Haben Sie schon einmal die Worte “vorbeugende Wartung” oder “vorausschauende Wartung” gehört? In Bezug auf die Wartung von Anlagen in Produktionslinien hat das Internet der Dinge (IoT) in letzter Zeit viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Auch diese beiden Begriffe scheinen ähnlich zu sein und haben unterschiedliche Bedeutungen. In diesem Abschnitt werden die allgemeine Definition von Erhaltungsmaßnahmen wie vorbeugende Wartung und vorausschauende Wartung, der Unterschied zwischen vorbeugender Wartung und vorausschauender Wartung, die Vorteile der vorausschauenden Wartung und die Beziehung zwischen vorausschauender Wartung und edge computingerläutert.
Was sind Maßnahmen zur Erhaltung der Umwelt?
Was ist eine Erhaltungsmaßnahme? JIS (Japanischer Industriestandard) definiert Instandhaltungsaktivitäten als “ein allgemeiner Begriff für Aktivitäten, die Ausfälle beseitigen und die Ausrüstung in normalem und gutem Zustand halten, einschließlich Planung, Inspektion, Einstellung, Reparatur, Ersatz usw.”.
Mit anderen Worten, man kann sie als menschlichen Einfluss auf die Produktionslinie betrachten, um die Leistung der Produktionslinie aufrechtzuerhalten. Wie in der JIS definiert, werden Erhaltungsaktivitäten in Instandhaltungsaktivitäten und Verbesserungsaktivitäten unterteilt.
Instandhaltungstätigkeiten sind Tätigkeiten zur Erhaltung der Qualität von Produkten und der Leistungsfähigkeit von Produktionsanlagen, d. h. Tätigkeiten zur Erhaltung des einwandfreien Zustands von Produktionsanlagen. Dazu gehören präventive und reaktive Instandhaltung. Verbesserungsmaßnahmen hingegen beziehen sich auf Aktivitäten wie die “Verbesserungswartung”, bei der Maschinen überprüft werden, um einen erneuten Ausfall zu verhindern, und die “Instandhaltungsprävention”, bei der Maschinen und Anlagen ersetzt werden, um Ausfälle und Fehler zu vermeiden.
Vorbeugende Wartung ist die Verhinderung von Ausfällen durch tägliche Inspektionen und den Austausch von beschädigten Teilen, bevor sie auftreten. Sie umfasst die vorausschauende und die periodische Instandhaltung. Die nachsorgende Instandhaltung bezieht sich auf die Wiederherstellung der Funktion der Ausrüstung, wenn ein Ausfall der Ausrüstung aufgrund einer Fehlfunktion oder ähnlichem festgestellt wird. Mit anderen Worten: Es wird davon ausgegangen, dass die Anlage “repariert” wird, wenn sie kaputt ist.
Bei der periodischen Wartung wird der Zyklus auf der Grundlage von Fehlerprotokollen und Ausrüstungsmerkmalen festgelegt, und bei jedem Zyklus werden Teile ausgetauscht und inspiziert. Sie kann auch als Wartung auf der Grundlage der verstrichenen Zeit umschrieben werden. Im Allgemeinen bezieht sich der Begriff “vorbeugende Wartung” auf die periodische Wartung.
Bei der vorausschauenden Instandhaltung hingegen geht es darum, anhand des kontinuierlich gemessenen Zustands der Geräte eine Verschlechterung zu erkennen oder vorherzusagen und die besten Maßnahmen zum optimalen Zeitpunkt zu ergreifen, bevor ein Ausfall eintritt. Sie basiert auf dem Zustand des Geräts.
Der Hauptunterschied zwischen periodischer Wartung und vorausschauender Wartung besteht darin, dass die vorbeugende Wartung in einem bestimmten Zeitzyklus unabhängig vom Zustand der Anlage durchgeführt wird, während die vorausschauende Wartung den Zustand der Anlage ständig überwacht und reagiert, wenn Anzeichen für einen Ausfall festgestellt werden.
Bisherige Aktivitäten zur Erhaltung der Natur
Zu den konventionellen Erhaltungsmaßnahmen gehören vor allem die regelmäßige Wartung, die vorausschauende Wartung und die Wartung nach dem Tod. Verbesserungsmaßnahmen (wie z. B. Änderungen und Aufrüstungen) können durchgeführt werden, um die Lebensdauer der Ausrüstung zu verlängern, aber die Reaktion darauf ist begrenzt, z. B. im Fall von teurer Ausrüstung.
Die periodische Wartung beinhaltet, wie bereits erwähnt, den regelmäßigen Austausch von Teilen, unabhängig vom Zustand der Anlage. Darüber hinaus wurde die vorausschauende Wartung von Arbeitern und Ingenieuren vor Ort durchgeführt, die sich auf die durch langjährige Erfahrung kultivierte Intuition verließen, dass “es an der Zeit ist, dieses Teil zu ersetzen”.
Die periodischen Wartungsintervalle sind auf die wichtigsten und kurzlebigsten Teile zugeschnitten, doch werden bei diesem Austausch häufig auch andere Teile ersetzt. Der Grund dafür ist, dass die Lebensdauer der Teile je nach Typ variiert. Wenn das Gerät also jedes Mal angehalten und ausgetauscht wird, verschlechtert sich die Betriebsgeschwindigkeit des Geräts. Aus diesem Grund werden auch Teile ersetzt, die das Ende ihrer Lebensdauer noch nicht erreicht haben, und es besteht das Problem, dass bei der periodischen Wartung viel Abfall anfällt.
Prädiktive Instandhaltung
Die vorausschauende Instandhaltung basiert auf den Anzeichen zwischen der Erwartung eines Ausfalls und dem tatsächlichen Ausfall. Das bedeutet, dass Sie einen Wartungsplan in der erwarteten Phase erstellen und handeln können, z. B. durch den Austausch von Teilen, bevor ein Ausfall eintritt. Dadurch wird der Zustand minimiert, dass die Maschine aufgrund eines Ausfalls in einen Notstopp versetzt wird.
Wenn die vorausschauende Wartung mithilfe des IoT automatisiert wird, wird bei Anzeichen von Störungen ein Alarm ausgelöst. Da man erst bei einem Alarm über eine Reaktion nachdenken kann, kostet dies keine Zeit und Mühe und führt zu einer Reduzierung der Arbeitskosten in diesem Bereich.
Spezifische Beispiele für vorausschauende Wartung
In Produktionsanlagen werden häufig Motoren eingesetzt. Es gibt ein Bauteil, das “Lager” genannt wird, das die “Welle” (Antriebswelle) stützt, die die Kraft von diesem Motor überträgt. Wenn das Lager ausfällt, kann sich die Achse nicht drehen oder die Last auf der Welle kann nicht verteilt werden, was zu schweren Unfällen führen kann. Daher ist dieses Lager sehr wichtig.
Lager selbst sind von Natur aus sehr zuverlässig, aber wenn eine höhere Zuverlässigkeit erforderlich ist, z. B. beim Strecken von erhitztem Eisen in einem Stahlwerk (Walzprozess), werden die Lager häufig überwacht.
Das Lagerüberwachungssystem installiert einen Schwingungssensor am Lager, um die Wellenform, die Frequenz und die Amplitudenbedingungen der Schwingung zu erfassen. Dann wird ein Alarm ausgegeben, wenn der Schwingungszustand ein Anzeichen für einen Ausfall darstellt.
Wenn zum Beispiel ein Lager an einer Stelle beschädigt ist, ändert sich die auf das Lager wirkende Last. Wenn sich die Last ändert, ändert sich auch der Abstand zwischen dem Vibrationssensor und dem Lager, aber der Vibrationssensor erkennt eine winzige Änderung des Abstands. Da sich der rotierende Teil des Lagers mit einer konstanten Periode dreht, tritt die Abstandsänderung bei jeder Umdrehung auf. Dies führt zu Vibrationen, und es ist möglich, diese Vibrationen zu erkennen und sie zu einem Zeichen für einen Ausfall zu machen. Erfahrene Ingenieure haben diese Vibration aus der Veränderung des Maschinengeräuschs abgeleitet und als Anzeichen für einen Schaden verwendet.
Dieses Beispiel ist der Übersichtlichkeit halber vereinfacht, aber die Vorhersage von Ausfällen aufgrund von Geräuschen erfordert Erfahrung, da sich die Schwingungen auch dann nicht ändern, wenn mehrere Stellen beschädigt sind oder beschädigt werden. Aus diesem Grund war es nicht möglich, ein solches Urteil zu fällen, es sei denn, es handelte sich um einen erfahrenen Techniker. Leider gibt es immer weniger qualifizierte Techniker. Künstliche Intelligenz (KI) wird als eine Lösung angesehen. Die künstliche Intelligenz, die in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen hat, ermöglicht es dem “Deep Learning”, durch eine dem menschlichen Handeln nachempfundene Struktur selbständig zu lernen. Natürlich muss zuerst gelernt werden, aber die künstliche Intelligenz kann lernen und ausführen wie der Mensch, der die Anzeichen des Scheiterns aus Erfahrung erfasst hat. Da es immer weniger qualifizierte Ingenieure gibt, kann man sagen, dass dies ein wirksames Mittel ist, um auf den Mangel an Humanressourcen zu reagieren.
Vorausschauende Wartung und edge computing
Auf diese Weise ist die Automatisierung der vorausschauenden Instandhaltung ein wirksames Mittel zur Beseitigung des Personalmangels und zur Optimierung der Instandhaltungsaktivitäten. Bei der Automatisierung der vorausschauenden Instandhaltung gibt es jedoch einige Dinge zu beachten.
Die bereits beschriebene Struktur, die menschliche Handlungen der künstlichen Intelligenz nachahmt, wird als “neuronales Netz” bezeichnet und trägt wesentlich zur Realisierung des Deep Learning bei. Neuronale Netze sind jedoch ein sehr komplexer Mechanismus. Daher ist es ein praktisches Problem, die vorausschauende Wartung zu realisieren und dabei die für die vorausschauende Wartung erforderliche Geschwindigkeit beizubehalten.
Es gibt auch eine Methode namens “Neurochip”, bei der neuronale Netze mit Hardware realisiert werden, aber diese Methode ist nicht sehr verbreitet. Das Problem ist hier die Geschwindigkeit, so dass cloud Computing, das immer von Servern im Internet sendet und empfängt, unpraktisch ist. Denken wir also darüber nach, edge computing einzusetzen und künstliche Intelligenz auf edge Servern zu installieren. Dies wird edge AI genannt. Als Ergebnis kann man sagen, dass die beste Lösung derzeit darin besteht, die vorausschauende Wartung zu automatisieren und dabei die Geschwindigkeit so weit wie möglich beizubehalten.
Möglichkeit der vorausschauenden Wartung und künstlichen Intelligenz
In diesem Beitrag werden vor allem der Unterschied zwischen vorausschauender und vorbeugender Wartung sowie die Vorzüge der vorausschauenden Wartung beschrieben. Mit der Entwicklung der künstlichen Intelligenz erweitern sich die Möglichkeiten der vorausschauenden Wartung erheblich. Und die Ermöglichung einer vorausschauenden Wartung durch künstliche Intelligenz mit edge computing ist derzeit die ideale Lösung.
