Predictive Maintenance – Von der einfachen Wartung zur vorausschauenden Fernwartung

Wenn Wartungstechniker heute von einer Anlage zur nächsten fahren, ist der Auslöser dafür nicht mehr bloß ein Blick in den Termin-Kalender. Oft informiert die Anlage selbst die Techniker, dass sie gebraucht werden – und das, noch bevor es zu Stillstandszeiten kommen kann.

So ist beispielsweise der Betrieb einer Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage (KWK) für die zeitgleiche und dezentrale Produktion von Strom und Wärme ein vielversprechendes Geschäft, solange nicht unvorhergesehene Faktoren wie die Wartungskosten den Business Case infrage stellen. Im Gewerbe- und Industriebereich werden deshalb mittlerweile bereits auch schon kleinere Anlagen eingesetzt. Die meisten sind Unternehmen, die zum Beispiel Blockheizkraftwerkeinheiten (BHKW) zur Abdeckung ihrer industriellen und gewerblichen Bedürfnisse einsetzen.

Eine Voraussetzung für den störungsfreien Betrieb einer Anlage oder Maschine ist, dass diese zuverlässig arbeitet. Fällt die Anlage aus, weil etwa der Motor nicht mehr funktioniert, beschweren sich Kunden.

Die regelmäßige Wartung solcher Anlagen ist daher Pflicht. Um die Instandhaltung aller Einheiten sicherzustellen, setzt ein Hersteller häufig im ersten Schritt auf feste Wartungspläne und Inspektionen. Bei diesen Prüfungen in regelmäßigen Intervallen untersuchen die Wartungstechniker auch Verschleißteile an den Motoren und kontrollieren Verbrauchsmittel wie den Ölstand.

Doch jedes Unternehmen, das Anlagen an unterschiedlichen Orten betreut, weiß, wie aufwendig es sein kann, einen auf regelmäßigen Besucherintervallen basierenden Wartungsprozess zu unterhalten. Und gegen Ausfälle schützen die Wartungsintervalle auch nicht immer. Denn jeder Anwender nutzt seine Maschine unterschiedlich und der Verschleiß ist entsprechend nicht immer kalkulierbar. Bereits kleine Abweichungen in den Betriebsparametern führen mitunter zu Stillstandszeiten, welche sich negativ auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage auswirken.

predictive maintenance

Abbildung: I/O-Sensordatenübertragung mit dem mdex LTE Router MX880

Predictive Maintenance – ein Paradigmenwechsel

Die dauerhafte Datenanbindung soll dann aber nicht nur genutzt werden, um wie bisher bei Bedarf den Status einer Maschine anzufragen. Die Sensordaten sollen als kontinuierlicher Datenstrom zum Anbieter fließen, damit dieser sie fortlaufend auswerten kann. Dies ist die Grundlage für Predictive Maintenance und Data Mining.

Das Versprechen, das sich mit der vorausschauenden Wartung verbindet, gleicht einem Paradigmenwechsel: Anstatt auf einen Ausfall oder Störungen nur im Nachhinein reagieren zu können, befähigt Predictive Maintenance Unternehmen, mögliche Defekte zu erkennen, bevor sie tatsächlich eintreten. Predictive Maintenance bedeutet, dass man die Dinge nicht erst repariert, wenn sie kaputtgehen – sondern zuvor. mdex IoT-Plattform

Dabei hat dieser Blick in die Zukunft nichts mit dem Blick in eine Kristallkugel zu tun. Unternehmen sammeln mit Predictive Maintenance nach und nach Erfahrungswerte, und lernen, die Informationen vorausschauend zu interpretieren.

Kommunikationsinfrastruktur für Predictive Maintenance

Spätestens hier treten wir als Anbieter von IoT-Lösungen und einer Full-Managed-Service-Infrastruktur auf den Plan. Die Hamburger IT-Spezialisten liefern vorkonfigurierte Mobilfunkrouter und SIM-Karten, die in die jeweiligen Anlagen integriert werden können. Werden diese an den Kunden ausgeliefert, sind sie sofort anschlussfähig und die Übertragung von Wartungsdaten kann beginnen.

Auch wenn die Anlagen an Standorten mit schlechter Mobilfunknetzabdeckung stehen, beispielsweise in Kellern, ist gewährleistet, dass die Anbindung zuverlässig funktioniert. Jede Anlage verfügt zudem über eine feste, private IP-Adresse innerhalb eines kundenindividuellen VPNs in dem die Daten verschlüsselt an den Anlagenanbieter übermittelt werden. So wird die Vertraulichkeit und Integrität der Datenübertragung gewährleistet.

Wir verwalten die Kommunikationsinfrastruktur zentral als Dienstleister. Alle Komponenten werden mit Hilfe von Firmware-Updates-over-the-Air (FOTA) aus der Ferne aktualisiert, wenn es neue Patches oder Updates für die Router gibt.

Schon bald nach dem Aufbau der neuen Kommunikationsinfrastruktur lässt sich beobachten, dass sich bestimmte Probleme anhand von Sensorwerten wie beispielsweise Temperatur oder Drehzahl ankündigen. Dadurch ergibt sich die Gelegenheit, bei entsprechenden Warnhinweisen jenseits des geplanten Wartungstermins die Anlage vor Ort durch einen Techniker prüfen zulassen. So ist es in vielen Fällen möglich, Teile rechtzeitig auszutauschen, und einen teuren Motorschaden zu vermeiden.

Für die weitere Expansion eines Anlagenanbieters steht eine skalierbare Kommunikationsinfrastruktur bereit, die es erlaubt, die Wartungsprozesse effizient weiter auszubauen sowie eine weiter steigende Zahl von Anlagen zu pflegen. So wird vermieden, dass der Business Case wegbricht, weil die Datenanbindung zu komplex wird.

Vorausschauende Fernwartung erhöht die Wirtschaftlichkeit

Der Anlagenbauer erhält handfestes Wissen für den Betrieb und die wirtschaftliche Wartung seiner Anlagen. Inzwischen wird nicht mehr die einzelne, mit Sensoren ausgestattete Einheit isoliert betrachtet. Das Unternehmen erhält ein Gesamtbild vom Gebrauch seiner Produkte. Liefert ein Sensor auffällige Daten, können sie in der Zentrale auch mit Blick auf die Informationen aus den anderen Anlagen bewertet werden. Damit lassen sich potentielle Probleme anhand von Mustern ableiten.

Ausfallzeiten werden reduziert. Die Technologie ermöglicht es auch, Wartungskosten zu senken, weil die Einsätze sehr viel zielgerichteter als in der Vergangenheit erfolgen. Das Einsparpotenzial ist riesig. Das Qualitätsempfinden der Endkunden steigt und die Marktposition des Anbieters verbessert sich.

Ein Maschinenbauer kann sich so voll darauf konzentrieren, mit einem vorrauschauenden Blick auf die eingesetzte Technik einen Mehrwert für seine Kunden zu schaffen und sich dabei auf sein Kerngeschäft fokussieren – die Weiterentwicklung und Pflege seiner Maschinen. Die dazu nötige Kommunikationsinfrastruktur wird durch uns gepflegt.

Kostenfaktor: Heterogene Netzwerklandschaft

Der Aufbau einer Infrastruktur zur Fernwartung ist daher ein naheliegender Schritt. Die Sensordaten lassen sich dabei aus der Ferne erfassen und interpretieren. Damit können Wartungszyklen dynamisch nach Betriebsparametern errechnet und angepasst werden.

Um eine Anlage erfolgreich aus der Ferne erreichen zu können, ist oft der erste Ansatz, die Netzwerkinfrastruktur des Kunden zu nutzen. In der Theorie ist das eine gute Idee. In der Praxis ist sie aber nicht leicht umzusetzen. Denn die Netzwerkinfrastruktur eines Kunden wird erfahrungsgemäß auf jeweils höchst unterschiedliche Art und Weise gepflegt. Oft ist gar nicht klar wer die Internetanbindung vor Ort konfiguriert oder pflegt.

Wenn die Wartungstechniker irgendwann vor Ort Zugriff auf den jeweiligen Router haben, müssen sie ein Stück weit selbst zu Netzwerk-Spezialisten werden. Denn sowohl die genutzten Router als auch die jeweiligen Konfigurationen unterscheiden sich meistens. Auf ihnen die VPN-Verbindung einzurichten ist kein Standardprozess.

Die Folge: Der Aufbau eines Fernwartungssystems ist langwierig und komplex. Die Anbindung erweist sich dann oft nicht als so zuverlässig wie erhofft. Und wegen der vielen unterschiedlichen Geräte, Konfigurationen und Nutzungsformen der Router ist diese Lösung nicht skailierbar.

Treibt die Vielzahl der Standorte die Kosten für Wartung und Support erstmal in die Höhe und stellt den Business Case in Frage, so gerät der Hersteller unter Druck, weil hunderte Kunden an ihren Standorten ihre jeweils ganz eigene und eigens konfigurierte Internetverbindung nutzen, die man individuell für die Fernwartung anpassen musste.

So wächst nach einer solchen Erfahrung der Wunsch, sich wieder auf das Kerngeschäft konzentrieren zu wollen. Schließlich versteht sich die Firma als Experte für die jeweilige Anlage und nicht als Experte für DSL-Router. Die Erkenntnis reift dann oft, dass das Unternehmen eine eigene Infrastruktur zur Anbindung der jeweiligen Anlagen benötigt – und zwar eine, die nicht nur auf Abruf funktioniert, sondern auch fortlaufend Sensordaten sendet.

Vorausschauende Fernwartung benötigt die richtige Infrastruktur:

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