heinze, Marcel Thema: Analyse und Simulation von Ausfalleigenschaften eines Modellprozesses zur prädiktiven Instandhaltung im MES

Gliederung 1. Einleitung 2. Prozesse 3. Messwerterfassung 4. Zeitreihen 5. Ausfälle 6. Ausfallindikatoren 7. Ausfallvorhersage und Prozessplanung 8. Prognoseverfahren 9.

2 Gliederung 1. Einleitung 2. Prozesse 3. Messwerterfassung 4. Zeitreihen 5. Ausfälle 6. Ausfallindikatoren 7. Ausfallvorhersage und Prozessplanung 8. Prognoseverfahren 9. Gewinnoptimaler Instandsetzungs-Zeitpunkt 10. Integration in Mofa - Anwendungsbeispiel 11. Mobiler Demonstrator 12. Analyse der Einflüsse auf einen Operator 13. GUI4PPS - Grafische Bedienoberfläche 14. Zusammenfassung 15. Fragen & Antworten

1. Einleitung Eigenschaften heutiger Produktion - Produktion = Wertschöpfungsprozess - maschinelle Fertigung nahezu sämtlicher Güter - Leistungszusagen

3 1. Einleitung Eigenschaften heutiger Produktion - Produktion = Wertschöpfungsprozess - maschinelle Fertigung nahezu sämtlicher Güter - Leistungszusagen (Haltbarkeit) - enge Verzahnung von Unternehmen - hohe Maschinenauslastung - minimale Lagerhaltung Ausfälle geschäftskritisch! Prognose & Vermeidung von Ausfällen 03/31

Energie oder Information (DIN 66201) Satz von in Wechselbeziehungen stehenden Mitteln und

4 2. Prozesse Prozess Operand (roh) Prozess: 04/31 MW xr(t) Operation1 Operation2... Operation no Dauer do Operand (fertig) Umformung, Speicherung oder Transport von Energie oder Information (DIN 66201) Satz von in Wechselbeziehungen stehenden Mitteln und Tätigkeiten, die Eingaben in Ergebnisse umgestalten (ISO 12207) P = {OP, OD, do, z(tj1), z(tj2),..., z(tjm)}

5 3. Messwerterfassung 05/31

6 4. Zeitreihen 06/31

7 5. Ausfälle 07/31 Zustandsentwicklung an der Maschine Ausfall Erscheinung Wirkung Ursache Belastung Verschmutzung Alterung Konstruktion Abbau Korrosion Bruch Maßänderung Bedienung Alterung t Nicht-Erfüllung der Funktion Erfassbare Ursache

8 6. Ausfallindikatoren 08/31 Indikator: mathematische Zustands- oder Entwicklungs-Beschreibung Indikator-Einteilung nach Schädigungsablauf Indikator-Einteilung nach Bezugspunkt

9 7. Ausfallvorhersage und Prozessplanung file:///f:/uni/diplom/grafik/vertd/wirkung+prognose.jpg file:///f:/uni/diplom/grafik/vertd/erpmes.jpg 09/31

10 8. Prognoseverfahren 10/31

11 8.I Referenz-Modell-Diagnose (I) Finite Element Methode (FEM) 11/31

12 8.I Referenz-Modell-Diagnose (II) 12/31 Grundlage: lineare Schädigungshypothese nach Palmgren und Miner

13 8.II Lastabhängiges Alterungsmodell Instandsetzung -> Age Zurücksetzen 13/31

14 8.III Trends 14/31 Zeitreihe x n t =mn t cn t s n t en t Trend Konjunktur Saison Rest Mittelwert & Standardabweichung

15 8.IV Zusammenführen der Prognoseverfahren (I) 15/31

16 8.IV Zusammenführen der Prognoseverfahren (II) 16/31 Gewichtung & Ausfallprognose Instandsetzungsvs. Ausfall-Kosten InstandsetzungsZeitpunkt

9. Gewinnoptimaler Instandsetzungs-Zeitpunkt 17/31 Zeit Ausfall Kosten in Tausend Euro Instandsetzung Kosten in Tausend Euro KA FA KAWsk Kinst,Pers Kinst,Inst.Mat.

17 9. Gewinnoptimaler Instandsetzungs-Zeitpunkt 17/31 Zeit Ausfall Kosten in Tausend Euro Instandsetzung Kosten in Tausend Euro KA FA KAWsk Kinst,Pers Kinst,Inst.Mat. Kinst,Interrupt Kinst t [h] KA,Pers KA,Inst.Mat. KA,Interrupt , ,8 0,02 1,64 19, ,8 2 19, ,6 0,08 7,49 19, ,6 3 19, ,42 0,2 10,88 19, , , ,23 0,5 33,12 19, , , ,05 0,7 53,94 19, , , ,87 0,8 51,1 18, , , ,7 0,9 63,63 18, ,7 8 18, ,52 0,94 69,11 18, , , ,35 0,97 81,82 18, , , ,18 0,99 93,24 18, ,18

LTR Linearer Transportroboter Technologische Skizze zur Fertigung einer Welle

18 10. Integration in Mofa - Anwendungsbeispiel Modellsystem zur Fertigung einer Welle 18/31 Einlagerbahn Auslagerbahn TSx Maschinenorientiertes Transportsystem LTR Linearer Transportroboter Technologische Skizze zur Fertigung einer Welle Arbeitsgangfolge: Drehen an Drehmaschine MD Fräsen an Fräsmaschine MF Bohren an Bohrmaschine MB

19 10.1 Mofa - Folgen von Ausfällen 19/31 Kürzere Produktionszeiten durch Prognose und Zeitpunkt-optimierte Instandsetzung

20 11. Mobiler Demonstrator 20/31 Verifikation von Messwerterfassungsmethoden Bearbeitungszentrum Transportsystem SPS Störgenerator MWES l (OD) v (Transport) U, I, P (Motoren) SB (Motor)

21 11.1 Mobiler Demonstrator Länge und Geschwindigkeit ln = v t n n = 1, 2, 3, 4 lop = (l1+l2+l3+l4):4 vm = dm : tvm m = 1, 2 v = (v1+v2):2 21/31

22 11.2 Mobiler Demonstrator - Struktur 22/31 Mobiler Demonstrator / Mofa Mofa DB (Oracle) GUI4PPS

23 12. Analyse der Einflüsse auf einen Operator 23/31

24 12.1 Indikatoren Leistung & Arbeit je Operand 24/31 PrimärIndikator SekundärIndikator t2 W = U t I t dt t1 t2 W = P t dt t1

25 12.2 Indikator Temperatur des Operators 25/31

26 12.3 Indikator Betriebszeit der Operator-Spindel 26/31

27 13. GUI4PPS - Grafische Bedienoberfläche 27/31 GUI4PPS Bedienoberfläche für: - Auftragsdatenbank-Verwaltung (Mofa) - Produktionsplanung und Steuerung ( Fischertechnik Dr. Rose) - Prozess-Simulation (FlexSim) - Zustandsanalyse (integriert)

28 13.1 GUI4PPS - Auftragsverwaltung 28/31

29 13.2 GUI4PPS - Auftragsverwaltung 29/31

30 14. Zusammenfassung 30/31 Leistungen Analyse von Ausfalleigenschaften und Indikatoren technischer Systeme Aufbau und Anschluss eines Demonstrators an eine SPS zur Ermittlung der Indikatoren OD-Länge, OP-Leistung, OP-Betriebsdauer, Verrichteter Arbeit je Operand, Geschwindigkeit der Transportkomponente des Messsystems Implementierung einer Steuerung zur Messwerterfassung in S7 Integration der Messkomponenten in die Modellfabrik Mofa Kontinuierliche Bereitstellung der Messdaten über OPC zur zeitnahen Analyse Entwicklung eines Werkzeuges zur Kopplung von Mofa-Datenbank und Prozessdaten beinhaltendem OPC-Server Visualisierung der Ergebnisse und Aufzeigen von Prognosemöglichkeiten, sowie gewinnoptimale Instandsetzung anhand Kostenkalkulation

31 15. Fragen & Antworten 31/31

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