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Predictive Maintenance ist wie ein Gefühl „hole – in – one“

Über Prediktive Maintenance und der Digitalisierung das Energiemanagement optimieren und die besten Energiepreise nutzen

Predictive Maintenance die Nr 1

Predictive Maintenance hat das meiste zusätzlich nutzbare Potential für die Energiewirtschaft

Die fortschrittlichste Technologie aller Instandhaltungsstrategien ist mit Abstand die Predictive Maintenance-Strategie. Hierbei handelt es sich um eine vorbeugende, zustandsorientierte und vorausschauende Strategie. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass sie kontinuierlich sogenannte Zustands- oder Diagnosemerkmale von Maschinenparameter aufzeichnet und im Sinne einer Vorausschau beurteilt, wie viel Nutzungseinheiten die Maschine noch durchlaufen kann, bevor sie wieder gewartet werden muss. Nutzungseinheiten sind z.B. Anzahl von Zyklen, Anzahl der Betriebsstunden, Anzahl der Kilometer etc.

Jede Instandhaltungsstrategie hat verschiedene Vor- und Nachteile bei ihrem Einsatz in einer Anlage oder Maschine. Vergleicht man die unterschiedlichen Strategien, so wird Predictive Maintenance vorzugsweise dort eingesetzt, wo die Anlagen, bezogen auf Ihre Produktionsmengen, kritisch sind oder einen hohen Verkettungsgrad aufweisen. Kritisch sind die Anlagen immer dann, wenn es durch längere oder zu viele Ausfälle zu Lieferschwierigkeiten kommt. Ein hoher Verkettungsgrad kommt dann zum Tragen, wenn durch einen Maschinenausfall weitere Maschinen zum Stillstand kommen.

Über die Vorausschau der absehbaren Verfügbarkeiten können die Maßnahmen für Instandhaltungstätigkeiten mit der Produktions- und Instandhaltungsplanung sorgfältig abgestimmt und vorbereitet werden.

Vergleicht man nun alle Kosten der Aufwände in Produktion und der Instandhaltung mit den möglichen Kosten bei Produktionsausfällen, so ist die Instandhaltungsstrategie Predictive Maintenance die Strategie, mit den geringsten Kosten und der höchstmöglichen Verfügbarkeit der Anlagen.

Gleichzeitig optimiert Predictive Mainetnance die sogenannten Abnutzungsvorräte und verlängert damit die Abstände zu den jeweiligen Instandhaltungsmaßnahmen. Abnutzungsvorräte sind Verschleißvorräte die einem Ersatzteil (Bauteil) innewohnen. Die Dicke von Bremsbelägen sind z.B. Verschleiß- oder Abnutzungsvorräte.

Bei der kontinuierlichen Aufzeichnung von Abnutzungsvorräten spricht man von Condition Monitoring. Das Condition Monitoring, also das Aufzeichnen von Diagnosemerkmalen und dessen Auswertung, ist der erste Schritt zur Digitalisierung von einem Unternehmen. Ein weiterer sinnvoller Schritt parallel hierzu, ist die Digitalisierung von Ersatzteilen. Siehe hierzu meinen Blogbeitrag.
Beide digitalisierten Betriebsdaten geben einem die wichtigsten Informationen in den Lebensphasen einer Anlage/Maschine. Diese sind u.a.:

  • Die noch vorhandenen Nutzungseinheiten bis zur nächsten notwendigen Wartung.
  • Das Vorhandensein der für die Wartung notwendigen Ersatzteile. Hierbei können durch die vorausschauende Strategie die Dispositionsverfahren zu Neubestellungen von Ersatzteilen aber automatisiert werden.
  • Die Bestimmung des besten Wartungszeitpunktes, welcher mit der Produktion abgestimmt werden muss. Durch die Vorausschau und Prognose des Verschleißzustandes lassen sich die Termine optimal mit der Produktionsplanung vereinbaren.
  • Man kann die Einsätze der Instandhaltung vorab planen (das sind z.B. die Mitarbeiter:innen bzw. die notwendigen Qualifikationen, Ersatzteile, Werkzeuge, Hilfsmittel, Gefährdungsbeurteilungen, Dokumentationen, etc.)
    Geplante Maßnahmen in der Instandhaltung sind zwischen 30-40% günstiger als ungeplante Maßnahmen.
  • Mit den Basisinformationen Anlagenzustand und Übersicht der Ersatzteile ist eine Nutzung von „Mobile Solution“ erst wirklich sinnvoll.

Aber aus der Sicht der Produktion/Instandhaltung ist das Potential von Predictive Maintenance noch lange nicht am Ende angelangt.

Wie Predictive Maintenance das digitale Energiemanagement unterstützen kann und Ihre Anlagen „ready for future“ macht.

Auch Ihr Energiemanager und Ihr Einkäufer für Energien wird bei näherer Betrachtung über die Einsatzmöglichkeit von Predictive Maintenance für ein optimiertes Energiemanagement sehr positiv überrascht sein.

Seit 1998 wurden die Energiemärkte liberalisiert und die Erzeugung und der Verkauf wurden getrennt. Das Ziel ist u.a. der Ausgleich der Bilanzkreise, wofür Strombörsen (EEX/EPEX/OTC) genutzt werden.
Ein Einkäufer arbeitet in der Regel nach Festpreisbeschaffung (ca. 1/3), Tranchenbeschaffung (ca. 1/3) oder/und dem Portfoliomanagement. Die Entscheidungen hängen von den gewollten Chancen und den möglichen Risiken am Markt ab.
Dabei können Grundbedarfe (base) und Spitzenbedarfe (peak) in unterschiedlichen Zeithorizonten wie Jahre, Quartale, Monate, ja bis sogar 1/4 stündlich betrachtet werden.

Um die optimale Einkaufsstrategie auszuwählen, geht man mit synthetischen Lastprofilen bzw. Standardlastprofilen vor. Diese geben den Verbrauch von ähnlichen Industrien auf einer Zeitachse über ein Jahr an.
Fortschrittliche Unternehmen nutzen jedoch ein sogenanntes „Smart Metering“ und messen den echten Bedarf an genutzter Energie. Dadurch ändert sich das Lastprofil zu einem „Analytischen echten Lastprofil“ und stellt dem Einkäufer alle optimalen Historiendaten der eigenen Produktion dar. Auf dieser Basis kann er nun den besten Mix der Einkaufsstrategie wählen.

Bei der Einführung einer Predictive Maintenance-Strategie durch Volz-System und seinen Partnern gehen wir jedoch in zwei Schritten vor:

Schritt Nr. 1: Nutzung, Konsolidierung und Harmonisierung der schon vorhandenen und gemessenen Betriebsparameter, wie zum Beispiel Energieverbräuche und evtl. schon vorhandene Zählung von Nutzungseinheiten wie z.B. Laufstunden.
Hierbei schauen wir, ob man bei der Korrelation der schon vorhandenen Betriebsparameter Stör- und Ausfalldaten in den Anlagen und Maschinen zuordnen kann.
Basis der Betrachtungen bilden der Stand der Technik und den schon ggf. vorhandenen digitalisierten Betriebsparameter und das unabhängig davon, in welchem System diese vorliegen.

Schritt Nr. 2: Wir legen zustandsbeschreibende Soll-Merkmale für Abnutzungsvorräte fest und stellen ein funktionales Modell auf. Danach suchen wir die geeignete Messtechnik und Instrumentierung aus. Das geschieht nach Stand der Wissenschaft und Technik. Wir verkaufen keine Software oder Hardware, sondern schauen nach der individuellen Situation unseres Kunden bis hin zu Patentrecherchen von ähnlichen Anwendungen.
Dies geschieht u.a. mit notwendigen Techniken wie: Digitaler Zwilling, Lebenslaufakte, IoT, KI, Verwaltungsschale, IT-Security.

 

In der Regel wird Predictive Maintenance in Ihren kritischen Anlagen eingesetzt, welche üblicherweise die Anlagen sind, die auch die meiste Energie verbrauchen.

Wenn Sie den Über- und Durchblick behalten möchten, berät Sie Volz-System gerne ausführlich und für die Herausforderungen Ihrer Anlagen passend.

Energiemanagement in der Instandhaltung

Das Projekt „Predictive Maintenance und Digitalisierung“ wirkt für Sie zu groß oder Sie haben dazu aktuell intern nicht genügend Kapazitäten? Gerne unterstützen Sie die Berater von Volz-System bei allen Fragen und Herausforderungen rund um Ihre Energieeffizienz und findet mit Ihnen die optimale Lösung. Kontaktieren Sie uns gerne noch heute.

ALLE VORTEILE AUF DEN PUNKT GEBRACHT

Verfügbarkeit maximieren bzw. optimieren

Anlagenabhängige Produktqualität optimieren

Durchlaufzeit maximieren

Energieeffizienz maximieren

Auf den Punkt gebracht ergeben sich folgende Vorteile bei den unterschiedlichen Disziplinen:

  1. Instandhaltung (IH):
    a) Maximal notwenige Verfügbarkeit bei minimalen Gesamtkosten (Produktionsausfall- und IH-Kosten).
    b) Optimale Koordination zwischen der Produktion und der IH für Instandhaltungsmaßnahmen und Stillstände.
    c) Optimale Vorbereitungs- und Planungsbedingungen für die IH.
  2. Produktion:
    a) Optimale Abstimmung zwischen Kundentakt (Kundenbedarfe) und Zykluszeiten der Produktion. Weitere Informationen zu diesem Punkt können Sie in meinem Blogbeitrag nachlesen: https://volz-system.com/oee-einsatz/
    Dadurch erlangt man belastbare Kenntnisse über den „Produktionsflexibilitätskorridors“. Hieraus ergeben sich die notwendigen Belegungszeiten für die geplante Produktionsmenge und somit auch offene Nutzungsfenster für Energieeinsparungsmöglichkeiten, R&D Tests, etc.
  3. b) Optimierung der Produktqualität und den Einflüssen von Instandhaltungsmaßnahmen, verfahrenstechnischen Prozessen und der Produktionsgeschwindigkeit.
    c) Ausgereizte Produktionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit des Verschleißverhaltens der Maschinen (Abgleich zwischen „design window“ und „operating window“).
    Wie schnell darf man die Produktion betreiben, um die wenigsten Verschleißkosten (Minimierung des Substanzverzehrs) zu erzeugen oder wie viel kostet die Instandhaltung mehr, wenn man die Anlage auf Volllast für eine Kampagne betreibt.
  4. IT:
    Erste echte Nutzung einer „Big data-driven Predictive Maintenance”. Aus unserer Erfahrung werden zwar viele Daten in Unternehmen aufgezeichnet und es entsteht ein Datenteich, jedoch werden diese Daten nicht wirklich in der Technik genutzt und in Vorhersagen oder Maßnahmen umgesetzt. Hierbei fehlen oft die Modelle zu den unterschiedlichen Verschleißverhalten in der Instandhaltung oder auch die dazugehörende Granularität in den Stammdaten und der Anlagenstruktur sind unzureichend.
  5. Energiemanagement:
    a) Genaue Kenntnisse über die Energiekosten von Produktions(teil)anlagen in Abhängigkeit von Produktionsgeschwindigkeit und Verschleißentwicklung in den eigenen Anlagen.
  6. b) Energetische Produktionsoptimierung zusammen mit der Produktion in Abhängigkeit des „Produktionsflexibilitätskorridors“.
  7. c) Optimierte Produktkostenkalkulation zusammen mit dem Controlling bei steigenden Energiepreiseinflüssen.
  8. d) Implementierung und vertragliche Regelung eines Demand-Side-Managements (DSM) zusammen mit dem Einkauf. Hierbei handelt es sich um ein „Nachfrageseitiges Management“, um Asymmetrien auf dem Energiemarkt auszugleichen und um dabei die Nachfrage aktiv zu verringern. Bei diesem Modell bekommt das Unternehmen eine Vergütung für die Bereitschaft seine Energieabnahme bei Bedarf zu reduzieren und auch eine weitere Vergütung bei echten temporären Abschaltungen. Diese Abschaltungen erfolgen immer nur dann in dem vereinbarten „Produktionsflexibilitätskorridor“ (nach der Verordnung zu abschaltbaren Lasten (AbLaV)).
    Das gibt den Energieunternehmen die Möglichkeit, das Angebot an Energie nicht erhöhen zu müssen, wenn zum Beispiel die Nutzung von erneuerbaren Energien schon situativ ausgereizt ist.
    Bei diesem Ansatz sind erhebliche Energieeinsparungen bei den abnehmenden Unternehmen möglich.
  9. Einkauf:
    a) Der Einkauf kann auf der kompletten Klaviatur aller Einkaufsmöglichkeiten auf dem Energiemarkt spielen. Diese gehen vom langfristigen Handel der base (Grundlast), peak (Spitzenlast) und den Zwischenverläufen bis hin zum kurzfristigen Energiemarkt, dem Spotmarkt.
    b) Seitens der Produktion und dem Energiemanagement liegen alle notwendigen Informationen für die alternativen Festpreisbeschaffung, Tranchenbeschaffung und dem Portfoliomanagement vor.

FAZIT: 

Durch die interdisziplinären Kombinationen von Predictive Maintenance (Produktion/Instandhaltung), der Digitalisierung (IT), Energiemanagement (Energiemanager) und der Optimierung von Einkaufsstrategien (Einkauf), ergeben sich unschlagbare Möglichkeiten und Wettbewerbsvorteile.

Lassen Sie uns in einem unverbindlichen persönlichen Gespräch, über die Möglichkeiten und Potentiale bei Ihnen sprechen. Kontaktieren Sie uns noch heute.

Zukunftsaussichten

Durch die Digitalisierung und Vernetzung Industrie 4.0 von den verschiedenen Herstellungsprozessen eines Zwischen- und Endproduktes können die Informationen der „Produktionsflexibilitätskorridore“ der einzelnen Fertigungsschritte vernetzt werden. Diese Vernetzung kann zwischen den einzelnen Anlagen in einem Werk, über verschiedene Werke und Länder erfolgen.
Mit Hilfe von künstlicher Intelligenz und digitalen Zwillinge kann man in Verbindung mit einer vernetzten Energieerzeugung, die gesamte Wertschöpfungskette optimiert in den Energien und in den Gesamtherstellungskosten (Produktion und IH) wertorientiert betreiben. Eine bessere Ausgangslage für die Zukunft im steigenden Wettbewerbskampf ist kaum noch vorstellbar.

Unsere häufig gestellten Fragen & FAQ

  • Die Chancen sind eine Marktführerschaft mit den geringsten Herstellkosten, den kürzesten Herstellzeiten und der dazu notwendigen Energie in der angewandten Herstelltechnologie.
  • Chancen bestehen in den optimalen Abstimmprozessen zwischen der Produktion und der Instandhaltung und der internen und externen Instandhaltungsplanung
  • Weitere Chancen bestehen in der Nutzung des/der
    • Regelkreismarktes (Peak Shaving)
    • Spotmarktes
    • abschaltbare Leistungen (AbLaV)
  • Die Risiken sind stark ansteigende Energiepreise in den „Filetzeiten“ einer Produktion. Filetzeiten sind die Zeiten, in denen die Produktion am produktivsten läuft, weil alle Arbeitsplätze besetzt sind und die Maschinen mit hoher Zuverlässigkeit und ohne Ausfallrisiko zur Verfügung stehen. Hierbei gilt die Überlegung, wie man diese Produktivität auf günstigere Zeiträume für die Energienutzung verschieben kann.
  • Die Nutzung von Energiesparmodelle hängt auch von dem Automatisierungsgrad einer Anlage ab. Je automatisierter eine Produktion ist, umso flexibler ist man in der Verschiebung von Produktionsnutzzeiten.
  • Durch mögliche „Blackouts“ in der Energieversorgung müssen verschiedene Notfallszenarien von Energieabschaltungen bedacht werden. Nicht in jedem Unternehmen kann man eine laufende Produktion schadensfrei sofort abschalten. In chemischen Prozessen zum Beispiel kommt es oft zum „bergmännischen Abbau“ von Produktresten, die durch die Notabschaltung entstanden sind.
  • Die Durchführung von Wertstromanalysen mit den Schwerpunkten notwendige Verfügbarkeiten und Energieverbräuche sowie die Erstellung eines Wertstromdesigns abgestimmt auf den Kundentakt des Unternehmens.
  • Implementierung der Predictive Maintenance-Strategie in den kritischen Anlagen und in Anlagen mit hohem Verkettungsgrad.
  • Generelle Optimierung der Verfügbarkeit:
    • Erhöhung der Nutzleistung in der Instandhaltung. Das ist die Leistung, die ein Kunde gewillt ist, über den Produktpreis zu zahlen.
    • Reduzierung der Blindleistung wie unvollkommene Prozesse und ungeplante Anlagenstillstände.
    • Reduzierung von Fehlleistungen wie z.B. eine mangelhaft durchgeführte Instandhaltung.
    • Überprüfung und Optimierung der Stützleistungen wie z.B. die Bereitstellung von Ersatzteilen.
  • Der Ausbau des Wissens über Kundenbedarfsschwankungen und die Kopplung mit dem eigenen „Produktionsflexibilitätskorridor“ an die Kundenbedarfe. Hierbei werden gemeinsam mögliche Flexibilitäten abgeglichen, um über ein „Win-Win“-System für beide Parteien einen optimalen Preis zu erzielen.
  • Generell sollte man versuchen, die Produktion über den Energieverbrauch der Produktionsanlagen zu steuern.

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