Vorausschauende Wartung

Odin sieht alles voraus

Europas führender Bremsscheibenhersteller Buderus Guss setzt mit dem Dienstleistungspaket Odin von Bosch Rexroth auf eine zustandsbasierte Wartung. Das rechtzeitige Erkennen potenzieller Hydraulikausfälle beim Formgießen vermeidet Produktionsstillstand und senkt die Ersatzteilkosten. Gegenüber einer Notreparatur kann der Pumpentausch geplant und in wesentlich kürzerer Zeit durchgeführt werden.

Zustandsbasierte Wartung beim Formgießen: Die Ergebnisse des Dienstleistungspaketes Odin von Bosch Rexroth beim Bremsscheibenhersteller Buderus Guss zeigen, welches Potenzial in der prädiktiven Wartung steckt. (Bild: Fotolia/photollurg)

Automobilzulieferer stehen unter einem enormen Druck. Außerplanmäßige Produktionsausfälle verursachen hohe Kosten. Dies gilt umso mehr, wenn die Produktionsabläufe so eng verzahnt sind wie bei dem Unternehmen Buderus Guss. Der europäische Marktführer von Pkw-Bremsscheiben stellt im hessischen Breidenbach jährlich 20 Millionen Gussteile her, die just-in-time bei den internationalen Herstellern ankommen müssen.

Hohe Anlagenverfügbarkeit ist ein Muss

Das erste Glied der Produktionskette von Buderus Guss bilden die fünf hochautomatisierten Formanlagen. Fällt deren hydraulischer Antrieb aus, entstehen stündlich Kosten von mehreren tausend Euro. Deutlich teurer wird es, wenn der Puffer an Rohlingen für die weitere mechanische Bearbeitung der Bremsscheiben leer läuft. Um das zu verhindern, müssen die Formanlagen eine möglichst hohe Verfügbarkeit erreichen. Diese Vorgabe erzielte das Unternehmen bislang nur mit turnusmäßigen Wartungsarbeiten. „Regelmäßig wurde die rund 70 kg schwere und in 3,50 m Höhe angebrachte Pumpe präventiv ausgetauscht“, erklärt Thomas Heck, Leiter der technischen Instandhaltung bei Buderus Guss. „Bei einem ungeplanten Ausfall hätte die Notreparatur einschließlich Gerüstbau und spezieller Hebewerkzeuge zu einem Produktionsausfall von bis zu acht Stunden geführt.“

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Das Dienstleistungspaket ODiN (Online Diagnostics Network) von Bosch Rexroth nutzt das Zusammenspiel von Sensorik, Cloud-basierten Anwendungen und Machine-Learning-Methoden, um kritische Fehler oder signifikante Veränderungen zum normalen Betriebszustand bereits im Vorfeld zu erkennen und rechtzeitig vor einem wahrscheinlichen Ausfall zu warnen. (Bildquelle: Bosch Rexroth AG)

Um das Ausfallrisiko der Pumpe besser einschätzen und damit künftig reduzieren zu können, realisierte Buderus Guss mithilfe von Bosch Rexroth zunächst verschiedene Maßnahmen für eine lokale Zustandsüberwachung. So wurden etwa in der Filteranlage Sensoren für eine kontinuierliche Überwachung des Fluidstroms installiert. Der präventive Pumpentausch alle sechs Monate und die hohen Ersatzteilkosten blieben aber weiterhin bestehen, obwohl die Standzeit der Pumpe je nach Auslastung deutlich länger betragen könnte. „Dieses Problem konnte nur ein prädiktives Warnsystem lösen, mit dem sich ein geplanter Wechsel bei Handlungsbedarf in das produktionsfreie Wartungsfenster am Wochenende legen ließ“, berichtet Thomas Heck. „Die dafür notwendige Vorwarnzeit bis zum nächsten geplanten Stillstand war jedoch mit den bisherigen Methoden nicht realisierbar.“

Den entscheidenden Schritt zu einer zustandsbasierten Wartungsstrategie, mit der sich die maximale Standzeit von Motor und Pumpe bei minimalem Ausfallrisiko nutzen lässt, gelang erst mithilfe des Online Diagnostics Network (Odin). Das Dienstleistungspaket nutzt das Zusammenspiel von Sensorik, Cloud-basierten Anwendungen und Machine-Learning-Methoden, um kritische Fehler oder signifikante Veränderungen zum normalen Betriebszustand bereits im Vorfeld zu erkennen und rechtzeitig vor einem wahrscheinlichen Ausfall zu warnen. Bei Buderus Guss erfasst die von Bosch Rexroth installierte Sensorik nun zusätzlich auch die Schwingung der Pumpe sowie die Ölqualität. Letztere dient zugleich als Indikator für den Zustand der Ventile und zur genauen Terminierung des Filterwechsels.

Selbstlernende Algorithmen und Expertenwissen

Auf Grundlage komplexer Big-Data-Analysen wie dem systemspezifischen Machine Health Index informiert ODiN (Online Diagnostics Network) über ausfallkritische Entwicklungen. (Bildquelle: Bosch Rexroth AG)

Mit der Lösung hat sich der Anwender für ein umfassendes Dienstleistungspaket entschieden. Die enthaltenen Leistungen reichen von der initialen Beratung über die Konzeption und Installation der Messtechnik einschließlich Schaltschrank und optimaler Verkabelung. Die Messdaten werden in Echtzeit erfasst und unter Einhaltung der gesetzlichen Sicherheitsvorschriften über Mobilfunk in ein hochsicheres Rechenzentrum der Bosch Cloud übertragen, wo sie mithilfe selbstlernender Algorithmen und Big-Data-Analysen ausgewertet werden. Anhand des datenbasierten Modells, das zunächst während einer Lernphase konkretisiert wird, erstellt das Dienstleistungspaket für jedes überwachte System einen eigenen „Gesundheitsindex“ (Machine Health Index). Diesen ziehen die Experten nebst Detailanalysen zu Rate, um die voraussichtliche Lebensdauer zu beurteilen, den Kunden im Fall von Unregelmäßigkeiten zu warnen und Wartungsempfehlungen auszusprechen. „Die Sensoren müssen so in der Anlage platziert sein, dass das System genau zwischen dem Normal- und dem kritischen Zustand unterscheiden kann“, verdeutlicht Buderus-Kundenbetreuer Werner Reinhardt von Bosch Rexroth. „Angesichts des breiten Spektrums an Pumpentypen und des individuellen Aufbaus der Anlagen müssen Sensorik und Datenerhebung exakt angepasst sein, um etwa die Pumpenschwingung aus der übrigen Produktionsumgebung herauszufiltern. Mit der Einlern- und Arbeitsphase ist der Prozess nicht abgeschlossen. Odin lernt kontinuierlich weiter dazu.“

Die Ergebnisse bei Buderus Guss zeigen, welches Potenzial in der prädiktiven Wartung steckt, wenn die Zustandsüberwachung durch ein leistungsfähiges System und einen kompetenten Partner sichergestellt werden. Im Vergleich zur Notreparatur inklusive Gerüstbau und Hebezeugen bei ungeplanten Ausfall verkürzt sich der geplante Pumpenwechsel um mindestens 50 Prozent von rund acht auf vier Stunden. „Dank Odin können wir endlich ortsunabhängig den aktuellen Zustand der Anlage beurteilen“, freut sich Thomas Heck. ee

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