Predictive Maintenance

Treffsichere Prognose für den Kabelverschleiß

Wenn ein Kabel im Lauf der Jahre zigtausendfach bewegt wird, erreicht es irgendwann das Ende seiner Lebensdauer und muss ausgetauscht werden. Den richtigen Zeitpunkt zu erwischen, war bisher ein Lotteriespiel. Besser geht es mit einer neuen Technologie von Lapp, die die Alterung des Kabels verfolgt und den besten Zeitpunkt für den Austausch empfiehlt.

Die Predictive Maintenance Box wird im Testzentrum weiterentwickelt und verfeinert. © Lapp

Wenn von Industrie 4.0 die Rede ist, fällt meist schnell der Begriff Predictive Maintenance. Die vorausschauende Wartung ist wohl die Technologie, die das größte Anwendungs- und Nutzenpotenzial in der digitalisierten Fabrik verspricht. Sie tritt an die Stelle der reaktiven Wartung, bei der ein Teil ausgetauscht wird, wenn die Maschine bereits streikt. Das kann allerdings teuer werden, wenn eine ganze Produktion lahmliegt. Deshalb werden Teile oft prophylaktisch ersetzt, obwohl sie noch funktionieren, was eine Geldverschwendung ist. Die vorausschauende Wartung dagegen nutzt Sensordaten, um daraus Rückschlüsse auf die tatsächliche Alterung des Teils zu ziehen und um den günstigsten Zeitpunkt für den Austausch zu berechnen. Auch für Verbindungssysteme gibt es schon Lösungen, die aber nicht besonders überzeugend sind. Entweder benötigen sie spezielle Kabel mit einem Opferdraht oder zwei Boxen, die am Anfang und am Ende der Leitung angedockt werden. „Wir wollten eine Lösung anbieten, die sich meldet, bevor eine Leitung ausfällt und die ohne diese Nachteile auskommt“, sagt Guido Ege, Leiter Produktentwicklung und -management bei Lapp. „So wollen wir Fabriken smart, zuverlässiger und transparenter machen, und da sind praktikable Lösungen für Predictive Maintenance ein Schlüssel.“

Anzeige

Ethernet-Leitungen besonders geeignet
Das Team von Guido Ege hat mit Leitungen der industriellen Datenkommunikation begonnen, einem wichtigen Wachstumsfeld von Lapp. Ethernet-Leitungen haben einen komplexen Aufbau und zeigen mit ihren Hochfrequenzeigenschaften spezielle Fehlercharakteristika, daher eignen sie sich besonders für so eine Prognose. Der schleichende Alterungsprozess fängt mit einer gebrochenen Abschirmung an, was zu erhöhten EMV-Störungen führt. Brechen Litzen, nimmt die Dämpfung zu und die Datenrate sinkt, bei komplettem Aderbruch fällt die Kommunikation schließlich ganz aus.

Ziel war es, den optimalen Austauschzeitpunkt einer Leitung vorauszuberechnen, und damit den Zeitpunkt des Austausches so zu planen, dass die Produktion möglichst wenig gestört wird. Die voraussichtliche Lebensdauer wird aus den Veränderungen der tatsächlichen Übertragungseigenschaften errechnet und kann für den gleichen Leitungstyp unterschiedlich ausfallen. Ethernet-Leitungen sind aber nur der Anfang. Im nächsten Schritt sollen auch stromführende Leitungen überwacht werden.

Keine Opferadern nötig
Ein Vorteil des Messprinzips von Lapp ist, dass keine Veränderung des Leitungsaufbaus notwendig ist, es braucht also keine zusätzlichen Mess- oder Opferadern im Kabel. Die Vorhersage basiert allein auf einem Protokoll und einem speziellen Algorithmus. Der Installateur kann die Leitungen deshalb wie gewohnt anschließen und muss keine zusätzlichen Opferadern verbinden. So ist auch ein Retrofit bestehender Anlagen möglich.

Die Predictive Maintenance Box ist klein wie eine Zigarettenschachtel und wird in die zu überwachende Leitung eingeschleust, für eine angeschlossene SPS ist sie nicht sichtbar. © Lapp

Die Messung und Auswertung erfolgt in der so genannten PMBx (Predictive Maintenance Box). Sie wird in die Ethernet-Leitung eingebracht und überwacht das Leitungsstück zwischen Anwendung und PMBx. Die Datenpakete laufen ohne merkliche Verzögerung vom einen Ethernet-Port zum anderen Port. Für eine angeschlossene SPS ist die PMBx unsichtbar, sie hat keinen Einfluss auf die Datenübertragung. Sie eignet sich damit auch für bestehende Anlagen, ohne dass Änderungen an der Software der SPS notwendig sind.

Prognose mit dem Predictive Indicator
Am Ende dieser Berechnung ergibt sich der Predictive Indicator, ein Mix aus übertragungsrelevanten Parametern. Er erlaubt auch Plausibilitätsprüfungen und minimiert Fehlinterpretationen von Messwerten. Für seine Energiekettenleitungen hat Lapp im hauseigenen Testzentrum Messwerte im Big-Data-Ansatz gesammelt und anschließend durch mathematische Algorithmen analysiert. Die resultierenden Parameter werden dann mit den Daten des Kunden in der PMBx im laufenden Betrieb zum Predictive Indicator verrechnet.

Lapp prüft, ob sich Machine-Learning-Ansätze eignen, um die Vorhersagequalität des Algorithmus zu steigern. Je mehr Daten es gibt, umso genauer wird die Vorhersage. Zukünftig soll die Restlebensdauer abhängig vom Bewegungsprofil der Leitung berechnet werden. So lässt sich der passende Austauschzeitpunkt besser planen. Dann kann man den Instandhalter einplanen, das Ersatzbauteil rechtzeitig bestellen und den Austausch in einen Zeitraum legen, in dem die Maschine ohnehin nicht läuft, zum Beispiel während einer Umrüstung oder zeitgleich mit anderen Wartungsarbeiten.

„Wir freuen uns, jetzt mit Pilotkunden in erste konkrete Umsetzungen zu starten“, sagt Susanne Krichel, Business Development IoT bei Lapp. Im nächsten Schritt solle ein passendes Geschäftsmodell entwickelt werden.

Der Erfolg ist das Ergebnis eines neuen Innovationsprozesses namens Innovation for Future. Damit möchte das Unternehmen radikale und disruptive Innovationen realisieren, für die zum Beispiel ein klassischer Stage-Gate-Prozess ungeeignet ist. Guido Ege ist optimistisch, dass sich Lapp mit Innovation for Future tiefgreifend verändern wird. „Innovation for Future schafft die Freiräume, damit wir uns weiter vom Anbieter physischer Produkte zum Anbieter von Systemlösungen entwickeln können.“ as

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige

UR+ Ökosystem

UR-Cobots werden OPC UA-kompatibel

OPC UA gilt als einer der am schnellsten wachsenden Standards der Maschine-zu-Maschine-Kommunikation. Die Cobots von UR unterstützen jetzt den Schnittstellenstandard über eine Softwarelösung von UR+ Partner Rocketfarm.

mehr...