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Vorausschauende Wartung und Zustandsüberwachung für Waschanlagen

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IoT Use Case Podcast #88 - igus + CFL

In dieser Podcastfolge geht es um intelligente Sensorik für Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung in Zugwaschanlagen. Die luxemburgische Zuggesellschaft CFL hat erkannt, dass es für einen reibungslosen Betrieb ein Energiekettensystem braucht, das nicht nur zuverlässig im Hier und Jetzt funktioniert, sondern auch vorausschauend plant. Die Antwort wurde in den Polymer-Energieketten von igus gefunden.

Folge 88 auf einen Blick (und Klick):

  • [15:57] Herausforderungen, Potenziale und Status quo – So sieht der Use Case in der Praxis aus
  • [26:57] Ergebnisse, Geschäftsmodelle und Best Practices – So wird der Erfolg gemessen
  • [33:36] Lösungen, Angebote und Services – Ein Blick auf die eingesetzten Technologien

Zusammenfassung der Podcastfolge

Die Zugwaschanlage der staatlichen Eisenbahngesellschaft Luxemburgs (Abkürzung franz. CFL) reinigt täglich Züge des Nah- und Fernverkehrs in ihrer 200 Meter langen Waschhalle. Dabei kommen sogenannte Energieketten zum Einsatz, damit die Waschwagen auf beiden Seiten eines Zuges verfahren können. Diese Energieketten führen alle Schläuche und Leitungen für Energie, Druckluft, Wasser und Reinigungsmittel sicher hin und her. 

Störungen und Ausfälle dieser Ketten sind extrem kostspielig und führen zu Unterbrechungen im Betriebsablauf oder sogar zu Ausfällen der Anlage. Zugfahrten müssen verschoben werden oder fallen aus. 

In dieser Podcastfolge wird darüber gesprochen, wie bei CFL nun eine Lösung Anwendung findet, die diese Herausforderung meistert. Heute kommen Energieketten von igus zusammen mit intelligenter Sensorik zum Einsatz, die den Zustand der Anlage überwachen und diese vorausschauend warten.

Wie werden diese Ausfälle genau verhindert? Welche Bauteile waren schuld für den Ausfall? Wie und mit welchen Tools wurde das ganze Projekt angegangen? Und wie läuft es aktuell?

In Folge 88 des IoT Use Case Podcasts gibt es diese Antworten direkt vom CFL-Wartungsleiter Mike Feinen. Er erzählt, wie das Team ein Modernisierungsprogramm eingeleitet und zusammen mit ihrem gewählten Partner igus – hier vertreten durch Richard Habering, Head of Business Unit igus® smart plastics – umgesetzt haben. 

Smarte Lösungen zur Zustandsüberwachung und vorausschauenden Wartung – Produktlaufzeiten verlängern & Instandhaltungskosten – eine leistungsfähigere und umweltfreundlichere Waschanlage für Züge.

Podcast Interview

Hallo Richard und Mike! Schön, dass ihr heute mit dabei seid. Ich freue mich sehr, dass ihr da seid und herzlich willkommen zum IoT Use Case Podcast. Richard, wie geht es dir gerade und wo erreiche ich dich aktuell?

Richard

Mir geht es blendend und du erreichst mich ausnahmsweise mal in Köln, in der Fabrik, im Entwicklungsbüro.

Das ist eine Rarität, weil sonst bist du immer in den USA und sonst wo unterwegs.

Richard

Es gibt viel Kommunikationsbedarf und die Welt möchte gerne IoT lernen.

Mike, wie geht es dir? Wo erreiche ich dich gerade?

Mike

Mir geht es auch sehr gut. Ich habe mich zurückgezogen in unseren Versammlungsraum. Da ist es etwas ruhiger als im normalen Büro.

Aus meinen Worten, was ihr bei igus macht: Ihr kommt überall dort ins Spiel, wo es um Bewegungen in Industrieprozessen geht. Ihr seid Hersteller von Energie-Führungssystemen von kleinen bis großen Energieketten. Ich selber stand bereits neben einer riesigen Kette, die können unterschiedlichste Dimensionen annehmen.

Ihr bearbeitet aber auch Leitungen, Lineartechnik, Lagertechnik, Gleitlager, Kugellager und viel mehr. Dabei handelt es sich um sogenannte »verschleißarme Hochleistungspolymere«; ein wirklich spannender Bereich und Kerngeschäft. Ein Kölner Unternehmen, 188.000 Kunden aus über 80 Ländern aus der ganzen Welt und für 50 verschiedene Branchen bietet ihr das Ganze an!

Warum ich euer Segment total spannend finde ist, weil ihr seit einigen Jahren mit »Motion Plastics« den Weg geht und entwickelt sozusagen smarte Komponenten. Ihr nutzt die Daten dieser Komponenten und macht die Verschleißgrenzen nutzbar in Form von IoT-Services, verbessert die Komponenten in Richtung Zustandsüberwachung oder auch in Richtung vorausschauender Wartung.

Richard, was passiert in eurem Markt, dass ihr in die Richtung mit IoT gegangen seid?

Richard

Danke für die Vorstellung, das war hundertprozentig perfekt. Wir machen Hochleistungspolymere, Energieführungsketten, Leitungen, Kunststoff-Gleitlager.

Es gibt noch eine weitere Zahl, die an der Stelle interessant ist. Am 11.11. 2022 haben wir mit diesen Kunststoffprodukten 1 Milliarde Umsatz gemacht. Für eine Kölner Firma ist der 11.11. ganz speziell; klasse Geschichte! Wir »smart plastics«, ein sehr kleines Team, kümmern uns darum, wenn unsere Kunststoff Produkte mit dem Kunden kommunizieren. Für uns ist es nicht nur IoT, nicht nur Predictive Maintenance, sondern immer dann, wenn das Kunststoffprodukt, die Leitung, die Kette und auch das Lager, dem Kunden Informationen zum möglicherweise anstehenden Austausch liefert oder gerade etwas nicht geht, also mögliche Fehlfunktionen; das haben wir in der Abteilung smart plastics gebündelt. Das machen wir sowohl für die Energieführungen und die Kabel als auch für die Gleitlager.

Wir arbeiten mit Sensoren, zum größten Teil eigenentwickelte Sensoren und treffen damit in vielen Fällen in vielen der Anwendungsbereichen Vorhersagen zur Lebensdauer. Die wiederum alle basieren auf den seit vielen Jahren bei uns im Labor durchgeführten Untersuchungen und Messungen.

Kurz gesagt: Wir wissen schon länger, wie lange unsere Produkte halten, nun gibt es die passende Sensorik dazu und jetzt können wir das Ganze unseren Kunden präsentieren. Genauso wie sie heute kein Auto mehr kaufen kann ohne Informationssystem – wann das Auto in die Werkstatt soll, wenn unerwartete Störungen auftreten – das ist eine nach unserer Überzeugung und auch nach dem Feedback, was wir in den letzten vier Jahren von den Kunden bekommen haben eine Anforderung, die sich in den Industriebereich und in den Komponentenbereich, wie solche Kunststoffkomponenten weiter fortführt. Wir glauben, dass es in den nächsten fünf Jahren schwierig wird, Komponenten in industriellen Anwendungen zu verkaufen, ohne dass die eine Art von Konnektivität oder eine Art von Kommunikation haben. Das ist im Rahmen der gesamten Produktentwicklung und Digitalisierung; alles wird miteinander vernetzt, sodass man diese Informationen auch zur Verfügung stellen muss.

Kannst du uns einen Einblick geben, mit welchen Kunden ihr in diesem IoT-Segment speziell zusammenarbeitet? Sind es bestehende Kunden oder neue Kunden?

Richard

Es sind zum größten Teil bestehende Kunden. Wir versuchen mit der Möglichkeit im IoT-Bereich Konnektivität anzubieten und auch neue Kunden zu gewinnen. Aktuell sieht es so aus, dass die IoT-Lösungen, also die im Netz angebundenen Lösungen, schwerpunktmäßig im Hafenbereich, Container-Logistikbereich zu suchen sind und im Projektgeschäft. Große, schwere Anlagen, die über lange Wege verfahren werden, in Kombination mit der Tatsache, dass ein Ausfall ungewöhnlich hohe Kosten produzieren würde. Wie gesagt: Der Containerbereich, der Kranbereich, der Logistikbereich, Projekte, Bulk-Handling, aber auch die Industrie Automotive, also die Automobil-Produktion, wo jede Sekunde unerwarteter Produktionsstillstand gigantische Kosten verursacht. Da sind wir angesiedelt und da sind die Produkte online, wie auch offline im Einsatz.

Wie habt ihr euch kennengelernt? Wie ist das zustande gekommen mit euch beiden oder mit den zwei Firmen?

Mike

Wir haben von der CFL eine große Waschstraße, die 200 Meter lang ist. Da sind vier Waschportale beinhaltet und die haben Energieketten. Bei uns sind die Waschwagen mobil, und nicht der Zug, der da durchfährt; das ist eine geschlossene Halle. Wir hatten damals in den Jahren 2014 und 2015 ein paar größere Probleme mit der alten Kette, die ist immer wieder gerissen ist und wir waren dann auf der Suche nach einem neuen System und so kamen wir zu der Firma igus und so ist der Kontakt entstanden.

Was sind Use Cases, die ihr in diesem IoT-Feld bedient? Hast du ein paar Beispiele, was davon für euch im Fokus steht?

Richard

Use Cases sind im einfachsten Fall eine Zustandsüberwachung und eine Information an die Kundensteuerung, wenn Dinge aus dem Ruder laufen. Zum Beispiel wenn in einer Energieführungskette etwas im Weg liegt, etwas blockiert ist, dann reagieren unsere Systeme und sorgen dafür, dass durch eine schnelle Abschaltung, keine größeren Beschädigungen oder Totalausfälle entstehen. Das ist ein etabliertes System, das verkaufen wir seit vielen Jahren.

Weiterhin kommt die Lebensdauervorhersage: Über IoT-Technologien sind wir in der Lage, dem Kunden die Lebensdauer seiner Produkte bei angenommener weiterführender Nutzung – so wie der Kunde das System bisher genutzt hat – Prognosen zu geben, bis zu welchem Zeitpunkt ein risikoloser Betrieb möglich ist und ab welchem Zeitpunkt wir den Austausch des Systems empfehlen.

Dann gibt es noch online sowie offline die Möglichkeit, Predictive-Maintenance-Informationen zu geben. Das heißt, das System wird durch die erstgenannte Funktionalität in diversen Parametern überwacht. Sollten diese Parameter anfangen, aus dem Ruder zu laufen oder aus Bereichen zu laufen, geben wir dem Kunden frühzeitig Informationen: Achtung lieber Kunde, hier scheint sich etwas anzubahnen. Hier ist Handlungsbedarf angesagt, bitte mach eine Inspektion oder lass uns die Inspektion machen.

Der letzte Fall ist, dass wir dem Kunden auch für seine Anlagen dann, wenn es notwendig ist – bei großen Anlagen gibt es regelmäßige Wartungsintervalle –, Empfehlungen geben, wann die nächste Wartung ansteht. Und Zeitprognosen, sodass der Kunde für sowohl den Austausch als auch die Wartung in der Lage ist, vorauszuplanen. Vielleicht auch in Kombination mit anderen anstehenden Wartungsarbeiten, sodass man eine Produktionsmaschine gezielt aus der Produktion nimmt und dann mehrere Dinge gleichzeitig organisieren kann.

Danke für die Vorstellung! Welchen schauen wir uns heute im Detail an oder ist das eine Mischung aus verschiedensten Ausprägungen dieser Use Cases für den Case mit Mike?

Richard

Wir machen alle vier; wir haben die Limit-Überwachung, wir schalten ab, wenn zum Beispiel etwas in der Rinne liegt. Das kann im blödesten Fall ein Vogel sein, der da ist und nicht hingehört. Dann schalten wir ab und sorgen dafür, dass nichts passiert. Wir geben an der Zugwaschanlage auch Prognosen über die Lebensdauer des Produktes. Wir geben Informationen, wenn unerwartet Werte aus dem vorher festgelegten Rahmen laufen. Alle drei Komponenten haben wir hier realisiert.

Es geht um Waschstraßen und um Waschwannen. Was ist euer Kerngeschäft ist und vor allem, was eure Vision in Richtung Digitalisierung ist.

Mike

Was die CFL-Gruppe anbelangt, haben wir unser Kerngeschäft im Güterverkehr, im Bereich Infrastrukturmanagement und der größte Teil ist, dass wir Personentransport betreiben. Was meinen Bereich betrifft: Wir zuständig für die Innen- und Außenreinigung der Züge. Dazu gehört unsere große Waschstraße, wo wir die Wartung und Instandhaltung machen.

Was unsere Visionen anbelangt: Für mich ist die Digitalisierung sehr wichtig, weil ich die Daten von der Anlage gerne alle auf einen Blick hätte. Man muss sagen, das unsere eine der größten Waschstraßen ist, die es in Europa gibt. Mittlerweile, nachdem wir den Umbau mit der Energiekette hatten und nachdem wir dieses Jahr auch die ganze Steuerung erneuert haben, ist sie ebenfalls eine der modernsten in Europa geworden.

Richard

Wenn ich das als externe Person sagen darf, dann ist das extrem imposant. Da fährt ein 200 Meter langer, dreckiger Zug rein und nach ein paar Minuten fährt er komplett sauber da raus, das ist faszinierend.

Mike

Wir haben uns dieses Jahr stark verbessert, sodass wir einen 200 Meter Zug in 30 Minuten waschen können; vom Starten der Anlage, bis zum Schluss. Dazu muss man auch sagen, unsere Anlage ist eine der einzigen, die 100 % Recyclingwasser fährt.

Man muss sich das so vorstellen, dass ihr eine Waschhalle habt. In dieser Waschhalle fährt dieser Zug ein und da gibt es dann den Prozess, der Innen- und Außenreinigung. Das heißt, er fährt rein und dann gibt es einen Prozess, wie ihr das vor Ort reinigt. Versteht man das so richtig?

Mike

Die Außenreinigung ist nur die Waschhalle. Wir haben diese eine große Halle, die unterteilt mit verschiedenen Gleisen ist. Wir haben ein Gleis, sei es die Waschstraße, da wird außen gereinigt und auf den anderen beiden Gleisen kann dann innen gereinigt werden vom Personal.

Wann kommen die Energieketten ins Spiel?

Mike

Die Waschwagen sind verfahrbar. Das heißt, in unserem Fall bleibt die Maschine in der Halle stehen und die Waschwagen fahren die Maschine entlang zum Reinigen. Das heißt, wir haben vier Waschbereiche. Pro Waschbereich gibt es ein Waschportal mit zwei Waschwagen, und die können autonom den Zug entlang fahren. Oben sind sie an den Energieketten befestigt. In den Energieketten laufen alle Datenleitungen, Kabel oder Spannungsversorgungen, so wie auch alle Luftleitungen und natürlich auch Wasserleitungen, Schläuche.

Richard

Man kann sich das wie eine Waschanlage fürs Auto vorstellen, nur dass das Auto 200 Meter lang ist. Damit man nicht endlos lange warten muss, hat man acht Waschanlagen hintereinander gebaut, die den Zug abarbeiten.

Das heißt, dass ihr ein System habt, beziehungsweise auch diese Verfahrwege.

Des Weiteren unterliegen die Komponenten bestimmter Zustände; Nässe, Feuchtigkeit, da ist ständig Belastung in jeglicher Richtung, auch durch chemische Substanzen, die ihr da verwendet. Das ist ein Ökosystem, was da mal mit rein spielt von den Umgebungsbedingungen, oder?

Mike

Nässe schon, man muss aber sagen, dass als wir das System mit igus umgebaut haben, sind wir auf neutrale Reiniger umgestiegen. Das heißt, wir haben keine starken Chemikalien mehr, die wir einsetzen. Wir sind rein auf neutraler Basis, was auch für den Lack schonend ist.

Herausforderungen, Potenziale und Status quo – So sieht der Use Case in der Praxis aus [15:57]

Wenn es zum Stillstand kommt, dann sind das echte Kosten, die bei euch entstehen. Kannst du über eure Herausforderungen sprechen, warum ihr überhaupt in solche digitalen Lösungen gedacht habt?

Mike

Was wir festgestellt haben ist, dass das heutige Personal nicht mehr so verfügbar ist wie früher. Es müssen Kosten eingespart werden, das heißt, man muss mit weniger Personal die gleichen Arbeiten durchführen können. Darum muss die Anlage viel mehr überwacht sein. Die Anlage muss mehr Informationen liefern über den Zustand. Die Informationen, die dann von der Anlage geliefert werden, müssen klar sein, damit jeder damit zurecht kommt.

Wenn ein Fehler kommt, dass der Mitarbeiter sofort weiß, was zu tun ist und nicht lange etwas überprüfen muss. Die Anlage an sich sollte auch von der Ferne überwacht werden können. Das ist immer wichtiger, um schnell wieder in Betrieb gehen zu können oder zumindest den Zustand zu sehen.

Warum ist das wichtig? Mittlerweile haben wir Verträge, die laufen. Hier ist es notwendig, dass jede Maschine einmal im Monat oder sogar mehrfach gewaschen werden muss. Erfolgt dies nicht, müssen Strafen bezahlt werden. Darum ist es wichtig, dass die Stillstandszeiten von den Anlagen so gering wie möglich sind oder wenigstens die Anlage wieder schnell repariert werden kann.

Das ist ein 24/7 Betrieb, da darf im besten Fall kein Stillstand auftreten.

Mike

Wenigstens, dass vorher geplant werden kann, wann die Wartung durchgeführt wird. Da wir nur diese Anlage haben, ist es wichtig, dass sie in Betrieb bleibt.

Was wäre der Worst Case, was bei Kunden passieren kann mit eurer Kette? Was passiert, wenn beispielsweise eine Kette reißt?

Richard

Gerade hier hatten wir einen ziemlich witzigen Fall, der beschreibt das Thema gut. Die Anlage wurde zu Umbauarbeiten für vier oder fünf Wochen stillgelegt und bei der Inbetriebnahme finden wir in der Rinne, in der die Energiekette läuft, ein Vogelnest inklusive Nachwuchs. Ein Vogelnest ist eine massive Geschichte. Das heißt, dieses Vogelnest würde als Fremdkörper – es gibt noch andere Fremdkörper: Eis, Schnee – die Kunststoffenergiekette blockieren und im Zweifelsfalle zerstören, wenn man die Anlage nicht anhält.

Was noch gerne passiert ist, dass andere Gewerke zum Beispiel die Führungsrinne verbiegen oder im blödesten Fall ein Werkzeug vergessen. Das sind Worst Cases, wo wirklich schnelle Reaktion gefordert ist, wo unsere Kraftsensoren die Kräfte messen, die nötig sind, um die Kette zu bewegen. Wenn die über ein gewisses Limit ansteigen, dann wird die Steuerung informiert und dann wird in aller Regel abgeschaltet.

An diesen Notfallsensoren haben wir eine ganze Menge, um solche Dinge zu erkennen und schnell genug zu reagieren. Zusätzlich haben wir auch Sensoren für den Abrieb eingebaut, sodass wir aus der Anlage eine Rückmeldung über den wirklichen Zustand der Energiekette bekommen, den auch die verschleißt im Laufe dann; es geht hier um sich bewegenden Kunststoff! Mit dem Wissen um die Lebensdauergrenzen und die Rückinformation aus der Anlage über die Verschleißsensoren ist es möglich, diese Vorhersagen ziemlich präzise zu treffen und die notwendige Wartung zu planen.

Da sind wir schon genau beim Thema: den Daten, die im Endeffekt den Mehrwert bringen. Was sind das für Daten, die für dieses Projekt relevant sind?

Mike

Der Verschleiß ist auch wichtig. Warum ist der Verschleiß wichtig? Bereits dann, wenn Budget geplant wird, kann igus sagen, wir haben beispielsweise noch 20 %, dann müssen wir nächstes Jahr austauschen. Das heißt, man kann im folgenden Budget schon mit einplanen und hat keine böse Überraschung. Das schon mal sinnvoll eingeplant und jeder weiß, um was es geht.

Was noch wichtig ist: Wir messen auch die Temperatur mit in der Halle und über die Zyklen können sie auch herausfinden, wie viele Zyklen gemacht werden und daran ableiten, was die Lebenserwartung vermutlich sagt. Sagen wir mal zehn Jahre, dann wissen wir, was wir für kosten haben. Die Daten werden immer wieder angepasst, aber somit hat man bereits eine gute Aussage.

Wichtig ist, dass igus uns benachrichtigen kann, wann eine Wartung fällig ist. Nehmen wir mal an, dass wir zwei Wochen nicht waschen, dann ist auch weniger Verschleiß da und dann muss nicht alle drei Monate oder alle sechs Monate eine Wartung gemacht werden an der Kette, dann kann das gezielt geplant werden.

Richard

Wir haben schon einmal festgestellt, es ist ungefähr anderthalb Jahre her, da liefen Kraftwerte aus dem Ruder: Sollen wir mal nachschauen?

Mike

In dem Fall informiert igus uns, dass da ein Problem ist und sie würden gerne vorbeikommen.

Das sind dann auch Daten, die für Wartungszyklen relevant sind. Wahrscheinlich auch den Rückschluss auf diesen Abrieb oder physikalische Zusammenhänge eurer Materialien, oder?

Richard

Was die wirkliche Lebensdauer der Kette angeht, geht es hauptsächlich um den Abrieb an den aneinander reibenden Stellen. Es würde den Rahmen sprengen, alle Technologien hier im Detail zu erkennen, aber es ist eine Kombination. Wir messen zum einen den Abrieb in Millimetern, indem wir leitfähige Elemente in oder an das Kettenglied anbringen und man über den Abrieb elektrische Größen verändert. Wir messen aber auch den Abrieb und den Verschleißzustand über die eben erwähnten Kraftmessungen, weil auch das wieder Rückschlüsse auf den Zustand der Energiekette zulässt. Das ist ein Konglomerat aus Messen, Erfahrungen, Statistik und Umsätzen.

Was waren denn technologische Anforderungen, die ihr an die Lösung von igus gestellt habt? Hast du ein paar Beispiele, die euch da wichtig waren?

Mike

Wichtig war für uns auf jeden Fall, dass das neue System langlebiger ist. Die Ersatzteile sollten schnell verfügbar sein. Das war vorher nicht der Fall – hier mussten wir sehr lange auf Ersatzteile warten. Die Wartung sollte auch benutzerfreundlicher sein, weil wir diese Kette in sechs bis sieben Metern Höhe ersetzen müssen. Es sollte nicht zu kompliziert sein, das System aufzubauen. Dass es einfacher geht, wenn es repariert werden soll. Die Waschwagen sollen abgeschaltet werden, falls die Zugschubkräfte zu groß werden.

Nicht zu vergessen: Ein guter Kundensupport. Der Kontakt mit igus ist wirklich super, das klappt! Was man noch erwähnen kann, das ist der sogenannte »Schwimmende Mitnehmer«, die wir extra installiert haben, um Bewegungen am Waschmaschinen ausgleichen zu können, die die Ketten belasten können. igus hat uns extra einen konstruiert auf unsere Bedürfnisse und das funktioniert wirklich perfekt.

Richard

Wenn ich mich recht entsinne, war für dich auch wichtig, dass wir die ganzen Ergebnisse, also alles das, was die Sensorik misst, was die Auswertung ermittelt, in eurem System, im bestehenden »Siemens SPS Steuerungsumfeld« auch bei euch im System angezeigt wird. Das haben wir zumindest im zweiten Schritt hingekriegt. Anfänglich waren wir rein hundertprozentig online und im zweiten Schritt werden zusätzlich zur Onlinefunktionalität auch die Informationen in eurem System dargestellt und wir spielen das Ganze in die Steuerung ein, sodass da die Daten für euch abrufbar sind.

Mike

igus wird in Zukunft auch noch die Daten über die einzelnen Zyklen, die wir fahren bekommen, weil wir ein neues Messsystem aufgebaut haben, damit wir genau wissen, an welcher Position sich der Waschgang befindet. Diese Daten werden dann in nächster Zeit dann auch igus noch bekommen, damit sie die Zyklen haben, die die Kette durchläuft.

Richard

Wir haben im zweiten Schritt nachgerüstet: Das erste Flansch-Lager unten für eure Antriebsachse! Da gab es auch eine relativ interessante Konstellation. Wenn dieses Flansch-Lager, was nicht so lange gehalten hatte, wie ihr erwartet habt und kaputt ging, dann flog das gesamte Getriebe hoch, oder?

Mike

Das Getriebe ist uns nicht um die Ohren geflogen, aber das Getriebe hat schon Schaden genommen, ja. Deshalb haben wir die Idee gehabt mit igus so ein Lager auf langen Tests auszuprobieren und ich hoffe, dass wir in dem Fall weiterkommen, weil das auch wieder mit Wartung zu tun hat.

Die anderen Lager, die müssen alle paar Wochen mal geschmiert werden, das ist auch wieder aufwendig und somit hat man diesen Wartungspunkt etwas abgehakt. Zusätzlich könnte man auch über eine Elektronik den Zustand des Lagers überwachen. Man bekommt dann auch in dem Fall die Meldung, dass man aufpassen müsse und das Lager in nächster Zeit ersetzt werden müsse.

Richard

Wie lange braucht ihr für den Austausch von so einem Lager?

Mike

Bei eurem Lager geht das recht schnell, das ist eine Sache von ein paar Minuten. Bei den alten Lagern, weil das noch wirkliche Kugellager sind, wäre das wesentlich aufwendiger, diese zu ersetzen.

Ergebnisse, Geschäftsmodelle und Best Practices – So wird der Erfolg gemessen [26:57]

Wie sieht denn dafür genau die Lösung aus? Was habt ihr gemacht? Wie sieht die Lösung aus, die ihr dort hingestellt und wo ihr mit CFL zusammengearbeitet habt?

Richard

Wir haben die Kraftmessung, wir nennen sie DMS, also Dehnungsmessstreifen, Sensoren zwischen Mitnehmer, Arm und Kette montiert. Das ist integriert in diesen Schwimmenden Mitnehmer. Dann geht eine Leitung von diesem Sensor bis in den Schaltschrank. Im Schaltschrank sitzt ein Auswertemodul, welches erst mal nur die Condition-Monitoring-Funktionen übernimmt, nämlich über einen Öffner-Kontakt an die Steuerung angeschlossen ist; und wenn diese Kräfte überschritten sind, dann schaltet die Steuerung ab.

Dann haben wir ein zweites Gerät, einen kleinen Industriecomputer daneben gepackt. Der bekommt diese Kraftwerte auch übermittelt, hat aber zusätzlich noch einen Verschleißsensor, sowohl bei der Kette, wie bei dem Lager, wo eine Echtzeit-Rückmeldung von dem Produkt an dieses IoT-Gerät geliefert wird.

In diesem Gerät machen wir den gesamten vorausschauenden Part, also Lebensdauer, ungewöhnliche Betriebszustände, vorausschauende Wartung und Serviceplanung. Das wird zunächst »On Edge« generiert und kann von diesem Device, von diesem Industriecomputer, wahlweise ins Internet publiziert werden. Mike kann von extern, wenn eine Störung vorliegt, sich von zu Hause einwählen und sieht im Detail, was passiert ist, was anliegt oder was es zu verhindern gilt und/oder dieser Industriecomputer ist mit der lokalen Steuerung verbunden und übergibt diese Informationen, Abschaltung, Alarme, vorausschauende Informationen als Werte in die Steuerung, sodass sie auch im internen System angezeigt werden können.

Was mit minimalem Aufwand möglich wäre: Sollte sich Mike oder die CFL dazu entschließen, Cloud-basierte Wartungsmanagementsysteme oder SCADA oder MES-Systeme zu nutzen, dann ist es auch einfach, diese Daten als JSON via MQTT in Cloud-basierende-Lösungen zu überspielen.

Kurz die Inbetriebnahme: Das ist in sechs bis sieben Metern Höhe. Wie läuft denn die Inbetriebnahme? Richard, fahrt ihr hin mit einem Team, nehmt den Sensor, nehmt das Auswertungsmodul, nehmt den IPC im Schaltschrank, baut das alles auf oder ist das ein Zusammenspiel?

Richard

So haben wir es gemacht!

Mike

Wir hatten noch eine externe Firma, die haben die Energieketten aufgebaut mit Unterstützung von igus. Die ganze, restliche Inbetriebnahme haben wir zusammen durchgeführt.

Richard

Wobei das nur eine von beiden Möglichkeiten ist. Wir zielen schon darauf ab, die Produkte und die Systeme so vorzubereiten, dass sie in den allermeisten Fällen vom Kunden selber in Betrieb genommen werden und installiert werden können. Diese Installationsdienstleistung, Inbetriebnahme-Dienstleistung ist ein Service, den wir CFL angeboten haben.

Es gibt ein Auswertungsmodul On the Edge, also vor Ort und ein Teil, der dann auch woanders laufen kann. Wie funktioniert die Datenanalyse? Einerseits seid ihr der Experte für eure Komponenten, aber wie bekommt ihr am Ende das raus, dass du, Mike, sagst, wo die Wartung fällig ist? Wie funktioniert diese Analyse der Daten?

Richard

Wir konfigurieren das Gesamtsystem bei der Energiekette. Die Leitungen, wir kennen das Gewicht, wir kennen die Verfahrwege, wir kennen die dynamischen Parameter und diese berechnen wir mit unseren Online-Tools, beziehungsweise mit den Algorithmen unserer wirklich für jeden zugänglichen Online-Tools und berechnen die voraussichtliche, theoretische Lebensdauer dieses Systems, wenn alles in Ordnung ist und keine unerwarteten Dinge passieren.

Dieses Modell kopieren wir auf das lokale Gerät und arbeiten damit. Dann wird bei der Inbetriebnahme das tatsächliche Bewegungsprofil ermittelt und aus dem Bewegungsprofil die wahrscheinliche, theoretische Lebensdauer vorher berechnet. Dann kommen die Sensoren zum Einsatz und stellen fest, ob die Realität von der theoretischen Berechnung abweicht, ob die Belastungen stärker oder weniger sind und passt so die Lebensdauer-Prognose an die Realität an. Der Betrieb kann offline erfolgen, aber das Setup und das Installieren und das Nutzen unserer bekannten Algorithmen, basierend auf 30 Jahre Laborerfahrung und unzähligen Kundenanwendungen, das erfolgt beim Aufsetzen des Systems online.

Mike, du erhältst dann diese Informationen und igus gibt dir dann die Info und eine Empfehlung, dass potenziell eine Wartung ansteht. Oder was sind so die Infos, die bei dir dann ankommen am Ende?

Mike

Als erstens kommen die Infos schon von der Anlage. Ich bekomme dann E-Mails von dem System selbst. Hier hört man oft, wo die Kräfte zu hoch sind oder wenn etwas ausgefallen ist. Dann natürlich auch igus, die sehen, wenn etwas passiert ist. Hier sind wir in engem Kontakt mit der Wartung.

Lösungen, Angebote und Services – Ein Blick auf die eingesetzten Technologien [33:36]

Was ist der Business Case eurer Kunden? Du hattest gesagt, es geht auch um Stillstände, die reduziert werden müssen. Was ist hier das Ziel von igus-Seite für den Business Case?

Richard

Das Ziel ist erst mal relativ simpel: igus unersetzlich zu machen. Das hört sich arrogant an, aber genau darum geht es. Diesen Service bieten wir unseren Kunden an. Wir haben keinen Business Case im Sinne von »Pay per use or Subscription«. Wir verkaufen das Produkt, wir verkaufen die Hardware, da sind auch Softwarekosten integriert als einmaligen Bereich.

Und wir generieren die Umsätze unserer Serviceleute, wenn Dinge anstehen und zu tun sind, seien es unerwartete Reparaturen, Wartungen oder aber auch in ferner Zukunft den Austausch dieser Anlage. Wir generieren damit das neue Geschäft basierend auf den Daten, bevor für den Kundenausfall Kosten entstehen.

Mike, was ist der Business Case aus eurer Seite?

Mike

Bei uns ist der Fokus darauf, dass die Anlage keine Stillstandszeiten hat, weil das immer mit Kosten verbunden ist. Für uns ist das wichtig, weil die Kunden saubere Züge haben wollen und sie können nur saubere zu bekommen, wenn die Anlage auch läuft. Durch die Verträge, die wir unterzeichnet haben, sind wir vertraglich gebunden, die Züge in einem gewissen Abstand zu reinigen. Dies muss erfolgen, sonst kostet das der Firma oder dem Betrieb eine Strafe, die bezahlt werden muss.

Was sind Erfahrungen aus dem Projekt? Siehst du irgendwo Fallstricke, die du gerne teilen möchtest?

Mike

Ich habe häufiger schon die Erfahrung gemacht, wenn man so eine Zusammenarbeit eingeht und im engen Kontakt wie bei uns in igus Fall, dann hat das definitiv seine Vorteile. Hier haben wir das Projekt an sich von Anfang an und den Fokus auf aufgetretene Probleme gelegt. Wo lagen die Probleme? Warum hatten wir so große Probleme mit den Ketten?

Sowas haben wir ausgearbeitet, um dann zum Schluss die perfekte Lösung in dem Fall herauszufinden. Das ist ja jetzt schon seit 2015 in Betrieb; wir hatten am Anfang noch ein Problem, dass mal eine Kette abgerissen ist, weil das System nicht abgeschaltet hat. Das war mehr eine Einstellungssache, aus der wir gelernt haben. Seitdem alles ordnungsgemäß eingestellt ist und auf die Anlage angepasst ist, hatten wir keine Probleme mehr. Es hat uns sehr viel Zeit eingespart und die Arbeit macht auch mehr Spaß.

Da scheint auch jemand mit richtig Kompetenz vor Ort gewesen zu sein. Man muss man überhaupt erst mal darauf kommen, diese Business Cases für euch auszuarbeiten und da wirklich reinzugehen. Das ist ein Prozess, den man eng begleiten muss. Ich weiß nicht, Richard, ob du das persönlich warst oder jemand von igus, aber das klingt nach einem richtig coolen Projekt, und das klingt wirklich schön.

Mike

Das kann immer nur im Team funktionieren! Nicht jeder kann alles wissen. Es kommt auf Erfahrungen an, jeder hat seine Erfahrungen schon gemacht und man muss die Erfahrungen bündeln, um zu einem guten Ergebnis zu kommen.

Mike, ihr aus der Praxis kennt eure Prozesse und Richard, ihr von der Komponentenseite und so kann am Ende alles perfekt funktionieren.

Richard

Noch einen abschließenden Punkt zum Thema Erfahrung: Wir haben an dem Projekt CFL wahnsinnig viel gelernt. Wir sind gestartet, wie viele IoT-Projekte, Sensor-Datenaggregator hoch in die Cloud und wir starteten alles in der Cloud mit Data Analytics, Predictive AI und solchen Dingen und am Ende stellte sich heraus, alles in die Cloud hochzuladen, ist ein ungeheure Menge an Datenvolumen und benötigt unter anderem 24/7 eine stabile Internetverbindung.

Wir haben von uns aus die zweite Generation installiert, wo der gesamte Verarbeitungsprozess lokal abläuft; Datensparsamkeit war an der Stelle ein riesengroßes Thema. Auch Funktionalität ohne Internet; Internet ist an der Stelle wichtig für die Berechnungen, aber für den täglichen Betrieb nicht mehr wichtig. Wir können die Daten und das machen wir auch in dem Falle, im Internet wieder zur Verfügung stellen.

2018 sind wir offiziell gestartet mit smart plastics. Die Zusammenarbeit hier mit CFL war wirklich genial. Wir haben so viel in diesem Projekt gelernt, dass von unserer Seite sehr viel Bereitschaft vorhanden ist weiterzuentwickeln. Wir sind Mike und der Firma CFL an der Stelle wirklich dankbar, dass sie uns am Anfang unterstützt und dran geglaubt haben. Wir haben das System und es läuft mittlerweile richtig rund und macht einen Heidenspaß.

Das war ein schönes Schlusswort für heute. Vielen Dank für die Zusammenfassung des Projekts.

Für heute so weit vielen Dank für diese Projektvorstellung. Auf was dürfen wir jedoch noch in Zukunft gespannt sein?

Richard

Grundsätzlich werden wir alle Produkte smart machen, sie werden mit dem Kunden kommunizieren. Was für mich der Fokus in 2023 und 2024 ist die Datensparsamkeit, es einfacher machen und auch günstiger machen. Es ist vielleicht nicht Industrie 4.0, aber es ist Industrie 3,8, wenn ein Gleitlager dem Kunden über eine rote oder eine grüne Leuchtdiode Bescheid sagt, wann es ausgetauscht werden muss, als einfachstes. Als weiteres, möchte ich viele Anlagen ohne Aufpreis für den Kunden die Möglichkeit zu geben, optional online zu gehen und online auch diese Informationen bereitzustellen. Es wird in Richtung der kleinere Sensoren gehen, günstigere Sensoren, einfachere Sensoren und auch Elektronik zu reduzieren, um sich auf das Wesentliche zu konzentrieren.

An vielen Stellen sind wir etwas Oversized unterwegs. Für das Massengeschäft wird es viele Neuerungen geben, unter anderem auch freitragende Energieketten, kurze Verfahrwege, wo eine Energiekette nur noch wenige 100 € kostet. Da kann man nicht 5 bis 10.000 € an IoT-Kosten und an Hardware investieren.

Es wird alles einfacher, schneller und günstiger. Das ist die Prämisse für 2023, für alle unsere Produkte, egal ob es ein drei Millimeter großes Kugellager oder ein 900 Meter Verfahrweg in einem Kohleförderer ist, das spielt keine Rolle.

Ihr habt alle Use Cases online, ich verlinke das entsprechend.

Herzlichen Dank Mike, persönlich an dich, dass du über das Projekt erzählt hast. Vielen Dank, dass du heute mit dabei warst und Richard auch einen herzlichen Dank an dich, dass du von igus heute mit dabei warst. Ich wünsche euch noch eine schöne Restwoche!

Richard

Es kommen auch noch viele Messen, hier ist jeder immer herzlich willkommen! Bis dann!

Für Rückfragen stehe ich Ihnen gern zur Verfügung.

Questions? - Ing. Madeleine Mickeleit

Ing. Madeleine Mickeleit

Host & Geschäftsführerin
IoT Use Case Podcast