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Die Ausfallzeiten von Maschinen und Anlagen gehören zu den wichtigsten Kenngrößen Ihrer Instandhaltung. Besonders aussagekräftig sind nicht nur die...

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Gehört die Zukunft den Simulanten? - Die neuen Chancen der Instandhaltung 4.0

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Instanthaltung
Urheber: Boggy | Fotolia

Von Werner Böckler,

Ein altes Sprichwort sagt: Probieren geht über studieren. Doch in Zukunft könnte sich diese Weisheit in „Simulieren geht über probieren“ wandeln. Die zunehmende Digitalisierung in allen Bereichen unseres Lebens stellt uns immer umfassendere Datenmengen zur Verfügung.

Auf der anderen Seite verfügen wir – nicht zuletzt durch wachsende Netzwerke – über steigende Rechenleistungen, die diese Daten auch nutzbar machen können. Diese Voraussetzungen machen Lösungen möglich, die noch vor kurzer Zeit reine Zukunftsmusik waren.

In der Elektronikentwicklung sind Simulationen schon seit langer Zeit Stand der Technik. Selbst kostengünstige oder gar kostenlose CAE-Programme (Computer Aided Engineering, computergestützte Entwicklung) bieten heute neben der reinen Schaltungssimulation sogar Zuverlässigkeitsanalysen, thermische Belastungsprofile und Elektromagnetische Verträglichkeits-Analysen. Doch wie können so komplexe Systeme wie eine Steuerungsplatine mit einer derart hohen Realitätsnähe simuliert werden?

Die Strategie liegt dabei in der sogenannten Granularität (Feinkörnigkeit) der Simulation. Jedes einzelne kleine Bauteil (Widerstände, Transistoren, die Leiterbahn auf einer Platine) wird als separates Modell simuliert. Das ist zwar keine triviale Aufgabe, sie ist aber machbar und muss nur ein einziges Mal erledigt werden. Die Schnittstellen zwischen den Modellen definieren sich durch die Einflussgrößen dabei selbst.

Beispiel – gegenseitige Beeinflussung: Modell A reagiert in einer ganz bestimmten Art und Weise auf eine Temperaturerhöhung. Die Temperatur von Modell B ändert sich sehr stark bei einer geänderten Belastung. Bringen Sie Modell B nun in die Nähe von Modell A, dann wirkt sich die Belastung von Modell B auf das Verhalten von Modell A aus, weil es der erhöhten Temperaturabstrahlung ausgesetzt ist.

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Was wäre, wenn?

Für die Instandhaltung ist das eine besonders interessante Perspektive. Lassen Sie uns dazu ein wenig in die Zukunft schauen. In dieser Zukunft liegen alle verbauten Komponenten einer Maschine als Simulationsmodelle vor, wie es heute schon im Elektroniksektor üblich ist. Sie haben also in Ihrem Computer ein äußerst realistisches Modell einer komplexen Anlage. An diesem Modell können Sie nun gefahrlos ermitteln, wie sich bestimmte äußere Bedingungen auswirken, z. B.:

  • Was passiert, wenn Sie mit einer Überlast von 10 % arbeiten?
  • Wie wirken sich Temperaturänderungen im Sommer und Winter auf Anlagen im Freien aus?
  • Haben starke elektromagnetische Felder, wie sie durch große Schweißgeräte entstehen, einen negativen Einfluss auf die Maschine?

Bauteilwechsel per Datensatz

Aber Sie können auch das Ersatzteil eines anderen Herstellers
„einbauen“ und testen. Statt eines Datenblatts und einiger Hochglanzprospekte liefert er Ihnen ein Simulationsmodell. Sie tauschen die Daten des Vorgängers gegen dieses Modell aus und prüfen, wie die Maschine damit arbeitet.

Kritiker bemerken an dieser Stelle oft, dass ein Hersteller kaum derart sensible Daten preisgeben würde. Außerdem müsse ein einheitliches Beschreibungsformat für die Verhaltensmodelle existieren. Aber genau das gibt es alles in der Elektronikentwicklung schon seit Jahrzehnten. Warum sollte es nicht auch im Bereich der Mechanik möglich sein?

Schauen Sie in die Zukunft

Der Abnutzungsvorrat eines Bauteils reduziert sich im Laufe der Zeit. Doch Zeit ist in einem geschlossenen Simulationsmodell eine variable Größe. So können Sie eine Maschine im Zeitraffer betreiben und innerhalb weniger Sekunden feststellen, in welchem Zustand sich Ihr System in 5 Jahren befindet.

 

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