Inhaltsverzeichnis
1. Start mit Ethernet-Leitungen
2. Keine Veränderung am Kabel nötig
3. Ausfallprognose mit dem Lapp-Predictive-Indicator
Eine vielversprechende Anwendung der Digitalisierung in Unternehmen und von Industrie 4.0 ist Predictive Maintenance – die vorausschauende Wartung: Anstatt Teile erst auszutauschen, wenn die Maschine bereits steht, nutzt die vorausschauende Wartung Sensordaten, die Aufschluss über die tatsächliche Alterung des Teils zulassen. Leitungen halten beispielsweise üblicherweise viele Jahre, dennoch sollte man die Bedeutung der Verkabelung nicht unterschätzen. Vor allem bei hochdynamischen, komplexen Bewegungen werden die Verbindungssysteme stark belastet. „Deshalb wollen wir eine Lösung anbieten, die sich meldet, bevor eine Leitung ausfällt“, sagt Guido Ege, Leiter Produktentwicklung und -management bei Lapp.
Start mit Ethernet-Leitungen
Da die industrielle Datenkommunikation in Anlagen und der Maschinenvernetzung eine immer wichtigere Rolle spielt, hat sich das Team von Guido Ege zu Beginn des Projekts auf Ethernet-Leitungen fokussiert. Diese zeigen mit ihrem komplexen Aufbau sowie den erforderlichen Hochfrequenzeigenschaften eigene Fehlercharakteristika. So führt eine gebrochene Abschirmung bei Ethernet-Leitungen etwa zu erhöhten Störungen der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV). Darüber hinaus nimmt die Dämpfung zu und die Datenrate sinkt, wenn Litzen brechen. Bricht eine Ader vollständig, folgt der Totalausfall der Kommunikation. Das Ziel war deshalb, den optimalen Austauschzeitpunkt einer Leitung im Voraus zu berechnen und diesen so planen zu können, dass die Produktion möglichst wenig gestört wird. Dazu werden die Übertragungseigenschaften von Datenleitungen überwacht und aus deren Veränderungen die voraussichtlichen Lebensdauern errechnet. Ethernet-Leitungen seien aber nur der Anfang. Im nächsten Schritt sollen auch stromführende Leitungen überwacht werden, so Ege.
Keine Veränderung am Kabel nötig
Das Messprinzip sollte dabei ohne Veränderung des Leitungsaufbaus auskommen, also ohne zusätzliche Mess- oder Opferadern im Kabel, um den Installationsaufwand für Anwender gering zu halten. Die Lösung sollte deshalb allein über ein Protokoll sowie einen speziellen Algorithmus erfolgen. Dadurch könnten Standard-Ethernet-Leitungen sowie Standard-Steckverbinder wie RJ45 oder M12 verwendet werden. Des Weiteren bietet dieser Ansatz den Vorteil, dass auch ein Retrofit bestehender Anlagen möglich ist.
Bei der nun realisierten Lösung von Lapp findet die Messung in der so genannten PMBx (Predictive Maintenance Box) statt. Sie besitzt zwei Ethernet-Ports und wird einfach am Anfang der zu überwachenden Ethernet-Leitung eingeschleust. Die Datenpakete werden dann transparent vom einen Ethernet-Port zum anderen Port übertragen, nahezu ohne Verzögerung. Für eine angeschlossene SPS ist die PMBx nicht sichtbar und sie hat keinen Einfluss auf die Datenübertragung. Damit eignet sie sich, wie gewünscht, auch für bestehende Anlagen, ohne dass Änderungen an der Software der SPS notwendig sind.
Ausfallprognose mit dem Lapp-Predictive-Indicator
Die Ausfallprognose basiert auf mehreren übertragungsrelevanten Parametern. Daraus wird der Lapp-Predictive-Indicator berechnet. Durch die Messung mehrerer Größen sind dabei auch Plausibilitätsprüfungen möglich, durch die sich Fehlinterpretationen von Messwerten verhindern lassen. Für die Energiekettenleitungen hat Lapp im hauseigenen Testzentrum Messwerte im Big-Data-Ansatz gesammelt und anschließend durch mathematische Algorithmen analysiert. Im Zuge des Entwicklungsprozesses erfolgte die Untersuchung der Daten direkt in der PMBx. Sie kann aber später, je nach Kundenwunsch, auch in der Cloud geschehen. Je mehr Daten vorhanden sind, auch aus dem Betrieb bei Anwendern, desto genauer wird die Vorhersage: Lapp prüft nach den ersten Testläufen im hauseigenen Logistikzentrum die Anwendung von Machine-Learning-Ansätzen, um die Vorhersagequalität des Algorithmus zu steigern. Zukünftig soll es möglich sein, eine Restlebensdauer zu berechnen, die vom Bewegungsprofil der Leitung abhängig ist. Damit lässt sich der passende Austauschzeitpunkt planen.
Auf der Messe SPS 2019 hat Lapp das Predictive Maintenance-System in seinem FutureLab bereits erfolgreich vorgestellt und ist nun mit Interessenten und Pilotkunden im Gespräch, mit denen die Lösung in konkreten Anwendungen integriert wird. Im nächsten Schritt soll ein passendes Geschäftsmodell entwickelt werden. Ausgangspunkt für die Entwicklung des Systems war ein neuer Innovationsprozess bei Lapp: Innovation for Future. Damit möchte das Unternehmen auch radikale und disruptive Innovationen realisieren, für die zum Beispiel ein klassischer Stage-Gate-Prozess ungeeignet ist. Innovation for Future hat drei Voraussetzungen: Es muss eine technische Lösung vorliegen, man muss mit mindestens einem potenziellen Kunden sprechen und man muss ein Business Model Canvas erstellen. ik
Unter folgendem Link finden Sie ein Video zur Predictive-Maintenance-Box von Lapp:
Kontakt:
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Schulze-Delitzsch-Straße 25
70565 Stuttgart
Tel.: +49 (711) 78 38 – 01
Fax: +49 (711) 78 38 – 26 40
E-Mail: info@lappkabel.de
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