EU-Forschungsprojekt Selsus

Produktionsstopps vermeiden: Maschinenpark wartet sich selbst

Im EU-Projekt Selsus arbeiten Fraunhofer-Wissenschaftler im Konsortium mit Partnern aus der Industrie und Forschung an einer Technologie, die Maschinenausfälle in der Produktion prognostiziert, bevor sie auftreten. So kann der Betriebsleiter Fehler beheben, ehe die Maschine nicht mehr funktioniert. Manche Defekte beseitigt das System sogar automatisch.

Bild: Fraunhofer IPA

Die Betriebsleiter fürchten ihn, die Techniker mögen ihn gar nicht und die Manager kalkulieren ihn seufzend mit ein: den plötzlichen Ausfall einer Maschine während der laufenden Produktion. Solche Vorkommnisse lösen hektische Reparatureinsätze aus, treiben die Kosten hoch, beeinträchtigen die Liefertreue und senken letztlich die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen. Dabei geht es oftmals um relativ kleine Defekte oder Verschleißerscheinungen. Diese bleiben unentdeckt, führen dann aber zu größeren Ausfällen und Produktionsstopps.

Hilfreich wäre eine Technik, die den Status aller Komponenten in der Produktionsstraße überwacht, Probleme und Schwachstellen identifiziert und den zuständigen Mitarbeiter rechtzeitig informiert. Dieser kann dann auf Basis eines sogenannten Decision-Support-Systems eine Entscheidung treffen, zielgerichtet handeln und den Defekt beheben. Idealerweise, ohne dass die Produktion unterbrochen werden muss.

Genau dies ist eine, aber nicht die einzige Grundidee des Projekts Selsus, an dem das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA gerade forscht. „Ziel ist es nicht nur, den Status der Maschinen und Komponenten zu überwachen. Vielmehr sollen Schwachstellen oder Verschleißerscheinungen mithilfe intelligenter Software und von Sensor-Netzwerken so frühzeitig erkannt werden, dass das System einen Ausfall prognostizieren kann“, sagt Martin Kasperczyk vom Fraunhofer IPA.

Hinweise auf die Lösung des Problems

Die entwickelten Diagnoseverfahren geben dann auch gleich Hinweise oder Empfehlungen, wie das Problem zu beheben ist. So wird etwa beim Projektpartner Electrolux in Pordenone in Italien ein Decision-Support-System eingesetzt. Das System kann mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit bevorstehende Ausfälle an einer Presse für Verkleidungen von Waschmaschinen vorhersagen und tatsächlich aufgetretene Störungen diagnostizieren.

Die nötigen Daten zum aktuellen Status der Maschinen liefern dabei teilweise Sensoren. Sie messen Werte wie Energieverbrauch, Temperatur, Öldruck, Partikel im Öl oder Vibrationen. Das Fraunhofer IPA hat mit dem beteiligten Konsortium bewiesen, dass die Technik auch in der Praxis zuverlässig funktioniert.

Das System repariert sich selbst

Das System ist sogar in der Lage, selbst Steuerimpulse an einzelne Maschinen zu geben. Eine Schweißsteuerung beispielsweise, bei der ein Sensor ausgefallen ist, kann fast unterbrechungsfrei in einem ‚sicheren Modus‘ weiterarbeiten, ohne dass es zu größeren Störungen kommt. Die Fähigkeit, sich gewissermaßen selbst zu reparieren und die Produktion zu erhalten, hat dem Projekt auch seinen Namen gegeben. Selsus steht für ‚Health Monitoring and Life-Long Capability Management for Self-Sustaining Manufacturing Systems‘.
Bis dahin waren jedoch einige technologische Hürden zu nehmen. Martin Kasperczyk sagt: „Vor allem die Auswertung der Datenflut war eine Herausforderung. Schließlich geht es darum, Ausfälle oder Pannen bei Maschinen mit hoher Zuverlässigkeit zu prognostizieren. Da genügt es nicht, ein paar Algorithmen zu programmieren.“

Bayes´sche Netze und Sensordaten

Die Experten setzen auf die Bayes´schen Netze. Das ist ein mathematisches Verfahren, mit dem sich die Wahrscheinlichkeit berechnen lässt, mit der ein bestimmtes Ereignis oder ein Zustand eintritt. Dabei werden mehrere Variablen und die mit ihnen verbundenen Wahrscheinlichkeiten miteinbezogen. Mithilfe der von den Sensoren gewonnenen Daten berechnet die Software etwa, wie wahrscheinlich es ist, dass ein bestimmtes stark beanspruchtes Kabel demnächst bricht, und meldet gegebenenfalls, dass es ausgetauscht werden muss.

Die Selsus-Software verlässt sich hierbei nicht allein auf Sensoren. Die technischen Eigenschaften der Maschine und ihre Leistungsparameter werden ebenso berücksichtigt. Diese Daten müssen bei der Installation und Konfiguration des Systems eingespeist werden. Zudem zeigt ein ausführlicher Probelauf dem System, wie die Anlage und ihre Komponenten sich im Dauerbetrieb und unter Belastung verhalten. Erst dann ist es bereit. Neue Daten, etwa durch Upgrades an den Maschinen oder auch durch verschleißbedingtes Nachlassen der Leistung registriert die Software ebenfalls und lernt auf diese Weise dazu.

Wie anspruchsvoll Selsus konzipiert ist, zeigt sich auch daran, dass die Software sogar mit dem Menschen interagiert. Sie analysiert die Ursachen eines drohenden oder existierenden Ausfalls und gibt Mitarbeitern passende Handlungsempfehlungen.

Anlage mit Selbstheilungskräften aus Coventry

Eine Anlage, die sich selbst wartet, hat Projektpartner Manufacturing Technology Centre aus dem britischen Coventry geschaffen. In einer Motorenproduktion ist ein Dispenser – ein Dosierer – mittels Vakuum an einem Roboterarm befestigt. Sollte der Dispenser an einen Widerstand stoßen, bricht dieser nicht ab, sondern reagiert flexibel. Er verliert seinen mittels Vakuum erzeugten Kraftschluss und fällt einige Zentimeter, bis Federn ihn stoppen.

Anschließend ziehen die Federn den Dispenser wieder zurück in seine ursprüngliche Position. Eine anschließende Kalibrierung stellt sicher, dass sich das Werkzeug in der korrekten Position befindet – der Arbeitsprozess geht nach der kurzen Unterbrechung weiter.

Die Politik hat das Potenzial der Technologie längst erkannt. Selsus wird von der Europäischen Kommission mit fast 5,4 Millionen Euro gefördert. Neben dem Fraunhofer IPA sind renommierte Industriepartner wie der Autobauer Ford, der Hausgerätehersteller Electrolux, der Anbieter für Schweißlösungen HWH Hamburg oder der Automatisierungsspezialist IEF-Werner mit dabei. Auch Universitäten wie die Loughborough University und die Instituto de sistemas e Robotica oder ICT Provider wie Hugin Expert, Advanced Data Processing oder Inotec sind beteiligt.

Das könnte Sie auch interessieren:

Adaptive ERP-Module bei der GEMÜ Gruppe
Termintreu ohne Wenn und Aber

Mit ihren Systemen rund um Dämpfe, Gase und Ventile spielt die GEMÃœ Gruppe weltweit in der ersten Reihe. Als digitaler Knotenpunkt dient das ERP-System PSIpenta. Dessen Module zur adaptiven Produktionsplanung- und Steuerung verhelfen dem Familienunternehmen über Werks- und Landesgrenzen hinweg zu fast hundertprozentiger Liefertermintreue.‣ weiterlesen

Besser aufgestellt mit CIO's
Digitalisierungskompetenz in der Geschäftsführung verankern

Aus dem Industrie-4.0-Barometer der Management- und IT-Beratung MHP geht hervor, dass sich die Position eines CIO in der Geschäftsführung positiv auf Umsetzung von Industrie-4.0-Ansätzen auswirkt.‣ weiterlesen

Digitalisierung
Agiler und resilienter werden

Durch die Pandemie und durch die Digitalisierung steigt der Innovationsdruck auf die deutsche Industrie. Wie die aktuelle CGI-Studie zeigt, können agile Unternehmen besser mit den damit verbundenen Herausforderungen umgehen.‣ weiterlesen

Mangel an Softwarekompetenz und Fehlerkultur
Die eigene Firma als erste Hürde

Das Internet der Dinge bringt physische und digitale Welten zunehmend zusammen. Schon längst geht es nicht mehr nur um die pure Vernetzung von Geräten, sondern um Systeme, die Menschen, digitale Lösungen und Objekte aus der realen Welt verknüpfen.‣ weiterlesen

Wie große Firmen von Startups profitieren
Platzhirsche und junge Wilde

Kooperationen mit Technologie-Startups bieten für etablierte Unternehmen Chancen, um die digitale Transformation zu bewältigen und wettbewerbsfähig zu bleiben. Doch selbst wenn große Organisationen schon mit jungen Firmen kooperieren, nutzen sie das Potenzial dieser Zusammenarbeit oft kaum aus.‣ weiterlesen

IAB-Stellenerhebung
1,18 Millionen offene Stellen im vierten Quartal

231.000 offene Stellen weniger als im vierten Quartal 2019 verzeichnet das Institut für Arbeitsmarkt und Berufsforschung in der aktuellen Stellenerhebung. Demnach ist die Zahl der offenen Stellen gegenüber dem dritten Quartal 2020 jedoch gestiegen.‣ weiterlesen

Tipps für klimafreundliches Arbeiten
Energiesparen im Homeoffice

Die vermehrte Arbeit im Homeoffice reduziert die CO2-Emissionen, die beispielsweise durch Pendeln entstehen. Auf der anderen Seite steigt der Stromverbrauch zuhause. Wie dieser reduziert werden kann, zeigen Tipps der Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung.‣ weiterlesen

Ifo-Geschäftsklimaindex
Bessere Stimmung in der deutschen Wirtschaft

Nach 90,3 Punkten im Januar ist der Ifo-Geschäftsklimaindex im Februar gestiegen. Die Unternehmen schätzen dabei nicht nur die aktuelle Lage besser ein sondern sind auch mit Blick auf die kommenden Monate weniger pessimistisch.‣ weiterlesen

Teile für Prototypen online bestellt
Unikate ausdem Online-Shop

Festo ist ein weltweit agierender Hersteller von pneumatischer und elektrischer Steuerungs- und Antriebstechnik. In der Produktentwicklung werden die Weichen gestellt, um dem hohen Innovationsdruck standzuhalten. Den Bau der Funktionsprototypen unterstützt der Zulieferer Facturee mit passgenauem Zuspiel von gespanten Einzelteilen.‣ weiterlesen

Heterogene Entwicklung in den Maschinenbau-Fachzweigen
Zweistelliger Exportrückgang im Corona-Krisenjahr

Die weltweite Corona-Krise hat auch zu hohen Exporteinbußen der Maschinen- und Anlagenbauer geführt. Im Jahr 2020 wurden aus Deutschland Maschinen und Anlagen im Wert von 160 Milliarden Euro exportiert und für 67 Milliarden Euro importiert.‣ weiterlesen

Updates für FortiOS-Betriebssystem

Fortinet kündigt mit der Version 7.0 ein Update seines Betriebssystems FortiOS an. FortiOS 7.0 erweitert die Fortinet Security Fabric um über 300 neue Funktionen, die ein noch besseres Sicherheitsniveau über alle Netzwerke, Endpunkte und Clouds hinweg bieten soll. ‣ weiterlesen