Real Time Maintenance

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1 Real Time Maintenance 3. RTM Forum Stuttgart RTM & CMS Konzept MTU Friedrichshafen Nachhaltiges Konzept zur Reduzierung der Instandhaltungskosten & Steigerung der technischen Verfügbarkeit MTU, Bernhard Roland 1

2 Inhaltsübersicht Vorstellung MTU & Bernhard Roland BMBF Projekt Verstand - Reduzierung der Instandhaltungskosten & Steigerung der Verfügbarkeit Teilprojekt CMS - Condition Monitoring System an Heller BAZ Teilprojekt RTM Real Time Maintenance zustandsorientierte Instandhaltungsmeldung zur richtigen Zeit - per / SMS - und SAP PM Teilprojekt CMSpro - Visualisierung der Diagnose / Echtzeit- & Historiendaten, komplexe Messungen an BAZ s Referenzlaufdiagnose Veränderung der Instandhaltungsstrategie mit CMS 2

3 Vorstellung MTU & Bernhard Roland MTU Friedrichshafen GmbH Ein Unternehmen der Tognum-Gruppe Diesel- und Gasmotoren Antriebs- und Energiesysteme 3

4 Vorstellung MTU & Bernhard Roland Tognum ist einer der führenden Anbieter von schnellaufenden, leistungsstarken Dieselmotoren und kompletten Antriebssystemen für Schiffe, schwere Land- und Schienenfahrzeuge, Industrieantriebe und dezentrale Energieanlagen ( Off-Highway-Anwendungen ). Die Geschäftstätigkeiten umfassen Dieselmotoren, Elektroniksysteme, Gasmotoren und Gasturbine, Einspritzsysteme und Gelenkwellen sowie dezentrale Energieanlagen auf Diesel- und Gasmotoren- bzw. Brennstoffzellen Basis. Im Jahr 2007 erzielte die Tognum Gruppe einen pro-forma Umsatz von Mio.. Die Unternehmensgruppe beschäftigte zum weltweit Mitarbeiter 4

5 Vorstellung MTU & Bernhard Roland Maschinenbautechniker Seit 2002 in der MTU Friedrichshafen, als TPM Koordinator Seit 2007 Teamleiter der Instandhaltungsplanung (12 Mitarbeiter) Hauptaufgabenschwerpunkt der IH-Planung ist die Weiterentwicklung des TPM Prozesses und insbesondere der präventiven Instandhaltung. 5

7 Forschungsaufgabe: RTM Leitfaden konstruieren Die Einführung des Real Time Maintenance erfolgt in sechs Schritten Planungsebene: Instandhaltungsmeldungen Leitebene: Instandhaltungsregeln Zellenebene: Auswertung, Visualisierung Steuerungsebene: Parameter, Grenzwerte Aktor / Sensorebene: Signale, Sensoren SAP ERP EAM - Remote RTM AddOn OPC Server OPC Client Efector Octavis Software Sensoren digital analog. SPS 6 Instandhaltungsstellen Technische Plätze Equipments 1 7

8 Diagnoseprozess: Real Time & Trend Historie Schritt 1 u. 2 Schritt 3 Schritt 4 Schritt 5 u. 6 Betriebstunden-Erfassung Nutzlaufzeit - Erfassung L Amplitutenwerterfassung der Messsystem Druckluft Lecktagenerfassung Öl-Temperatur Rücklauf Hydr. Temperatursensor Leistungsteile Antriebe L L L Lagerüberwachung Hauptspindel X Y Z B L Historie auf VSE 100 Crash-Recorder in Diagnose-Elektronik VSE 100 condition time OPC Server & OPC Router Diagnose Historie SQL Nach Intervall Achsenstrom Langzeittrend Historie condition time RTM AddOn Zentraler Rechner Diagnose Auswertung Visualisierung Trendverlauf Historie Instandhaltungs- Meldungen per Mail u. SAP PM Achs-Ströme / Erfassung Zustand CNC-Achsen Testprogramm ( immer gleiche Bedingungen ) 8

9 Steigerung der präventiven Instandhaltung Gestern Zukünftig Reaktiv Präventiv SAP PM Visualisierung, MDE, BDE, Kennzahlen Reaktiv Präventiv Condition Monitoring & Real Time Maintenance Präventive IH 30% 70% Reaktive IH Instandhaltungsstrategie- & Organisation Höchstes Optimierungspotenzial Höchstes Risiko: Faktor Mensch Condition Monitoring 10% 30% 60% Präventive IH Reaktive IH Die Instandhaltungsmeistereien sollen zukünftig durch die zentrale AV gesteuert werden 9

11 Risikoanalyse der Instandhaltungsstellen / Entscheidungsmatrix für das Condition Monitoring System Baugruppen Ausfallhäufigkeit Teilespektrum Ausfallzeit Instandsetzungszeit Materialkosten Rundtisch / Palette hoch hoch hoch Elektronik hoch Achsen hoch (X, Y, Z) hoch KSS hoch WZ - Wechsel Messsystem hoch hoch Arbeitspindeleinheit hoch hoch hoch Lader Hydraulik Pneumatik Servicesignal Fernsteuersignal 11

12 Ergebnis der Risikoanalyse mit Darstellung der möglichen Messorte, Messpunkte und Diagnoseverfahren bezogen auf Equipment & Baugruppe Baugruppen CMS Ursache Sensorik Einbauort Rundtisch / Palette + Ursache: Crash/Feuchtigkeit Stromaufnahme Crasherfassung über HP-Spindel Entf. Elektronik -/+ Ursache: evtl. Leistungsteil Temperatursensor für den Schaltschrank Bereich Achsantrieben Achsen + Ursache: Verschleiß, Crash Einbau, Verschmutzung, Steifigkeit, Dehnung Stromaufnahme aus Achs-CPU ggf. ZUPRO Entf. (direkt aus Wandler / Phoenix MCR) KSS +/- Befragung IH-MA (Verschmutzung Siebtrommel, Verschleiß offen Offen WZ Wechsel +/- Ursache: Verschleiß, Übergabepos., WZ Datenverwaltung Öltemperatur über Hydrauliksensor, ggf. ZUPRO (Dehnung, Stauchung) Offen Messsystem + Ursache: Verschmutzung, Verschleiß Führungen, Amplitudenmessung Rückspr. Heller; Marktanalyse vorh. System Evtl. Auswerteeinheit im Schaltschrank Arbeitspindeleinheit + Ursache: Lager, Konus, Verschmutzung, Lüfter, Temperatur 3-4 Schwingungssensoren Evtl. Ölanalysesensor Lt. Auflistung von H.Hillebrand/H.Bauer Lader - Hydraulik + Ursache: Ölverschleiß hohe Temperatur durch def. Teile, Ölverluste Temperatursensor In Rücklauf Pneumatik +/- Ursache: Druckluftlecktagen, -kosten Leckagensensor + zwei digitale Zustandssignale Zuleitung Maschine Servicesignal Fernsteuersignal Für Fangschaltung, Evtl. für RTM Aktion Manuelle Signalüberprüfung 12

13 Diagnoseprozess: Real Time & Trend Historie Betriebstunden-Erfassung Nutzlaufzeit - Erfassung L Amplitutenwerterfassung der Messsystem Druckluft Lecktagenerfassung Öl-Temperatur Rücklauf Hydr. Temperatursensor Leistungsteile Antriebe L L L Lagerüberwachung Hauptspindel X Y Z B L Historie auf VSE 100 Crash-Recorder in Diagnose-Elektronik VSE 100 condition time OPC Server & OPC Router Diagnose Historie SQL Nach Intervall Achsenstrom Langzeittrend Historie condition time RTM AddOn Zentraler Rechner Diagnose Auswertung Visualisierung Trendverlauf Historie Instandhaltungs- Meldungen per Mail u. SAP PM Achs-Ströme / Erfassung Zustand CNC-Achsen Testprogramm ( immer gleiche Bedingungen ) 13

14 RTM Überwachungsmatrix für BAZ & WZM Konzept für Echtzeit- & Historiendiagnose Baugruppe Spindel Motor Getriebe X - Y - Z - B - Achsen Hydraulik Druckluft Messsystem Achsantriebe Wälzlager Spindelwelle Wälzlager Antriebswelle Wälzlager Getriebestufen Wellen CNC-Achsen Führungsbahn Kugelrollspindel Messstelle Spindel Motor Getriebe Servoregler, Achs - CPU Rücklauf Öl - Behälter Drucksystem Schaltschrank Schaltschrank Hydraulik-Öl Wartungs-einheit Messsystem Netzteil Messarten Schwingung x x x x Temperatur x x x x Volumenstrom x Druck x x Strom x x x x Drehmoment x Messzeitpunkt Fertigungsprozess x x x x x x x Referenzlauf Trigger x x x x Diagnosesignal Verschleiß x x x x Unwucht x x x Stoß x x Kollision x x Überlast x x Schmiermangel x x x Weg - Genauigkeit Diagnosezeitpunkt Echtzeit x x x x x x x x Langzeittrend Historie x x x x x x x 14

15 Diagnosekonzept für BAZ & WZM - Beispiel BAZ HELLER CMS integriert in Server- Workstation Schwingung Strom Drehmoment Position Drehzahl Druck Temperatur Volumenstrom Trigger Referenz Daten aus CMS - Sensorik vorh. o. zusätzlich Daten aus SPS PLC Analogwerte aus DB Softwarepaket RTM 3.0 Condition Monitoring Tool OPC Server & Router Langzeittrend SQL DB - z. B. Achsenanalyse Visualisierung Trend Verschleißverhalten Echtzeit & Trend - Historie Instandhaltungs- Meldung per / SMS Instandhaltungs- Meldung / Auftrag Im SAP Visualisierung Diagnose Tiefendiagnose Auswertung Analyse Trendverlauf IH - Meldungen Remoteservice Historie Ampel Condition Monitoring & Tiefendiagnose an der Workstation - Client Remoteservice Diagnose s VPN durch Experte oder Masch.- Hersteller Verschleiß Instandsetzung erforderlich Inspektion erforderlich Zustand i. O. Ferndiagnose Laufleistung 15

17 RTM 3.0 Prozessskizze Funktion und Adaption Bei Verschleiß / Grenzwertüberschreitung wird eine IH Mail / SMS versendet Bei OEE Unterschreitung wird ein Auftrag bzw. eine Meldung auf dem TP o. EQ Erstellt. Die Auswertung OEE erfolgt auf einer MS SQL DB Daten aus MDE und BDE SCADA Systemen können ins SAP oder eine DB übertragen werden. OPC Router SAP EAM bzw. R/3 PM RTM 3.0 Middleware OPC Server Leistungsbezogene Wartung: die Messwerte werden in Messbelege online zum MP am EQ eingetragen Bei Verschleiß / Grenzwertüberschreitung wird online eine Meldung u. o. ein Auftrag auf dem TP o. EQ erstellt Die Meld. / Aufträge aus Condition Monitoring und leistungsbezogener Wartung werden im SAP RTM Cockpit visualisiert Vorhandene & zusätzliche Sensoren Datenbanken Steuerungen Verschleißdaten, Messdaten, Messwerte, Physikalische Messgrößen digital o. analog DB OEE, MTBF, MDE, BDE, SCADA, Kennzahlen Daten aus S5, S7, 840D - SPS & PLC MS SQL 17

18 RTM 3.0 Die wesentlichen Funktionsmerkmale RTM3.0 Grundfunktionen Online Schnittstellen Nutzen - Vorteile Zustandsorientierte Instandhaltung Leistungsbezogene Wartung Condition Monitoring Echtzeit & Trend Maschinendiagnose Maschinenhistorie Instandhaltungsregeln Basis Messgrößen Schnittstelle SAP PM Schnittstelle OPC Server - DB Schnittstelle OEE Performance Analyser Schnittstelle CMSpro Visualisierung Schnittstelle SMS Account Reduzierung der IH Kosten Steigerung der Verfügbarkeit Ausfallsicherheit der Produktionsanlagen Ausnutzen der Abnutzungsvorräte Wissensaufbau bei Maschinen & Equipment 18

20 Werksspezifische Darstellung auf Standort - Werk, Abteilung und Maschinenebene Ampeldiagnose bei Einstieg Ebene 1 20

21 Einstieg über Werksebene auf Maschinenebene => anschließend per Doppelklick auf Equipment / Baugruppe z. B. Antriebstemperatur Ebene h :25 21

22 Verschleißanalyse auf Equipmentebene => direkter Vergleich. Beispiel am BAZ: Achsenhistorie, Spindelhistorie und Getriebehistorie Ebene 3 Verschleiß Trendanalyse BAZ Achse: X, Y, Z, B Strom, Drehmoment und Schwingung Verschleiß Trendanalyse BAZ Spindel: Wälzlager Kollision und Unwucht Temp. & Schwingung Verschleiß Trendanalyse BAZ Getriebe - Motor: Wälzlager - Getriebestufen Temp., Strom & Schwingung 22

23 Tiefendiagnose bei Doppelklick auf Ampelanzeige Trend / Historie der relevanten Verschleißparameter => Zeit- und Messgrößenbezug Ebene 4 23

25 Die Optimierungspyramide innerhalb der Instandhaltung Das MTU Projekt bezieht sich in der ersten Phase auf Ebene 2 und 3, dann auf 1 und zum Ende auf Ebene 4 Ebene 4 ERP SAP PM Direkte Wirkung auf die Instandhaltungskosten & Verfügbarkeitsoptimierung Ebene 3 Visualisierung, MDE, BDE, OEE - Kennzahlen Ebene 2 Condition Monitoring System & Real Time Maintenance Ebene 1 Instandhaltungsstrategie- & Organisation 25

26 Condition Monitoring & RTM Prozess Konsequents für die Instandhaltungsstrategie Ebene 1 Baugruppen geplanter Aufwand Alt / Jahr größere Demontage erforderlich nach Zeit nach Nutzung nach Zustand reaktiv TPM (Fertigung) Aufwand Neu / Jahr Spindel 4 h nein ~ 30 % ~ 40 % ~ 30 % + 2 h Motor 1 h nein ~20 % ~ 80 % 0,5 h Getriebe 2 h nein ~20 % ~ 80 % 1 h x-achse y-achse z-achse ja ja ja ~ 80 % ~ 20 % Condition Monitoring System (CMS) KSS Nein ~ 50 % ~ 50 % + Hydraulik Werkzeugwechsler nein nein ~20 % 100 % ~ 80 % + Instandhaltungsstrategie + SAP - Organisation 26

27 Condition Monitoring & RTM Prozess Vom Sensor bis ins SAP Ebene 2 Condition Monitoring System (CMS) Instandhaltungsregeln RTM 3.0 Instandhaltungs- Meldung / SMS Instandhaltungsmeldung Auftrag im SAP RTM Cockpit 27

28 Anforderungen & Erwartungen an das Forum, ifm / i-for-t und die Maschinenhersteller Orientieren sich CM-Systeme am tatsächlichen Störverhalten / Ausfallverhalten? Wie wird zwischen den Branchen differenziert? Großindustrie (Papier, Stahl, Chemie etc) Automotiv (Transverstrasen, hohe Stückzahlen, etc.) Maschinenbau (ere Stückzahlen und Automatisation Wie sehen bei andere Anwender die Konzepte aus (CMS / BDE / SAP)? Welche Optimierungspotentiale gibt es für das MTU CMS? Wie haben sich durch CMS die IH- Strategien verhändert? Gibt es einen Trend zur Standardisierung von CMS für die Maschinenhersteller? 28