Innovation mit Instandhaltung 4.0
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Innovation mit Instandhaltung 4.0 Enterprise 4.0 – Lerngruppe „Predictive Maintenance“
St. Pölten, 06.06.2016
Georg Güntner
Instandhaltung der Zukunft
Quelle: BOSCH SI. „Predictive Maintenance with the Service Portal. The Intelligent Way to Maximize Machine Availability” - http://bit.ly/1vCe2Vd
2 07.06.2016 Instandhaltung 4.0
„Die technischen Dinge in der Instandhaltung 4.0 sind
gelöst. Was wir als Menschen noch nicht schaffen ist die
Technologie so zu nutzen, dass wir damit arbeiten können.“
„The technical issues of maintenance 4.0 have been
solved. What we did not manage properly yet is to utilize
the technologies in such a way that people are able to work
with them.“
An expert in an interview during the qualitative analysis phase – April 2014
Instandhaltung 4.0: Eine Frage der Technologie?
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 3
Wer ist der Instandhalter von morgen?
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 4
Quelle: Ingo Busch, verlag moderne industrie GmbH © fotolia.com
„Equipment Engineer“
Instandhaltung 4.0
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 5
Forschungsthemen
Industrial Internet of Things
Produktionsmittel, Produkte und
Prozesse im (Industrial) Internet
of Things
Instandhaltung 4.0
Informationstechnische
Modellierung von Sensorik,
Assets (Anlagen, Maschinen,
technischen Plätzen),
Produkten und Prozessen
Technologie-Stacks und
Architekturen für Industrial
Internet Systems
Geschäftsmodelle für Industrie
4.0
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 6
Mitglied bei: EFFRA, AIOTI, ECSEL, Forschung Austria, Plattform Industrie 4.0, Digital Networked Data,
Maintenance Competence Center, IoT-Group Salzburg (u.a.)
Eckdaten des Projekts „Instandhaltung 4.0“
Projektbezeichnung: Instandhaltung 4.0
(Akronym: IH40)
http://instandhaltung40.salzburgresearch.at/ (Projekt-Website)
[email protected] (e-Mail-Adresse)
Förderprogramm: „Produktion für die Zukunft“
Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG)
Projektpartner
Salzburg Research (Salzburg): Koordinator
dankl+partner (Wals)
Messfeld (Klagenfurt)
Bilfinger Chemserv (Linz)
Laufzeit
01.02.2014 bis 30.04.2015
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Instandhaltung 4.0: Projektberichte
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 8
Okt. 2014
• Bericht über Bedürfnisse, Anforderungen und Trends in der Instandhaltung
Jan. 2015
• Szenarien der Instandhaltung 4.0
Mai 2015
• Forschungs- und Entwicklungs-Roadmap für Instandhaltung 4.0
• inkl. Technologie- und Forschungs-Radar
„Instandhaltung 4.0“ in der Fach-Presse
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 10
Instandhaltung 4.0 auf russisch
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 11
Bedürfnisse und Trends in der Instandhaltung
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 12
Bedürfnisse und Trends
Instandhaltungsstrategien: heute und morgen
Die Instandhaltungsstrategien der
Zukunft sind zustandsorientiert
und voraussagend
Verfahren des Condition
Monitorings (basierend auf
intelligenter Sensorik) und des
Data Minings unterstützen die
prädiktive Instandhaltung und
tragen zur Vermeidung von
Produktionsausfällen bei
Die richtige Wahl des
Strategiemix bleibt in der
Instandhaltung weiterhin
entscheidend (Risiko-Analysen)
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Die Herausforderungen: nicht-technische überwiegen
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Abb. aus der Umfrage zur Zukunft der Instandhaltung
Stand und Ausblick auf Projektvorhaben:
Die Zukunft der Instandhaltung ist mobil
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Kompetenzprofile: heute und morgen
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 16
Antworten auf die Frage nach der Wichtigkeit von
Weiterbildungsmöglichkeiten im Bereich
Instandhaltung und Anlagenmanagement
Kompetenzen wie Steuertechnik, Datenanalyse und Programmieren (Instandhaltung 4.0 relevante
Fähigkeiten) nehmen in den kommenden fünf Jahren an Bedeutung für die Instandhaltung zu,
während klassische Kompetenzen wie Mechanik, Pneumatik und Schweißtechnik abnehmen
werden.
Bedürfnisse bei der Kompetenzentwicklung
Miteinander sprechen ist zu wenig
Den größten Bedarf im Bereich der
Kompetenzen sehen die
TeilnehmerInnen der Umfrage im
Bereich der (fachübergreifenden)
Kommunikationskompetenz
zwischen Technikern und Nicht-
Technikern
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 17
Quelle: www.weiterbildungsmarkt.at/magazin/kommunikation-der-technik-
herausforderungen-fuer-die-instandhaltung-im-vierten-industriellen-zeitalter/ Quelle: http://business24.ch/
Spannungsfelder der Instandhaltung 4.0
Mensch – Technik – Organisation Beobachtungen und Konsequenzen
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Nicht-technische Herausforderungen
überwiegen
Nutzung der Technologien ermöglichen
Qualifikation und Tätigkeitsprofil der
Instandhalter/-innen ändern sich: von
manuellen hin zu steuerungstechnischen
Prozessen (aber: die manuellen Prozesse
bleiben natürlich weiterhin)
Generationenwechsel
Neue Technologien aus dem Internet der
Dinge und Services
Instandhaltung als Teil des
Wertschöpfungsprozess (nicht als
Kostenfaktor)
Die Instandhaltung der Zukunft ist mobil
Beherrschung der Komplexität der Systeme
Mix der Instandhaltungsstrategien
Mix an internen und externen Leistungen
Szenarien
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Zukunftsszenarien
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Daten als
strategische
Ressource
Innerbetriebli-
cher Stellenwert
der IH
Umsetzung
von IH4.0
Menschen &
Kompetenzen
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 21
Thema: Daten als strategische Ressource
IST-Stand
Der Stellenwert der Anlagendaten in der
Instandhaltung wird in Zukunft zunehmen.
Die wichtigsten Branchenteilnehmer
(Anlagenbetreiber & Produktion;
Maschinenhersteller und Instandhaltung-
Dienstleister) werden versuchen, die Daten
von Anlagen als strategische Ressource
für sich zu sichern.
Die entsprechenden Szenarien betreffen
daher die Frage, wie diese strategische
Ressource unter den wichtigsten
Teilnehmern verteilt sein wird.
Die Frage ist: Wer hat in Zukunft die
Instandhaltungsrelevanten Anlagendaten?
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 22
Thema: Daten als strategische Ressource
Szenarien
Szenario 9:
Daten als verteilte
Ressource
Szenario 7:
Maschinenhersteller
haben die Daten
Szenario 8:
Anlagenbetreiber
haben die Daten
Maschinenhersteller werden in
Zukunft bestrebt sein, die Daten
von Anlagen für sich zu sichern,
anstatt diese ihren Kunden zur
Verfügung zu stellen. Sie
werden aufbauend auf den
Anlagendaten Services (z.B. für
Anlagenbetreiber) anbieten oder
aber neue Geschäftsmodelle
umsetzen wollen.
Zugang zu Anlagendaten (z.B. über
eine Schnittstelle) wird immer mehr
zu einem Kaufkriterium bei der
Anschaffung von Anlagen.
Zusätzlich generieren
Anlagenbetreiber weitere (z.B.
Umfeld-)Daten. Damit sichern sie
sich einen eigenen Datenschatz für
strategische Entscheidungen über
die Anlagen, der sie von externen
Playern unabhängig macht.
Da die Anlagendaten an
verschiedenen Orten entstehen
bzw. generiert und ausgewertet
werden, kommen verschiedene
Player nicht umhin als die Daten
untereinander zu teilen und
gemeinsam zu nutzen. Nur so
kann aus unterschiedlichen
Dateninseln ein gemeinsames
Datenbild erzeugt werden. Nur so
können die Daten nutzbringend
für alle Player
(Maschinenhersteller,
Anlagenbetreiber, Dienstleister)
ausgewertet werden.
Wahrscheinlich Möglich Möglich
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 23
Eintrittswahr-
scheinlichkeit Auswirkungen Zeitpunkt
Szenario 3:
Daten als
verteilte
Ressource
Szenario 1:
Maschinenher-
steller haben
die Daten
Szenario 2:
Anlagen-
betreiber
haben die
Daten
Szenarien Wichtigste Experten-Zitate
Thema: Daten als strategische Ressource
Experteneinschätzung von Szenarien
• Die grundsätzliche Einstellung zum Teilen von
Daten muss sich ändern (‚win-win’).
• Vertrauen ist eine wichtige Voraussetzung für die
verteilten Daten. Dort wo man Partnerschaften
entwickelt, wird es Auswirkungen geben.
• Hersteller werden viel mehr über den Gebrauch
der Maschinen wissen und die Maschinen
besser optimieren können.
Rele-
vanz-
Faktor
Möglich
(3,5)
Groß
3,5
In 4-6 Jahren
2,0 12,4
Wahrschein-
lich (3,8)
Groß
3,9
In 4-6 Jahren
1,7
14,7
Möglich
(3,2)
Groß
4,4
In 7-9 Jahren
2,6
13,9
• Anlagenbetreiber verfügen bereits über viele
Daten, nutzen sie aber kaum.
• Einer muss die Datenflut kanalisieren um den
Überblick zu behalten. Aus meiner Sicht der
Anlagenbetreiber.
• Anlagenbetreiber mit unterschiedlichen
Lieferanten sind auf die Daten der
Maschinenhersteller angewiesen.
• Nur dieses Szenario wird ordentlich funktionieren.
Um die Daten als strategische Ressource zu
nutzen, müssen sie geteilt werden.
• Professionelle Instandhalter werden die verteilten
Daten nutzen.
• Die gemeinsame Nutzung der Daten kann die
Weiterentwicklung zum Nutzen von Anlagen-
hersteller und -Betreiber massiv begünstigen.
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 24
Thema: Daten als strategische Ressource
Handlungsempfehlungen (1)
Data-Sharing-Pilotprojekte ins Leben rufen und Erfahrungen
sammeln
Innerbetrieblich lernen und “Systeme einführen bei denen verschiedene
Abteilungen zentral auf Daten zugreifen können. (Verfahrenstechnik, EMSR,
Instandhaltung).“ Um dann auch betriebsübergreifend richtig handeln zu
können.
Wissen (Best-Practice) aufbauen, wie man Daten vorteilhaft teilen
kann
Es muss eine Wissensbasis zur Orientierung von Stakeholdern aufgebaut
werden: „Es braucht gute Beispiele der gemeinsamen Datennutzung und
Mechanismen, die transparent abgrenzen, was geteilt wird und was nicht.“
Ebenso können die Informationen genutzt werden, um das Bewusstsein bei
Betreibern und Maschinenhersteller für die Teilung von Daten zu erhöhen.
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 25
Thema: Daten als strategische Ressource
Handlungsempfehlungen (2)
Regeln entwickeln, wie man Daten sicher teilen kann
Darauf aufbauend können dann nicht nur „Kontrollmechanismen für die
nachvollziehbare Abgrenzung von geteilten und ungeteilten Daten“ leichter
entwickelt werden. Solche Regeln können z.B. gemeinsam entwickelt werden,
wie ein Experte anregt: „Gemeinsame Entwicklung von Abnutzungs-/
Beanspruchungs-/ Zustandsmodellen.“
Internet of Things
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Internet of Things
Instandhaltung und das Internet der Dinge
Möglich, aber:
Haben Sie schon einmal von MQTT, AMQP,
CoAP, 6LoWPAN gehört?
Wen holt Ihr Instandhaltungsleiter, wenn Ihre
Maschine einen Virus hat?
Kennen Sie die Geschichte vom „roten
Teppich“?
Potenziale des IoT in der Instandhaltung
Breitere Verwendung der voraussagenden
Instandhaltung (Predictive Maintenance)
Datenanalyse in Echtzeit
Aktuelle und präzise Performance-Metriken
Automatische Software Upgrades
Vorschläge für IH-Aktivitäten (UBM, CBM)
Ersatzteilplanung und Inventarkontrolle
Instandhaltung für „abgelegene Assets“
… u.a. …
Nach: www.reliableplant.com/Read/29962/internet-improve-maintenance
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„Die technischen Dinge in der Instand-
haltung 4.0 sind gelöst. Was wir als
Menschen noch nicht schaffen ist die
Technologie so zu nutzen, dass wir
damit arbeiten können.“
(Zitat aus einem Experteninterview in
„Instandhaltung 4.0“)
IoT in der Industrie
28
Intelligente Logistik: Solar-betriebene
Mülleimer, die historische Daten speichern, über
GSM ihren aktuellen Füllstand kommunizieren
Assistenzsysteme für MitarbeiterInnen in der
Produktion (virtuelle Realität)
Source: http://www.nuveon.de
Vernetzte Produkte ermöglichen zuverlässige
Rückmeldungen über die Nutzung und das
Nutzungsverhalten: neue Geschäftsmodelle
(Service, Ersatzteilmanagement, etc.)
Dezentrale Intelligenz in der Fertigung
Füllstands-Information auf Behälterebene
Component-level Technology
Source: http://www.wuerth-industrie.com/
Source: http://www.bigbelly.com/solutions/stations/smartbelly
07.06.2016 Instandhaltung 4.0
IoT in der Instandhaltung
29
Condition Monitoring: Die Erfassung von
Umgebungsparametern ermöglicht die Überwachung
der Zustände und Analyse von Zusammenhängen
Source: http://www.evolaris.net/
Anbinden und Sammeln von Sensor-,
Maschinendaten: Internet-basierte
Kommunikationsprotokolle, Cloud-Services, usw.
Source: https://linemetrics.com/
Assistenzsysteme für MitarbeiterInnen in der
Instandhaltung (Wartungsanweisungen,
Handbücher, usw.)
Source: http://www.parstream.com http://www.envisioncn.com/
Source: http://www.messfeld.com/
Predictive Maintenance: Erfassung von Sensor-
Datenströmen in Echtzeit, Big-Data-Analyse,
Planung von Instandhaltungsmaßnahmen, usw.
07.06.2016 Instandhaltung 4.0
Predictive Maintenance
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 30
Predictive Maintenance
Szenario: Predictive Maintenance
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 31
Quelle: http://blog.eoda.de/2013/06/03/predictive-maintenance/
Beispiel: Cyber Physical Sensors
sensOsurf
Startup an der Universität Bremen. Die Wurzeln gehen auf ein
Forschungsprojekt des Instituts für
Mikrosensoren, -aktoren und -systeme
(IMSAS) für sensorische Lager zurück.
www.sensosurf.de
Prinzipien „Cyber Physical Sensors“: bauteilintegrierte
Sensoren
Die Hardware übernimmt die Datenerfassung
und Kommunikation.
Die Software übernimmt – serverbasiert – die
Interpretation der Daten.
Information as a Service: webbasierter
Zugriff
Darauf aufbauend: neue Dienstleistungen
anzubieten und neue Geschäftsfelder
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 32
Quelle: sensOsurf – www.sensosurf.se (DE)
Image: © sensOsurf
Use Case: Predictive Maintenance
Benefits of IoT Analytics for Renewable Energy:
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 33
Envision Energy is one of the world’s ten largest wind turbine companies and the largest Chinese offshore wind turbine supplier.
Predictive Maintenance: Envision’s sensor technology checks for any irregularities in operational performance for their 20,000 wind turbines, which allows them to predict potential failures before they happen. They match real-time data against historical data to determine which parts need adjustments or replacements, significantly reducing downtime.
Envision uses the ParStream IoT analytics platform to continuously import and store large amounts of real-time sensor data with the ability run fast and flexible queries. They also wanted the ability to run queries at any given time, whether in their own data center, in the cloud, or in customer locations. (handling of > 20 TB, high ingestion rates, immediate analysis, minimizing latency)
Image: © Envision Energy (http://www.envisioncn.com)
Source: ParStream Industry Case Study “The Benefits of IoT
Analytics for Renewable Energy” (www.parstream.com)
Advanced Service Concepts:
HAGLEITNER SenseMANAGEMENT
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 34
Quelle: HAGLEITNER „senseMANAGEMENT” - https://youtu.be/eQysQLxjlTI (DE)
Image: © HAGLEITNER
Giving cities a lift with the Internet of Things
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 36
Quelle: ThyssenKrupp/ Microsoft “Giving cities a lift with the Internet of Things” - https://youtu.be/SGXTWLQ76jI
Image: © Microsoft (http://blogs.microsoft.com/firehose/2014/07/16/the-internet-of-things-gives-the-worlds-cities-a-major-lift/)
„Querdenken“
Von anderen „Instandhaltungs-
Szenarien“ lernen Von Consumer-Anwendungen lernen
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 38
Roadmap der Instandhaltung 4.0
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 39
Roadmap der Instandhaltung 4.0
Zusammenfassung
Gibt es einen Weg aus dem „Dschungel der
Standards”?
“Maintenance by Design“: Frühzeitige
Einbeziehung von instandhaltungsrelevanten
Überlegungen im vernetzten Produktions-prozess
(vgl. Auch Ansätze wie TPM, TAM, LCM usw.)
Gibt es ein digitales Pendant zum
“Maschinenflüsterer”?
Training und Ausbildung: Dokumentation,
Management und Erweiterung des Wissens in den
Instandhaltungsteams
Definition von Regeln und Prozessen zum
Management, Transfer und Teilen von Daten („Data
Sharing Economy“)
Gewinnung von Information und
(handlungsweisendem) Wissen aus den Daten
(Analytik, Added Value)!
Mit kleinen Schritten starten – wichtig ist jedoch:
zu starten! (z.B. Condition Monitoring)
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 40
Maintenance Competence Center
Anlaufstelle für anwendungsorientierte
Forschungs-, Entwicklungs-,
Innovations- und Ausbildungsfragen in
der Instandhaltung
Virtuelles Kompetenzzentrum vereint
Kompetenzen von
führenden wissenschaftlichen Einrichtungen
Technologie- und Service-Providern
Beratungsunternehmen
Produktions- und Fertigungsbetriebe
Die operative Umsetzung von
Innovationsthemen und
Forschungsfragen erfolgt in
Forschungs- und Entwicklungsprojekten
www.maintenance-competence-center.at
07.06.2016 Instandhaltung 4.0 41
Bereits aktiv dabei:
42
DI Georg Güntner
Salzburg Research Forschungsgesellschaft m.b.H.
Internet of Things | Industrial Internet
Jakob-Haringer-Straße 5/3 | Salzburg, Austria
Tel. +43 662 2288-401 | Fax +43 662 2288-222
Besuchen Sie uns auf www.maintenance-competence-center.at
instandhaltung40.salzburgresearch.at
Georg Güntner ist Leiter des Themenfelds Industrial Internet und Senior Researcher bei der Salzburg
Research Forschungsgesellschaft. Die Schwerpunkte seiner Forschungstätigkeit liegen im Bereich der
Begleit- und Akzeptanzforschung von Internet-Technologien und des Internets der Dinge in Produktions- und
Instandhaltungsunternehmen, sowie im Bereich der semantischen Technologien, Wissensrepräsentation und
Enterprise Information Integration. Er leitete das Sondierungsprojekt „Instandhaltung 4.0“ bei Salzburg
Research.
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