Predictive Maintenance (PM), die vorausschauende Wartung, ist nach Angaben des Branchenverbands VDMA eine der zentralen Innovationen von Industrie 4.0. Denn durch die kontinuierliche Messung und Auswertung kritischer Betriebsparameter können Abweichungen als Anomalien erkannt und damit Maschinenausfälle verhütet sowie die Restlebensdauer von Maschinenkomponenten auch relativ zuverlässig prognostiziert werden.
Auf der Smart Watch alles im Blick
Die König + Neurath AG, ein Anbieter von Büromobiliar und Raumlösungen mit Sitz in Karben bei Frankfurt am Main, hat ein solches System zur Überwachung und Steuerung seiner Produktionsprozesse implementiert. Um auf die Produktions- bzw. Prozessdaten seiner ‚gewachsenen Systemlandschaft‘ zugreifen und diese damit effizienter steuern und überwachen zu können, rüstete der Büromöbelhersteller im Frühjahr 2024 seine erste Produktionsstraße mit der Software Rixeye aus. Damit analysiert und überwacht der Möbelhesterller bestimmte Prozessparameter und visualisiert die Ergebnisse auf einer Smartwatch.
Die Software wurde vom Systemhaus Rhein-Main Solutions in Aschaffenburg entwickelt. Mit Hilfe der IoT-Middleware können produzierende Unternehmen auf die Produktions- bzw. Prozessdaten von Maschinen zugreifen. Erzeugt wird ein sogenannter digitalen Schatten der angeschlossenen Maschinen und Anlagen. Die darin enthaltenen Daten stehen dann für Condition Monitoring und Predictive Maintenance zur Verfügung. Rhein-Main Solutions-Geschäftsführer Helmut Baden erläutert die Bedeutung dieses Begriffs, in Abgrenzung zum digitalen Zwilling, wie folgt: „Ein digitaler Zwilling ist eine digitale Repräsentation eines real vorhandenen Objekts. Eine digitale Straßenkarte ist etwa ein digitaler Zwilling eines Straßennetzes. Ein digitaler Schatten dagegen enthält die für einen definierten Einsatzzweck relevanten Rohdaten und verarbeitete Daten eines Objekts, z.B. die Verkehrsdaten in einer digitalen Straßenkarte.“
Bis zu 70.000€ gespart
Bei König + Neurath wurde zunächst eine Produktionsstraße für die Tischplattenfertigung ausgesucht, um die Software zu implementieren. Diese besteht aus folgenden Komponenten: dem Flächenkommissionierlager, der Roboterzelle zur Vereinzelung, zwei Bohr- und Frässtationen zur Konfektionierung, der Prüfstation, einer Reinigungsanlage und der so genannten Palettierung, bei der Tischplatten gestapelt werden.
Als Ergebnis der Implementierung beziffert David Schuch, der verantwortliche Projektleiter des Traditionsunternehmens, jährliche Einsparungen von 65.000 bis 70.000€ vor allem durch die vorbeugende Früherkennung oder Reduzierung möglicher Maschinenausfälle per Predictive Maintenance und Monitoring der Produktionsanlagen. Doch auch davon, dass künftig einzelne Mitarbeiter in der Fertigung auch für andere Aufgaben eingesetzt werden können, erhofft sich Schuch positive Effekte.
Die Funktionsweise
Die netzwerkfähigen Steuerungen der installierten ‚IoT-Middleware‘ sammeln die gewonnen Daten und leitet sie an einen zentralen Server weiter. Optional kann das System auch um verteilte Mini-PCs (Clients) erweitert werden. Als Datensammler werden diese zusätzlichen ‚Rixeye-Cubes‘ jedoch nur für Maschinen benötigt, die in einem eigenen Netzwerk eingebunden sind, das von außen nicht erreichbar ist.
Aus den Rohdaten kann die Software auch zusätzliche Kennzahlen berechnen. Stehen etwa genug Daten zur Verfügung (aus Maschinen, Anlagen, Datenbanken) sind direkt in dem System auch KPI-Berechnungen möglich. Vorhersagen für künftige Werte werden über Regressionsanalyse bestimmt. Der Empfang von Datenpunkten, die Anzeige von Dashboards und der Versand von automatisch generierten Nachrichten kann vom Anwender selbst konfiguriert werden.
Nach Angaben des Aschaffenburger IT-Spezialisten ist das Gesamtsystem durch die Rixeye-Software auf eigener Hardware skalierbar: Sollen zusätzliche Maschinen überwacht werden, können diese mit Templates integriert werden; bedarfsweise kann auch ein zusätzlicher Mini-PC an das System angeschlossen werden.
Jegliche Kommunikation zum Server kann vom jeweiligen Client aufgebaut werden und eine Firewall schützt vor einem Verbindungsaufbau von außen. Die Clients nehmen die Daten auf und verarbeiten sie, während sie auf dem Server gespeichert und angezeigt werden. Aus den Rohdaten berechnet der Server außerdem in festen Intervallen oder auch zu definierten Zeitpunkten Kennzahlen und versendet automatisch Nachrichten, sobald entsprechend definierte Schwellenwerte erreicht werden oder die Trend-Analyse einen kritischen Zustand prognostiziert. Die Kommunikationswege zwischen Datenquellen, Clients und Server werden einmalig eingerichtet. Die Anpassung der abgerufenen Daten ist jederzeit (im laufenden Betrieb) möglich.
Weitere Schritte bereits in Planung
Als nächsten Schritt plant König + Neurath, das Hochregallager und die Pulverbeschichtungsanlage an das System anzubinden.
