Lager-Analyse

Analyse-Software erkennt Schäden an Lagern weit vor dem Ausfall und trägt dazu bei, die Produktivität in der Fertigung zu steigern. Automobilhersteller und deren Zulieferer stehen nach wie vor unter...

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Analyse-Software erkennt Schäden an Lagern weit vor dem Ausfall und trägt dazu bei, die Produktivität in der Fertigung zu steigernAutomobilhersteller und deren Zulieferer stehen nach wie vor unter enormem Kosten- und Rationalisierungsdruck. Diesem Druck können die Unternehmen mit zwei Strategien begegnen. Beide Strategien steigern Produktion und Produktivität. So kann durch Rationalisierungsmaßnahmen und Neuinvestitionen in Fertigungsanlagen die Ausbringung pro Zeiteinheit erhöht werden. Eine kostengünstigere und weitaus effizientere Alternative ist jedoch die Reduzierung von Verlusten in der Fertigung, um mit vorhandenem Maschinenpark die Ausbringung zu erhöhen.Um die Verfügbarkeit des Maschinenparks zu steigern, muss die Verlustquelle „Ungeplanter Stillstand“ in Form von Maschinenschäden ausgeschaltet werden. Dieser Ansatz der so genannten. „Vorbeugenden Instandhaltung“ zielt darauf ab, Ausfälle frühzeitig zu erkennen, um sie so zu vermeiden. Der Vorteil dieser Methode liegt auf der Hand: Jede Stunde mehr an technischer Verfügbarkeit erhöht die „Overall Equipment Effectiveness“ (OEE) und trägt unmittelbar zur Kostensenkung bei. Dabei ist es wichtig, anlagenbezogen die richtige Instandhaltungsstrategie auszuwählen. Maschinendiagnose erkennt Schäden rechtzeitigEine bewährte Methode der „Vorbeugenden Instandhaltung“ ist die Maschinendiagnose durch die Schwingungsmesstechnik. Dabei werden mit Beschleunigungsaufnehmern Daten gesammelt, die mit Hilfe der Analyse-Software „SKF Machine Analyst“ bewertet werden. Durch Einstellung von Warn- oder Alarmgrenzen werden beginnende Schäden rechtzeitig erkannt und gemeldet. Somit werden ungeplante Stillstände vermieden und es verbleibt genügend Zeit eine kostengünstigere, geplante Reparaturmaßnahme durchzuführen. „Gestandene Instandhalter“ verlassen sich nach wie vor auf die alte Methode des Hörens oder Fühlens von Schäden. Zwar lassen sich mit dieser auf Erfahrungswerten basierenden Methode beispielsweise Wälzlagerschäden erkennen, dies geschieht jedoch erst in einem sehr späten Stadium und so wird wertvolle Zeit für das Einleiten einer geplanten Instandhaltungsmaßnahme verschenkt (Bild 1). Wesentlich effektiver ist das Erfassen von sich anbahnenden Schäden mittels der Schwingungsdiagnose. Dadurch lassen sich Schäden bereits während der Entstehung sicher erkennen (Bild 2), sodass je nach Schadensverlauf eine Vorwarnzeit von Wochen bis Monaten gewährleistet ist. Ein weiterer nicht zu vernachlässigender Vorteil der Maschinendiagnose mittels der Schwingungsanalyse ist die Tatsache, dass auch Fehlerursachen, welche letzt-endlich zur Schädigung führen, erkannt und somit beseitigt werden können. Beispielhaft sind das Erkennen von Unwuchten, Exzentrizitäten und Schiefstellungen zu nennen, welche in der Praxis immer wieder zu unnötigen Schädigungen von Bauteilen führen.Schwingungsmesstechnik verhindert AusfallDie Methode der „Zustandsorientierten Instandhaltung“ findet dort Einsatz, wo entweder hohe Stillstandskosten oder eventuelle Folgeschäden an komplexen, teuren Produktionsmaschinen vermieden werden sollen. Solche Anlagen oder Produktionsprozesse findet man in der Automobilbranche vor. Ein ideales Einsatzgebiet für die „Zustandsorientierte Instandhaltung“ mittels der Schwingungsmesstechnik. So hat die Anwendung dieser Technologie in der Motorenfertigung eines deutschen Automobilherstellers, bereits nach kurzer Zeit deren Nutzen aufgezeigt. In dem Praxisbeispiel ist ein stationäres Diagnosesystem installiert, welches laufend Daten sammelt. Etwa 240 Sensoren erfassen an Spindeln von Werkzeugmaschinen im Bereich der Zylinderblock- und Kurbelwellenfertigung mehrere Messparameter, unter anderem Schwinggeschwindigkeit und Schwingbeschleunigung. Über entsprechende Warn- und Alarmgrenzen ist sichergestellt, dass sich anbahnende Schäden rechtzeitig erkannt werden. Diese Alarmmeldungen laufen auf einem zentralen Server auf, sodass die Produktion beziehungsweise die Instandhaltung jederzeit einen Überblick über den Zustand der Produktionsmaschinen haben. Nach erfolgter Alarmierung wird durch einen Experten auf dem Gebiet der Maschinendiagnose eine Detailanalyse durchgeführt, um die Schadensursache zu ermitteln. Dies erfolgt im ersten Schritt anhand der aufgenommenen Messwerte und einer Frequenzanalyse, um den Fehler einem bestimmten Bauteil zuordnen zu können. Darauf aufbauend wird im Bedarfsfall auch das geschädigte Bauteil analysiert, um weitere Rückschlüsse auf die Fehlerursache ziehen zu können. Eindringende Emulsion schädigte WälzlagerSo konnte im vorliegenden Beispiel ermittelt werden, dass das Wälzlager während eines geplanten Stillstandes von zirka zwei Wochen durch eindringende Emulsion geschädigt wurde. Dies zeigte sich an einem deutlich höheren Schwingungsniveau nach Wiederanlauf der Anlage. Aufgrund dieser Fehlerursachenanalyse wurden entsprechende Maßnahmen eingeleitet, sodass beim nächsten geplanten Stillstand dieses Problem nicht mehr auftreten konnte. Weitere Einsparungen wurden dadurch erzielt, dass mehrere Schäden rechtzeitig erkannt wurden und geplante Instandhaltungsmaßnahmen durchgeführt werden konnten. In dem betroffenen Produktionsbereich wurden in der Vergangenheit etwa 20 ungeplante Ausfälle pro Jahr beobachtet. Nach Installation des beschriebenen Systems konnten ungeplante Ausfälle komplett vermieden werden, was ungefähr einer Rückgewinnungszeit der erforderlichen Investitionen (return of investment) von einem Jahr entspricht. Nach Kundenangaben wurden durch das eingesetzte Überwachungssystem Kosten von etwa 250 000 Euro eingespart. Nicht berücksichtigt sind dabei vermiedene Folgeschäden und niedrigere Energiekosten. Aufgrund der positiven Ergebnisse hat der Automobilhersteller entschieden, dass neu anzuschaffende (auch Ersatzbeschaffung) Werkzeugmaschinen bereits mit entsprechender Sensorik ausgerüstet sein sollen, weil dies einen Kostenvorteil gegenüber dem Nachrüsten von Maschinen in der laufenden Produktion bedeutet. Weiteres Einsparpotenzial, aufgrund der Früherkennung von Schäden und der Durchführung einer geplanten Instandhaltung, stellt eine optimierte, risikobasierte Ersatzteilhaltung beziehungsweise -beschaffung dar. Entscheidungshilfesystem ermöglicht EinsparungenÜber das bereits installierte System können mit dem von SKF entwickelten und in der eigenen Fertigung eingesetzten Entscheidungshilfesystem „@ptitude“ weitere Einsparungen realisiert werden. Diese Lösung zielt darauf ab, Daten und Informationen für die Optimierung der Anlagenverfügbarkeit zu nutzen. So können beispielsweise Inspektionsergebnisse der Mitarbeiter oder Prozessdaten verarbeitet werden. Die @ptitude-Software ermöglicht somit verschiedene Informationen zu einem Gesamtbild zu verdichten und Entscheidungen sicherer und reproduzierbar zu machen. Darüber hinaus lässt sich der Prozess von der Schadensentdeckung bis zur Ersatzteilbeschaffung durch die Anbindung an vorhandene ERP Systeme nahezu automatisieren. Langjährige positive Erfahrungen aus anderen Branchen liegen vor und die Erprobung in der Automobilbranche an Werkzeugmaschinen wird voraussichtlich bis zum Jahresende abgeschlossen sein.