Instandhalten statt reparieren
Vom 12. bis zum 18. November präsentieren die Aussteller auf der Systems & Components in Hannover, dem B2B-Marktplatz der internationalen Zulieferindustrie der Landtechnik und des gesamten Off-Highway-Sektors und der Ergänzung der Fachmesse Agritechnica, eine Vielzahl von Lösungen für die Zustandsüberwachung im Off-Highway-Bereich. Außerdem arbeiten die Unternehmen unter dem Stichwort „Digital Twin“ an Lösungen, die die vorausschauende Instandhaltung auf ein neues Level heben sollen.
Ob auf Baustellen oder im landwirtschaftlichen Umfeld: Die Bandbreite moderner Off-Highway-Fahrzeuge ist gewaltig und die Antriebsarten sind mit Diesel, Gas, Elektro oder Wasserstoff so vielfältig wie nie zuvor. Doch so sehr sich die mobilen Arbeitsmaschinen in ihrer Anwendung und Funktion auch unterscheiden, haben sie alle eines gemeinsam: Sie reizen die Grenzen der Belastbarkeit aus und müssen unter härtesten Umgebungsbedingungen höchste Anforderungen an Effizienz und Betriebssicherheit erfüllen.
Unerwartete Störungen, die an der Mechanik, Hydraulik, Elektrik oder Elektronik auftreten, schlagen mit kostspieligen Folgen zu Buche. Erst reagieren und reparieren, wenn ein Defekt auftritt, ist unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht die beste Lösung. Für die Maschinenhersteller wiederum ist die vorausschauende Wartung eine ideale Maßnahme, die Service- und Instandhaltungskosten vor allem in der Gewährleistung zu senken.
Smarte Sensoren
Auf der Systems & Components suchen die Technologiepartner den Dialog mit den Kunden, um aktuelle und künftige Anwendungsszenarien rund um die Digitalisierung und Automatisierung mobiler Arbeitsmaschinen zu diskutieren. Immer häufiger fallen in diesem Zusammenhang die Begriffe Condition Monitoring und Predictive Maintenance, auf Deutsch Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung.
Die Vorteile dieser Technologien liegen auf der Hand: Frühzeitiges Erkennen von Fehlern, Minimierung von ungeplanten Stillständen und die Unterstützung einer proaktiven Wartung der Maschine. Ein interessanter Anwendungsfall ist der Blick in den Antriebsstrang und etwa die Frage, warum eine Gelenkwelle Verschleißerscheinungen zeigt. Handelt es sich um die ganz normale Alterung? Oder liegt eine Fehlausrichtung oder Überbeanspruchung vor, die eine frühzeitige Abnutzung zur Folge hat?
Doch wer so tief in eine Off-Highway-Maschine blicken will, um technische Mängel im Vorfeld aufzuspüren, benötigt passgenaue Daten sowie präzises Verständnis der jeweiligen Zusammenhänge. Smarte Sensoren, die Beanspruchungen an den aussagekräftigen Stellen erfassen, liefern die benötigten Daten. Mobile Arbeitsmaschinen sind heute mit einer Vielzahl an Sensoren und Steuergeräten ausgerüstet, deren Signale einen sehr hohen Informationsgehalt aufweisen.
Doch erst mit einer intelligenten Kombination aus Sensorik und Echtzeit-Datenanalyse, die aus aktuellen und historischen Daten mittels Algorithmen voraussagt, wann welcher Schadensfall eintritt, lässt sich der optimale Instandsetzungszeitpunkt bestimmen.
Die „intelligente“ Gelenkwelle
Die neuen Entwicklungen, die auf der Systems & Components vorgestellt werden, sollen die Zustandsüberwachung von Antriebssträngen verbessern und vereinfachen. Gerade für die Zuverlässigkeit von Landmaschinen ist dies wichtig, da die Erntezeitintervalle relativ kurz sind – bei Getreide beispielsweise rund acht Wochen im Jahr.
In dieser Zeit müssen Mähdrescher und Schlepper störungsfrei laufen, um Engpässe in der gesamten landwirtschaftlichen Prozesskette zu vermeiden. Smarte Sensorik ermöglicht eine optimal an die Bodenbeschaffenheit oder das Erntegut angepasste Steuerung der Maschinen sowie den Einsatz am optimalen Lastpunkt bei gleichzeitiger Vermeidung von Überlasten.
Mit den Lösungen und Services, die auf dem Messegelände zu finden sind, können Betreiber mobiler Arbeitsmaschinen den Zustand von Komponenten innerhalb des Antriebsstrangs jederzeit überprüfen und die Wartung auf Basis des tatsächlichen Bedarfs planen, statt auf Zeitintervalle oder Betriebsstunden zu vertrauen.
Beispielsweise mit Instandhaltungslösungen der Walterscheid Powertrain Group, die smarte Sensoren direkt in die kritischen Komponenten der Gelenkwelle integrieren. Diese übermitteln während des Betriebs in Echtzeit Systemparameter wie Drehmoment, Drehzahl, Beugewinkel und Temperaturen. Die Daten geben Aufschluss über die Belastung, der die Gelenkwelle im Betrieb ausgesetzt ist, und helfen dabei, frühzeitig Verschleiß zu erkennen. Der Fahrer kann die Informationen aus einer solchen intelligenten Gelenkwelle im Cockpit auslesen. Werden über den Bordcomputer von der Norm abweichende Werte festgestellt, generiert das System einen Alarm und liefert die Diagnoseinformation in Klartext.
Alle Maschinen im Blick
Das Ziel: Im Fall eines Schadens oder im Rahmen einer Inspektion lassen sich die benötigten Ersatz- und Verschleißteile einfach und schnell identifizieren und bestellen. So ist ein störungsfreier Betrieb des Maschinenparks sichergestellt. Wie das in der Praxis funktioniert, zeigt Zeppelin mit „Como“.
Dank direkter Anbindung an das Flottenmanagement kann über die neue Plattform der gesamte Fuhrpark visualisiert und jede Maschine mit der individuellen Anzahl an Event- und Diagnosecodes dargestellt werden. Treten Störungen an den bundesweit über 50.000 aktiven Cat-Baumaschinen auf, lassen sich diese entschlüsseln und interpretieren, um daraus eine Handlungsempfehlung abzuleiten. In einer Übersicht wird die Historie der Maschine bezogen auf ihre in der Vergangenheit aufgetretenen Event- und Diagnosecodes dargestellt, sodass ersichtlich wird, wie häufig ein Code aufgetreten ist. Kommt es zeitgleich zu verschiedenen Problemen, werden die Codes priorisiert und in Handlungsempfehlungen umgewandelt.
Über einen direkt ausgewählten Code gelangt der Anwender in die Detailansicht der Baumaschine und kann deren Seriennummer, die Anzahl der Betriebsstunden und den Termin für die fällige Inspektion ablesen. „Como“ bietet zudem eine Karte für die Anzeige aller Baumaschinen eines Kunden samt ihren Standorten – schließlich muss das defekte Gerät exakt lokalisiert werden, um es wieder flottzumachen. Liegt ein ernstes Problem vor und eine Reparatur ist unumgänglich, kommt ein Techniker mit den benötigten Ersatzteilen und Werkzeugen zum Einsatz.
Digital Twin
Die Anwendungsgebiete der in Hannover vorgestellten Technologien gehen weit über eine proaktive Wartungsstrategie hinaus. Mit dem „Digital Twin“ rückt der Lebenszyklus der Komponenten in den Vordergrund. Konkret bedeutet dies, dass die Funktionalität der Maschine digital abgebildet wird.
Hierbei wird ein realistisches 3D-Modell erstellt, der Digitale Zwilling, der über die Sensoren die Echtzeitdaten der physischen Maschine empfängt. Im Falle eines Schadens können Servicetechniker die Daten mithilfe des Digitalen Zwillings analysieren, um der Ursache für die Störung auf den Grund zu gehen.
Zusätzlich ermöglicht das Konzept Prototyping auf Simulationsbasis und neue Service-Geschäftsmodelle.
Links:
https://www.agritechnica.com/de/systems-components
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