Smart Maintenance für Industrie 4.0

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1 Smart Maintenance für Industrie 4.0 MECHATRONIK AUTOMATION Heinz Domeisen domechatronik SMART MAINTENANCE 1

2 Übersicht Instandhaltung im täglichen Leben Industrie Industrie 2025 Modelle und Modellvorstellungen Modelle als smarte Hilfsmittel SMART MAINTENANCE 2

3 Produktion heute Automatisierung: «Ersatz des Menschen durch eine technische Einrichtung für eine bestimmte Aufgabe» Mechatronik: Systeme beinhalten Komponenten aus Maschinenbau, Elektronik und Informatik Komplexität nimmt mit der Vernetzung rasant zu «Griff in die Kiste» Mitarbeiter brauchen zusätzliche Qualifikationen Hohe Verfügbarkeit ist von zentraler Bedeutung P. Profos: Technik pro und contra Mensch SMART MAINTENANCE 3

4 Instandhaltung im täglichen Leben: mentale Modelle! z.b. selber Spezialist Auto Treibstoff tanken, Lampen auswechseln, Reifendruck kontrollieren Autogarage: Service jährlich bzw. alle km oder bei Problemen, OBD WW-Boiler Mensch Salmonellenschaltung, Checkliste Blutdruck messen, Fitness (10000 Schritte/Tag) Sanitär-Installateur: Reinigung und Ersatz Magnesium-Anode, Wartungsintervall: 3 Jahre (?) Arzt: Periodischer Check-up, Impfungen, bei Problemen: Medikamente oder Eingriffe Wetterstation: Batteriewechsel? Grundlage: Einfache Modelle aus langjähriger Erfahrung Auch in Industrie nützen SMART MAINTENANCE 4

5 Die 4. industrielle (R)Evolution IoT: Internet of Things CPS: Cyber Physical Systems BigData Digitale Transformation Disruptive Technologien IIC: Industrial Internet Consortium (USA) CoO: Cost of Ownership Additive Fertigung/Rapid Prototyping/3D-Printing Embedded Systems Energy Harvesting smart lean nachhaltig. SMART MAINTENANCE 5

6 Initiative von 4 Fachverbänden Ziele: Was bedeutet «Industrie 4.0» für die Industrie in der Schweiz? Informationsplattform Unterstützung, insbesondere für KMU SMART MAINTENANCE 6

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8 Nächste Fachtagung: 23. März 2016 Grundlagen, Praxisbeispiele, Begleitausstellung SMART MAINTENANCE 8

9 RAMI 4.0 Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 Quelle: ZVEI SMART MAINTENANCE 9

10 Voraussetzungen für Industrie 4.0 Sämtliche Informationen müssen in digitaler Form vorliegen: Wandlung analog/digital Überprüfung der Daten Daten Informationen Jedes reale Objekt hat ein virtuelles Abbild, als Basis für: Vernetzung Planung und Steuerung Prozessüberwachung (Modell für Simulation) H. Biedermann: Smart Maintenance (Kombinierte Produktions- und Instandhaltungsplanung) SMART MAINTENANCE 10

11 Voraussetzungen für hohe Verfügbarkeit und effiziente Instandhaltung Gute Auslegung der Anlage Vorausschauende Analyse möglicher Probleme an Anlage und Umfeld, sowie Katalog möglicher Massnahmen Kontinuierliche Prozessüberwachung Effiziente Fehlersuche bei Problemen Ersatzteile (Verfügbarkeit nach Bedarf, additive Fertigung) Dokumentation (klar, situationsgerecht, vollständig (Archiv), laufend (automatisch) aktualisiert, interaktiv) XMV M. Elsberg: Blackout Gleisvermessung DFB SMART MAINTENANCE 11

12 Instandhaltungsmassnahmen Instandhaltungsmassnahmen typisch: periodisch aufgrund der Betriebsstunden zustandsabhängig (präventiv, Messungen nötig) Ferndiagnose (schnell, aber beschränkt) Wartungsarbeiten an einer Anlage: spezielle Rahmenbedingungen (Zeitdruck, Sicherheit!) Standardabläufe (Checklisten, Vergleiche) systematische Fehlersuche oft auf kritische Komponenten beschränkt auch für Überwachungs- und Wartungsinstrumente! Wartung autonomer Geräte? auch für selten eingesetzte Systeme Schiebelehre SMART MAINTENANCE 12

13 Modelle für Betrieb und Instandhaltung für Industrie 4.0 Dynamische (Simulations-)Modelle: erlauben eine Vielzahl von (off line-) Analysen mit beschränktem Aufwand helfen, Grenzen der Systeme auszuloten nützen für die Optimierung (Steigerung von Effizienz und Verfügbarkeit) bieten eine Basis für effiziente Fehlersuche/-eingrenzung helfen, den Prozess besser zu verstehen (Wartungsplanung, Schulung) ermöglichen «Virtuelle Inbetriebnahme» vor Fertigstellung einer Anlage Bei kleinen Stückzahlen und neuen Produkten funktioniert «BigData» und Statistik nicht! Regelkreisanalyse ohne Modell ist schwierig (Rückkopplungen!) Modelle müssen (laufend) an die Anforderungen angepasst werden SMART MAINTENANCE 13

14 Vom Nutzen von Modellen Kompensation dynam. Verhalten: schnellere Reaktion «Sprungfähiges» Tiefpassfilter: Glättung und schnelle Reaktion u y Hochpassfilter Begrenzer R. Isermann: Mechatronische Systeme SMART MAINTENANCE 14

15 Vom Nutzen von Modellen Falsch montierter Klimafühler: Fehler finden durch Analyse Aufheiz-/Abkühlzeit (Gradientenverfahren) Klimasteuerung und -überwachung für denkmalgeschützte Bauten R. Langmann: Taschenbuch der Automatisierung SMART MAINTENANCE 15

16 Vom Nutzen von Modellen Leckortung mittels Kreuzkorrelation Geräuschanalyse mittels FFT SMART MAINTENANCE 16