Kategorie: vorbeugende Instandhaltung

Are you trapped in reactive maintenance?

Are you trapped in reactive maintenance?

Are you trapped in reactive maintenance?

Your company maintenance work is purely reactive and does not pursue any strategy if:

1. Required spare parts are not in stock and nobody knows
2.
You will be interviewed every morning at the production meeting after the last shift     and the last unplanned machine outages
3.
Reduces the useful life of the machines and increases downtime
4.
Employees performing maintenance are poorly trained and maintenance is poorly prepared, with high turnover in the maintenance department
5.
The maintenance eliminates disturbances but avoids disturbances permanently
6.
The daily, weekly, monthly and all other maintenance and inspections are not carried out regularly
7.
The production makes their problems to problems of maintenance
8.
The cost of maintenance increases and there is no maintenance plan
9.
The overtime of the maintenance staff is well above the average of the other employees in the company
10.
The company does not maintain a knowledge database for its machines and equipment and maintenance can not substantiate its knowledge because there is no basis for it
11.
The purchasing department does not carry out the maintenance orders and buys „cheap“ spare parts
12.
The share of unplanned maintenance measures account for more than 30% of the work of maintenance
13.
No clear specifications and KPIs on the part of the management to the maintenance missing maintenance strategy and organization

The management is responsible for the planning and the maintenance strategy and specifies the direction and the resources. The management lays the foundation and provides the infrastructure. Along with maintenance, a short-term strategy, a medium-term strategy and, of course, a long-term strategy are defined. This organization enables maintenance to proceed in a planned manner and to stabilize and increase the efficiency of machines and plants. Part of the maintenance is an efficient spare parts management as well as a training plan for the employees.

Exzenterpressen – der Kurbeltrieb

Exzenterpressen – der Kurbeltrieb

Diese Lektüre richtet sich an die Betreiber, Bediener und Personen die mit Exzenterpressen arbeiten. Es wurde als kleiner Einstieg in den Umgang mit Pressen und als technische Grundlage für die Neulinge und Auszubildende an Pressen geschrieben.

Sicherheit geht vor und hat an Pressen oberstes Gebot.

Pressen sind heute weit verbreitet und die verschiedensten Werkstoffe und Legierungen lassen sich zu den vielfältigsten Produkten formen.

In der Umformung von Metall stellen Pressen Produkte mit anspruchsvollen technischen Eigenschaften her.

Die Automobilbranche, Luft und Schifffahrt, Bau und Landmaschinen, ja eigentlich überall sind die Teile im Einsatz. Heute werden Knetlegierungen und Sintermetalle in Form gebracht, es werden Schrauben, Muttern und Bolzen gepresst, gestanzt, gezogen und geschmiedet.

Der Kurbeltrieb bildet das meist angewandte Antriebssystem bei Pressen.

Immer wenn rotierende Bewegung und Energie des Triebwerks in eine geradlinige Bewegung umgewandelt werden muss, oder umgekehrt, spricht man vom Kurbeltrieb.

Eine um einen festen Punkt rotierende, exzentrische Welle ist mit der Druckstange (Pleuel) verbunden und wird am anderen Ende geradlinig geführt (Stößel).

Der rotierende Teil ist die Kurbel und das Pleuel ist die Druck/Schubstange die den Stößel auf und ab bewegen.

Der Pleuel sitzt formschlüssig in der Bronzelagerung auf der Exzenterwelle und wird beweglich, Kugelkopf in Kugelpfanne, mit dem Stößel verbunden.

Kurbeltriebe arbeiten nach dem sogenannten Prinzip des Gelenkvierecks.

Die einfache Form des Kurbeltriebes, auch Schubkurbel genannt, finden sie an der Werkbank, der Schraubstock. Mit einer Handkurbel und Muskelkraft wird der Hebel im Kreis um die Spindel bzw. Kurbel bewegt. An einem Kettenzug findet sich der Kurbeltrieb mit Hebel und Kurbel.

Bei Pressen wird der sogenannte Schleppkurbeltrieb verwendet, in Abwandlung auch als Kniehebeltrieb.

Mechanische Pressen gehören zu den Maschinen, die meist spanlose Formgebung des Werkstücks findet zwischen einem auf dem Pressentisch fest verbundenen Werkzeugunterteil und dem am Stößel befindlichen Werkzeugoberteil durch eine geradlinige Bewegung statt.

Das Werkstück wird in der Abwärtsbewegung zwischen Werkzeugunter,- und Werkzeugoberteil geformt.

Jeder Maschinenhersteller liefert in seiner Maschinendokumentation die passenden Unterlagen und Angaben zu allen relevanten Parametern. Beim Kauf einer Maschine sollten sie sich über die Kenngrößen der Maschinen und den Verfahrenskenngrößen ihrer Fertigung im Klaren sein.

Die Auswahl einer Presse richtet sich also in erster Linie nach der Einbauhöhe und Einbauweite des Werkzeugraums, nach der Anzahl der Hübe/min, nach der möglichen Hubhöhe des Stößels, der Nennpresskraft, der Belastbarkeit des Maschinengestells und natürlich nach wirtschaftlichen Fakten wie Stromverbrauch und Anschaffungskosten.

Als Betreiber wissen sie um die verwendeten Werkzeuge und deren Maße.

Wie tief muss das Oberwerkzeug in das Unterteil eintauchen.

Und welche Peripherie muss an und um den Pressenraum gebaut werden.

Arbeiten sie im Tiefziehbereich dann benötigen ein Ziehkissen.

Pressen sind gefährliche Maschinen und müssen „sicher“ vom Anlagenbetreiber zu bedienen sein.

Die Prüfung durch eine befähigte Person, in regelmäßigen zeitlichen Abständen, wird durch die Betriebssicherheitsverordnung und andere Verordnungen zwingend vorgeschrieben.

Die Prüfungen müssen im Prüfbericht dokumentiert werden.

Pressen und Kraftmaschinen dürfen nur betrieben werden, wenn die Betriebsanleitung und Sicherheitsunterweisungen vorliegen und den Bedienern zugänglich sind.

Hydraulik – Grundlagen

Hydraulik – Grundlagen

Das Wort Hydraulik stammt aus dem Griechischen und kann hergeleitet werden aus der Zusammensetzung der beiden Wörter hýdor „das Wasser“ und aulós „das Rohr“.

Die Lehre der Hydraulik ist die Lehre vom Strömungsverhalten der Flüssigkeiten. In der Technik und im Maschinenbau geht es bei der Hydraulik um die Übertragung von Kräften, Energie und Signalen sowie zur Schmierung.

Es geht um Druck und es geht um Volumen, um Geschwindigkeit und Reibung, um Kinetik und Statik, und um potentielle und kinetische Energie. Hydraulik ist vielseitig und vielfältig einzusetzen.

Als einer der „Väter der Hydraulik gilt in der Antike Archimedes. Die Geschichte der Prüfung einer goldenen Krone und seinem Geistesblitz in der Badewanne ist eine bis heute viel erzählte Geschichte. Der Auftrieb eines Körpers in einer Flüssigkeit soll die Geburtsstunde der Hydraulik sein, Heureka ich habe es hat er gerufen!

Auftrieb und Verdrängung von Gegenständen im Wasser ist auch Thema der Hydraulik.
In diesem Hydraulik-Trainer kann man die Grundlagen der Hydraulik und Fluidtechnik kennenlernen.

Wo treffen sie heute als erstes auf eine hoffentlich funktionierende Hydraulik?

Zuerst wäre da die Heizungsanlage ihrer Wohnung. Sie funktioniert hydraulisch. Das erhitzte Wasser wird mittels einer „Umwälzpumpe“ bis zu den „Verbrauchern“, den Heizkörpern und der Dusche, gefördert und in einem Vorratsspeicher aufbewahrt. Dann geht es beim morgendlichen Gang aufs WC weiter, hoffentlich funktioniert ihre Hydraulikanlage, sie werden es merken, wenn sie das „Ventil“ der WC Spülung betätigen. Gott sei Dank, das Wasser spült die Sachen weg. Und der Spülkasten wird automatisch mit Wasser befüllt und schaltet bei Erreichen des eingestellten Füllstands das „Füllventil“ ab.

Zähne putzen und waschen, sie drehen das „Mischventil“ des Wasserhahns auf und es kommt Wasser in der gewünschten Menge und Temperatur. Alles dank der funktionierenden hydraulischen Wasseranlage in ihrem Haus.

Damit das alles funktioniert muss die hydraulische Anlage einen Volumenstrom erzeugen. Dieser „Volumenstrom“ trifft auf verschiedene „Wiederstände“ wie Reibung im Rohr und Steigung der Rohre etc.

Aus dem Widerstand, den aufzubringenden Kräften, entsteht dann der „Druck“ in hydraulischen Anlagen.

Kräfte, die in einem hydraulischen System übertragen werden, entstehen durch den von der Pumpe erzeugten Volumenstrom. Bewegung durch einen Volumenstrom stößt in hydraulischen System auf Widerstand (z.B. die Kraft die ein Zylinder benötigt um seine Arbeit zu verrichten). Aus den Faktoren Volumenstrom und Widerstand bzw. benötigte Kraft ergibt sich der entstehende Druck.
Der erforderliche Volumenstrom wird in der Hydraulik in der Regel durch eine Pumpe erzeugt, die mittels eines elektrischen Motors angetrieben wird. Die Hydraulikflüssigkeit bleibt bei einem hydraulischen System immer im Kreislauf, in einem geschlossenen System (bei der Wasserhydraulik kann drauf verzichtet werden). Das bedeutet es gibt einen Vor- und Rücklauf für die Hydraulikflüssigkeit. Zum Beispiel kann die Hydraulikflüssigkeit durch eine Pumpe zu einem Verbraucher wie einem Hydraulikzylinder gefördert werden und wird von dort aus über eine Rücklaufleitung zum Vorratstank zurückgeleitet.

Grundlagen und Formeln der Hydraulik

Das Pascalsches Gesetz

Die Wirkung einer Kraft (F) auf eine ruhende Flüssigkeit erzeugt in dieser einen Druck (p), der sich in alle Richtungen gleichmäßig fortpflanzt und stets senkrecht auf die Begrenzungsflächen der Flüssigkeit wirkt.

Die Bewegungsrichtung in der Hydraulik und der Hydrostatik sind zwei Themen. Das heißt, dass bei der Verwendung mehrerer Zylinder jeder einzelne Zylinder entsprechend der Kraft, die zum Heben der Last an der betreffenden Stelle erforderlich ist, ausfahren wird. Die die leichteste Last hebenden Zylinder fahren zuerst aus, und die die schwerste Last hebenden Zylinder fahren zuletzt aus. Voraussetzung ist, die Zylinder haben die gleiche Druckkraft. Das bedeutet in der Praxis, Druck nimmt immer den Weg des geringsten Widerstands.

Für den Gleichlauf von 2 und mehr Zylindern gibt es verschiedene Systeme wie z.B. die Graetz Gleichrichterplatte. Oder es werden Zylinder mit Wegmesssystem verwendet.

Nach dem Gesetzt von Pascal breitet sich eine auf eine ruhende Flüssigkeit wirkende Kraft nach allen Richtungen gleich aus. Deshalb ist die Form eines Behälters oder Tank nicht von Bedeutung.

Wir finden die Anwendung des hydrostatischen Drucks im Bereich der Wasserversorgung mit Hochbehältern oder großen Wasserreservoirs auf Dächern von Häusern. Die Tower Bridge in London bewegt sich seit Jahrzehnten hydraulisch. Anfangs wurde die Brücke mittels Dampfmaschinen und Wasserdruck, mittlerweile dank einer Hochleistungshydraulik hochgeschwenkt.

Die Kraft, die ein hydraulischer Zylinder erzeugen kann, ist gleich dem hydraulischen Druck multipliziert mit der “wirksamen Kolbenfläche” des Zylinders. F= p x A

Die Leistung der Hydraulikpumpe setzt sich aus den Größen P= p x qv zusammen. P= Leistung in Watt. p= Druck in bar und qv= Volumenstrom: Sekunde.

Der Volumenstrom setzt sich aus den Größen der Querschnittsfläche der Rohre (A) und der Geschwindigkeit der Flüssigkeiten (v) zusammen. Q= A x v

Druck breitet sich in geschlossenen Systemen nach allen Seiten gleich aus. Flüssigkeiten sind frei formbar und nehmen die Gestalt des Behälters an.

Die Größe der wirksamen Kolbenfläche bestimmt durch den Druck die Kraft eines Zylinders.

Eigenschaften von Flüssigkeiten die in der Hydraulik von Bedeutung sind.

Die Viskosität ist die Fließfähigkeit einer Flüssigkeit. Die Viskosität beschreibt die Wirkung der inneren Reibung eines Fluids, das bedeutet je größer die innere Reibung umso höher ist die Viskosität.

Die Viskosität ist ein Maß für die innere Reibung infolge des Widerstandes, der bei gegenseitiger Verschiebung benachbarter Schichten in einer Flüssigkeit auftritt.

Medien mit hoher Viskosität überwinden Widerstände im hydraulischen Systemen schwerer. Der Strömungswiderstand ist höher als bei niedriger Viskosität.

Eine weitere wichtige Eigenschaft des Hydrauliköls ist die Schmierfähigkeit. Die äußere Reibung ist ein Widerstand der vom Hydrauliköl überwunden werden muss.

Die Geschwindigkeit mit der eine Flüssigkeit durch ein Hydrauliksystem strömt ist wiederum abhängig von der Viskosität und der Schmierfähigkeit.

Der nächste zu betrachtende Punkt ist die Kompressibilität der verwendeten Flüssigkeiten. Während Luft unter Druck sein Volumen beträchtlich verringern kann bleiben Öl und Wasser nahezu ohne nennenswerten Volumenverlust unter Druck. Allerdings sind in der Praxis immer Lufteinschlüsse im Fluid und das muss beachtet werden.

Mit der Geschwindigkeit und der Kompressibilität von Flüssigkeiten kommen weitere Einflussgrößen hinzu.

Die Strömung von Hydrauliköl hat entscheidenden Einfluss auf z.B. den Energieverlust einer Hydraulikanlage.

 

Fluidtechnik

Lubrication – Important maintenance

Lubrication – Important maintenance

Maintenance – lubrication according to plan

In order for rolling bearings to function reliably, adequate lubrication is absolutely important. The lubricant prevents wear and protects the surfaces against corrosion and dirt. Therefore, the choice of a suitable lubricant and lubrication process is as important as proper maintenance for each individual storage case.

A wide range of greases, oil lubricants and other lubricants are available for the lubrication of rolling bearings. The choice of a suitable lubricant and a suitable lubrication process depends primarily on the requirements such as the required speed or the permissible operating temperature. However, other operating conditions, e.g. Vibrations and stresses can affect the selection.

The most favorable operating temperature is found when only the lubricant quantity, which is just sufficient for reliable lubrication, is supplied to the bearing. However, if the lubricant has to fulfill additional tasks, such as sealing, rinsing or heat removal, larger amounts of lubricant may also be required.

The lubricant in a bearing gradually loses its lubricity in the course of the operating time as a result of the constant mechanical stress, the aging and the increasing contamination. Therefore the lubricant must be supplemented or renewed from time to time, and the oil must be filtered or replaced at certain intervals during oil lubrication.

A lubrication system must be checked regularly for its functions. Daily inspections of the bearings and the lubrication system ensure low wear and tear, inspections of the lubrication points and the entire lubrication system are part of the everyday routine of every maintenance and form an important part of the maintenance work.

Lubrication oil and hydraulic oil control are part of the daily work of maintenance.

A short inspection can be carried out by means of checklists and a daily inspection at each facility.

All bearings and moving parts of a machine or system must be adequately lubricated in order to prevent a machine failure. In the case of the inspections, the actual wear is additionally determined and documented. In this way, it is possible to respond quickly if necessary and components are kept ready for replacement.

In a maintenance plan, all information on the lubricants, lubrication cycles and all other necessary tasks should be clearly described. Photos can easily visualize the states and components. The work is carried out and documented according to plan.

Checkinstruktion-

  • Check the bearings for audible damage and heat. Bearings make noisy noises and produce „overflow frequencies“ as the rolling bearings roll over the defective locations. You can detect this with a stethoscope.
  • Visual inspection of the gears whether damage is present, there is sufficient lubricant. Listen to the running gears. Defective or poorly adjusted gears produce dull noises and noticeable vibrations. This is where a stethoscope helps.
  • Visually inspect the hydraulic oil for signs of aging, dirt and foreign matter, deposits and water content. Take a sample if necessary and have it analyzed in the laboratory. Check the level switch, temperature monitoring, filter monitoring and other electrical connections and lines on the unit.
  • Check the lubrication unit for leaks and visible damage. Check the level switch and the temperature. Check the monitoring for safe operation. Noise emission of the engine, clutch or pump, check for heat.
  • Have the hydraulic components, lubrication and pipes, manifolds and valves undergone regular testing? Check maintenance schedules of the machine.
Prediktive Maintenance – machen wir seit Jahren – heißt nur anders!

Prediktive Maintenance – machen wir seit Jahren – heißt nur anders!

Der Weg von Prediktive Maintenance führt über Industrie 4.0.

Soweit wird es propagiert und die Thesen, die Theoretiker und die Verkäufer drängen. Wir in der betrieblichen Instandhaltung setzen das seit Jahren, wenn nicht schon jahrzehntelang, erfolgreich ein und um. Das es jetzt Sensoren gibt die Twittern und ein Profil bei Facebook haben macht die Sache bunter aber nicht einfacher für die Praktiker.

Ein Instandhalter wertet jeden Tag Daten und Fakten, Vorfälle und Ereignisse aus und stellt aus den gewonnen Erkenntnissen einen Maßnahmenkatalog zusammen. Das sich mittels der veränderten Technik natürlich einzelne Vorgänge vereinfachen oder gar automatisieren lassen ist toll. Ändert aber erstmal wenig an der Arbeit der Instandhaltung.

Wir können durch Fernwartung Aussagen über den Zustand von einzelnen,überwachten Baugruppen machen.Temperaturunterschiede geben Hinweise,Drücke und Volumenstrom lassen sich messen,Veränderungen durch Schwingungen an Lagern und Motoren können detektiert werden,Parameter und Sollwerte können aus der Ferne geändert werden, Netzwerke und Programme lassen sich korrigieren und man kann eingreifen.Wichtig ist das der Field Service Support Techniker aus den Daten und Werten die richtigen Schlüsse zieht. Und da sind wir schon wieder beim Menschen der am Ende die richtigen Entscheidungen treffen muss. Bei der klassischen Fernwartung wählt sich der Servicedienst des Maschinen-Hersteller im Störungsfall in die Steuerung der Anlage ein und gibt dem Personal vor Ort per Telefon Anweisungen und Hilfen bei der Fehlersuche.
In der heutigen Zeit ist dieses Szenario immer noch üblich und wird es auch in Zukunft sein. Doch heute baut man auf Client-Server-Architekturen. Das heißt, Maschinen und Anlagen werden Teil eines Systems, beispielsweise eines Leitstands, in dem alle Informationen der verschiedenen Maschinen zusammenlaufen.Die Mitarbeiter werten ständig Daten aus und analysieren die Zustände um bei Bedarf mit den richtigen Korrekturmaßnahemen für einen reibungslosen Ablauf zu sorgen. Die Instandhaltung findet im Hintergrund statt und wird von den meisten Menschen nicht wirklich wahrgenommen.

Und da ist der wichtige Ansatzpunkt für die Hersteller und Anbieter von Serviceleistungen wie Fernwartung und Condition Monitoring.Die Mitarbeiter in den Leitständen und an den Telefonen müssen gut ausgebildet und geschult sein.Sie müssen die Bedingungen vor Ort kennen und den Kontext ihrer Maschine in der Fertigung verstehen.

Wenn sie keine präventive Instandhaltung kennen oder betreiben brauchen sie über condition Monitoring oder prediktive maintenance erst gar nicht nachdenken.

Und ganz ehrlich, die Sensoren liefern uns die Daten seit langer Zeit. Field support Service ist ein „altes“ Geschäft und eigentlich die Basis für die neuen „Super Instandhaltungsstrategien“

Die erfolgreiche Umsetzung von Anforderungen an die Instandhaltung 4.0 erfordert einen Wandel in allen Bereichen eines Unternehmens. So muss das Management sich mit der Frage auseinandersetzen, ob und in welchem Ausmaß einem Datenaustausch über die Grenzen des Unternehmens zugestimmt wird. Prozess und produktkritische Daten müssen sicher transportiert und vor dem Zugriff Unbefugter geschützt werden. Weiterhin ist es erforderlich, neue Organisationen zu entwickeln die schnell die nötigen Entscheidungen treffen. Nach Meinung aller Beteiligten spielen Menschen und ihre Kompetenzen deshalb auch eine sehr wichtige, ja für die „Instandhaltung der Zukunft“ die wichtigste Rolle. Durch zunehmende Komplexität der Instandhaltung steigt auch der Anspruch an die Instandhaltung. Mechatroniker und Techniker, die sich in Mechanik, Elektronik und vor allem IT gut auskennen. Der Mensch als kreativer Querdenker ist mehr als je zuvor gefordert. Der Mensch muss die Daten auswerten und die richtigen Schlussfolgerungen ableiten, nur dann kann Industrie 4.o zum Erfolg werden.

„Lehre bringt ehre“

Die Ausbildung muss mit der neuen Technik wachsen –

Das Berufsbild des Instandhalters ist breit gefächert.

Einen Wandel wird es bei den benötigten Funktionen und Berufen in der Instandhaltung geben: Der Schwerpunkt der Tätigkeiten verlagert sich zunehmend auf die Bereiche Planung, Analyse, Visualisierung und Programmieren. Das wiederum erfordert ein Umdenken in den Ausbildungskonzepten und neue Ansätze für interdisziplinäre Teamarbeit. Die Basics der Instandhaltung bleiben und neue Aufgaben müssen integriert werden. Früher reichte es oft aus, ein guter Techniker in einem Fachgebiet zu sein. Heute muss ein Instandhalter viele Facetten abdecken, neben ITKompetenz auch fachliche, methodische, soziale und Führungskompetenzen vorweisen. Neue zielgerichtete Ausbildungen, die alle Kompetenzbereiche und Anforderungsniveaus abdecken, sind nötig und wichtig, um Instandhaltung als interessantes Berufsfeld zu festigen und um nötige Veränderungen herbeizuführen.

Bei der Wahl der Instandhaltungsstrategie zeichnet sich ein Trend zur zustandsorientierten und vorausschauenden Instandhaltungsstrategien ab. Condition Based Maintenance wird ein neuer Weg sein, um zu einer zielgerichteten Planung der Aufgaben in der Instandhaltung zu gelangen. Die Integration intelligenter Sensoren in die Anlagenüberwachung erleichtert dabei die Datenerfassung und führen bereits heute zu erweiterter Datenbereitstellung.

Das jedoch bedeutet nicht immer eine Verbesserung der Informationen und der damit verbundenen Werkzeuge zur Erleichterung von Entscheidungen. Es gilt die richtigen Schlüsse zu ziehen und die richtige Diagnose zu stellen. Allein das Hervorbringen eines Datentsunami wird keine Heilung für Maschinen und Anlagen erzeugen. Hier schließt sich der Kreis wieder beim Menschen, der dank seiner Anpassungsfähigkeit und flexibler Denkweise „seine“ Anlagen und dessen Probleme kennt.

Der bisher eher langsam eingeschlagene Weg zur kompletten strategischen Integration des Condition Monitoring in die vorhandene Prozessautomatisierung bekommt unter Industrie 4.0 neue Impulse und damit neue Möglichkeiten. Die größte Herausforderung ist dabei weniger die Lösung der technischen Probleme als vielmehr das Zusammenführen der Daten auf eine für alle nutzbare Plattform zur Schaffung einer Wissensdatenbank und zur Nutzung der Stammdaten im gesamten Unternehmen. Als schwierig erweist es sich zurzeit eine einfache Integration von Condition Monitoring Maßnahmen in den Prozessablauf umzusetzen und die Vorteile vorausschauender Wartung in vollem Umfang auszunutzen bzw. einzufügen. Es gilt die Daten in verständlicher und aufbereiteter Form den zuständigen Mitarbeitern zur Verfügung zu stellen. Von den Maschinenherstellern wird erwartet, dass sie die Sicherheit von Daten garantieren und die Auswertungen durchführen. Das ist jedoch nicht machbar, mangelt es doch an Systemen für die Organisation von Daten genau wie an der Erkenntnis der notwendigen Maßnahmen sowohl bei den Maschinenherstellern als auch bei den Betreibern von Maschinen und Anlagen. Es muss eine gemeinsame Plattform und Netzwerke zur Zusammenarbeit geschaffen werden. Schnittstellen für Software und Hardware müssen immer wieder aktualisiert werden, Datenleitungen werden in immer kürzeren Zeitabständen immer größere Datenmengen transportieren müssen. Waren vor wenigen Jahren noch CAT-5 Datenleitungen das Maß aller Dinge sind heute CAT-7a Leitungen schon am Limit.

Die derzeit vorhandenen Systeme produzieren eine Unmenge von Daten. Die davon ableitbaren Informationen sind jedoch nicht immer zu verwenden. Ziel des Condition Monitoring muss es sein, aus den erfassten Daten Informationen und Handlungsentscheidungen abzuleiten, am besten natürlich vollkommen automatisiert. Potenzielle Anlagenstörungen frühzeitig erkennen und automatische Abstellmaßnahmen einleiten heißt das Ziel von Instandhaltung 4.0.

Wenn die Produktion durch intelligente Systeme weiter automatisiert wird, ändern sich der Stellenwert der Instandhaltung im Unternehmen, ihre Vorgehensweisen und ihre Aufgabenstruktur. Datenmanagement ist das Thema das jetzt gelöst werden muss. Nur wer die Daten sauber vorverarbeiten kann hat die Möglichkeit diese Daten zu analysieren. Dazu müssen sich noch einige Prozesse ändern und die Verarbeitung der Daten muss vereinfacht werden.

Damit stehen die Daten im Idealfall nicht nur den Maschinenherstellern und Anlagenbetreibern, sondern auch der lokalen Instandhaltung zur Verfügung. Letztere erhalten dadurch Zugriff auf Visualisierungen über den Zustand der Anlagen und Produkte: Intelligentes Anlagen-Management und eine Steigerung des Stellenwerts der zustandsorientierten Instandhaltung sind die Folgen. Das bedeutet Predictive Maintenance auf Basis von Condition Monitoring das mithilfe von Industrie 4.0 umgesetzt wird. Aus den gewonnen Erfahrungen muss die Instandhaltung das gesamte Optimierungspotential abschöpfen.

Prediktive Maintenance

Strategien DIN 31051 Instandhaltung

Qualitätsmanagement

 

Hydraulik – Strömung und Kavitation

Hydraulik – Strömung und Kavitation

Die Geschwindigkeit mit der eine Flüssigkeit durch ein Hydrauliksystem strömt ist wiederum abhängig von der Viskosität und der Schmierfähigkeit.

Der nächste zu betrachtende Punkt ist die Kompressibilität der verwendeten Flüssigkeiten. Während Luft unter Druck sein Volumen beträchtlich verringern kann bleiben Öl und Wasser nahezu ohne nennenswerten Volumenverlust unter Druck. Allerdings sind in der Praxis immer Lufteinschlüsse im Fluid und das muss beachtet werden.

Mit der Geschwindigkeit und der Kompressibilität von Flüssigkeiten kommen weitere Einflussgrößen hinzu.

Die Strömung von Hydrauliköl hat entscheidenden Einfluss auf z.B. den Energieverlust einer Hydraulikanlage.

Wir unterscheiden zwei Strömungsarten.

  • Laminare Strömung
  • Turbulente Strömung

Die Reynoldsche Zahl Re hilft bei der groben Berechnung von Strömungsarten.

Durch turbulente Strömung kommt es zu Druckunterschieden einer Flüssigkeit zwischen zwei Punkten im Hydrauliksystem.

Es macht dabei keinen Unterschied ob sich die Punkte zwischen dem Einlass und dem Auslass eines Ventils oder auf zwei weit entfernten Punkten im Rohrleitungssystem befinden.

Dieser Druckunterschied sorgt für einen Druckabfall durch z.B. Querschnittsverengung, Änderung der Strömungsrichtung, eigentlich durch alles was den Förderstrom beeinflussen kann.

Diese Einflüsse sorgen dafür, dass ein Hydrauliksystemen die sogenannten Druckstöße hervorbringt.

Die Stöße sind Vibrationen im Hydrauliksystem, die von der Flüssigkeit ausgelöst werden, weil die Flüssigkeit versucht zurückzuströmen bzw. die Richtung ändert.

Die zwischen zwei Punkten eingeschlossene Flüssigkeit ist Stoßwellen mit sehr hohen Geschwindigkeiten ausgesetzt.

Diese Stoßwellen erzeugen dabei einen Druckanstieg der um ein vielfaches höher als der Betriebsdruck ist.

Diese Druckspitzen führen immer wieder zu Schäden an hydraulischen Bauteilen, Rohren und Schläuche, die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Druckes in Flüssigkeiten entspricht rund der dreifachen Schallgeschwindigkeit Die kinetische Energie einer Druckflüssigkeit darf bei den Berechnungen nicht vernachlässigt werden.

Kehrt die Flüssigkeit in den ruhenden Zustand zurück sind keine Druckspitzen mehr wahrzunehmen.

Ein Mittel um Druckspitzen vorzubeugen sind Druckspeicher im System zu installieren.

Druckabfall, Druckstöße, Turbulenzen und Druckspitzen sorgen für einen Energieverlust in hydraulischen Systemen.

Die Energie wird in Wärme umgewandelt, das sorgt für einen Temperaturanstieg der Hydraulikflüssigkeit und der Baugruppen.

Durch diese Faktoren kommt es an Bauteilen zur Kavitation, Material wird ausgewaschen. Durch Druck, Geschwindigkeit, Reibung und den damit verbundenen negativen Einflüssen wird an Kanälen und Rohren strahlartig Material abgetragen infolge einer konzentrierten Strömungsturbulenz gegen das entsprechende Bauteil.

Die Kavitation entsteht durch Lufteinschlüsse in der Flüssigkeit, Hydrauliköl kann bis zu 9% aufnehmen. Turbulenzen im strömender Flüssigkeit sorgen für die Bildung von Dampfblasen und es bilden sich Hohlräume. Kavitation tritt in verschiedenen Formen auf.

  • Schwingungskavitation
  • Strömungskavitation
  • Sidekavitation

In der Fluidtechnik finden wir die Strömungskavitation am häufigsten vor. Bedingt durch Umlenkung des Volumenstroms und Querschnittsänderungen kommt es zum abreißen des Förderstroms und es entstehen Verwirbelungen. In diesen Wirbeln ist die Geschwindigkeit so hoch das dort Dampfblasen entstehen können.

All das kann den optimalen Betrieb einer Hydraulikanlage negativ beeinflussen und führt irgendwann zum Ausfall von Bauteilen.

Fluidtechnik

Fehlersuche bei Maschinenausfall durch Störung

Fehlersuche bei Maschinenausfall durch Störung

Fehlersuche an Maschinen und Anlagen

Bei Störungen an komplexen Maschinen müssen sie systematisch und selektiv vorgehen.

Die Arbeit in interdisziplinären Teams (Elektrik-Mechanik-Steuerungstechnik) bringt bei der Fehlersuche einige Vorteile.

So kann die Fehlfunktion Schritt für Schritt eingegrenzt werden. Sie verkürzen die Standzeit durch das parallele Abarbeiten verschiedener Teilprozesse zur Entstörung der Anlage.

Es gibt auch hier die verschiedensten Methoden eine Fehlfunktion einzugrenzen und zu lokalisieren.

Die Fehlerbaumanalyse (FTA) ist ein solches System. Die Fehlerbaumanalyse ist ein Analyseverfahren, das zur Untersuchung der Zuverlässigkeit komplexer Produkte und Prozesse entwickelt wurde.

Gemäß der DIN 25424 ist ein Fehlerbaum die graphische Darstellung von Fehlerbaumeingängen, mithilfe der Fehlerbaumanalyse kann ein Fehler systematisch eingegrenzt und beseitigt werden.

Anhand von Checklisten bzw. Fehlerkatalogen kann die Instandhaltung planvoll die Entstörung und Fehlerbeseitigung vornehmen und anschliessend dokumentieren.

Das systematische eingrenzen der Fehler und Störungen durch die selektive Feststellung verschiedener Funktionen erleichtert die Arbeit der Instandhaltungsmitarbeiter.

Bei zufälligen Fehlern ist die genaue Feststellung und Analyse der Störung ein wichtiger Baustein zu mehr Maschinennutzungszeit.

Ein Beispiel aus der Praxis: Ausfall der Steuerung an einer wichtigen Produktionsmaschine. Trotz intensiver Beobachtung lässt sich keine Fehlfunktion feststellen.Die Instandhaltung simuliert die verschiedensten Zustände um herauszufinden was zum Ausfall der Anlage geführt hat.

Die Instandhaltung erhöht die Temperatur der Steuerung mithilfe eines Heizlüfters um 20°C ohne das die Anlage ausfällt.

Nun simulieren sie Erschütterungen oder Vibrationen mithilfe eines einstellbaren Rüttelmotors. Und siehe da die Steuerung fällt erneut nach kurzer Zeit aus. Nun werden die Anschlüsse und alle Platinen durch die Fachabteilung untersucht.

Das Ergebnis ist eindeutig und zeigt die Wirksamkeit der Methoden, eine Platine hat einen feinen Riss der bei Vibrationen zum Ausfall der Steuerung geführt hat.

Die systematische Simulation verschiedener Zustände und Änderungen hat der Instandhaltung geholfen die Störung dauerhaft zu beseitigen.

Jeder Fehler kann eine Kette von Folgefehlern an einer Anlage auslösen. Sie können die Fehler einzeln beseitigen oder sie analysieren die genaue Fehlerursache. Erstellen sie Pläne mit den Abhängigkeiten von Teilsystemen und Baugruppen. Welche Funktion hat Einfluss auf Folgesysteme?

Sind alle Funktionen notwendig um die Hauptfunktionen aufrecht zu erhalten?

Sie können auch den einfachen aber durchaus sehr kostenintensiven Weg des Bauteilaustausches gehen.

Es werden alle relevanten Bauteile und Baugruppen als Austauschteil vorgehalten. Kommt es zu einer Störung an einer Maschine wird die entsprechende Baugruppe direkt ausgetauscht.

Im Anschluss wird an dem demontierten Bauteil der Fehler in der Werkstatt gesucht und das Bauteil instandgesetzt.

Eine aus dem digitalen IT Bereich bekannte Methode ist das Single Step Processing. Komplexe Prozesse werden in einzelne Bereiche gegliedert und Schritt für Schritt abgearbeitet.

Jeder Vorgang wird einzeln geprüft und verifiziert ob das Ergebnis mit den Vorgaben übereinstimmt.

Eine neue Methode die in der Luftfahrt schon lange im Einsatz ist die Blackbox Technologie. Bevor eine Maschine ausfällt kommt es in den meisten Fällen zu Änderungen verschiedener Parameter und die Maschine verhält sich anders als im Normalzustand. Mittels einer digitalen Speichereinheit der sogenannten Blackbox werden alle relevanten Daten ständig aufgezeichnet. Bei einem Maschinenausfall können die Instandhaltungsmitarbeiter die Daten der Blackbox auswerten und Rückschlüsse auf den Störgrund eruieren. Um Störungen und Fehlfunktionen zu analysieren müssen alle relevanten Daten gesammelt werden. Selbst banal erscheinende Dinge können die Produktion nachhaltig beeinflussen.

Schließen sie nichts aus und gehen sie dabei Schritt für Schritt vor. Jede Änderung bedarf der Überprüfung. Versuchen sie nicht mehrere Änderungen auf einmal zu erledigen. So können sie am Ende nicht genau sagen was zum Erfolg geführt hat.

Ein wesentlicher Punkt für die Effektivität ist die Instandhaltung Strategie.