Maschineneffizienz steigern, Ausfallzeiten reduzieren: Höchstleistungen in der Industrie
In der modernen Industrie spielt die Maschineneffizienz eine entscheidende Rolle für den Erfolg eines Unternehmens. Die Aufrechterhaltung und Optimierung der Maschinenverfügbarkeit und -leistung ist nicht nur für die Produktivität, sondern auch für die Wettbewerbsfähigkeit von großer Bedeutung. Strenge Umweltvorschriften und eine zunehmende Ressourcenknappheit fordern ein Umdenken. Gleichzeitig können ungeplante Ausfallzeiten zu erheblichen finanziellen Verlusten führen und die Reputation eines Unternehmens gefährden. Beobachter schätzen, dass ungeplante Ausfallzeiten Industrieunternehmen der Fortune Global 500 in 2022 fast 1,5 Billionen Dollar gekostet haben, 11 Prozent ihres Jahresumsatzes (Quelle: industrie.de). Wir zeigen Möglichkeiten, wie Unternehmen ihre Maschineneffizienz effektiv und zukunftssicher verbessern können.
Definition und Bedeutung von Maschinenverfügbarkeit, -produktivität und -effizienz
Maschinenverfügbarkeit bezieht sich auf den Zeitraum, in dem eine Maschine für den produktiven Einsatz zur Verfügung steht und ihre vorgesehene Funktion erfüllen kann. Sie ist ein wichtiger Indikator für die Effizienz und Zuverlässigkeit von Produktionsanlagen und wird oft als Prozentsatz der geplanten Betriebszeit ausgedrückt, in der die Maschine tatsächlich einsatzbereit ist. Die Maschinenverfügbarkeit ist eng mit der Betriebszeit verbunden, die die gesamte Zeit beschreibt, in der eine Maschine ohne Unterbrechungen läuft und funktioniert.
Maschineneffizienz wiederum beschreibt das Verhältnis zwischen der produzierten Arbeit und der aufgewendeten Energie bei gleichbleibender Qualität. Eine Maschine mit höchster Effizienz erreicht ihr maximales Leistungspotenzial bei geringstmöglichen Betriebskosten. Die Formel zur Ermittlung der Maschineneffizienz bzw. Gesamtanlageneffektivität (OEE):
OEE = Verfügbarkeit x Leistung x Qualität (Quelle: OEE-Institute)
Diese Berechnung der Maschineneffizienz ist besonders wichtig bei Hochleistungsanwendungen wie Bau- und Landmaschinen, Kompressoren, in der Fertigung und bei Motoren, die extremen Belastungen standhalten müssen.
Faktoren, die die Maschinenleistung beeinflussen
Die Leistung einer Maschine wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst:
- Verschleiß: Durch Reibung, Belastung und Umwelteinflüsse nutzen sich Komponenten im Laufe der Zeit ab, was zu Effizienzverlusten führt.
- Umwelteinflüsse: Luft- und Wasserverschmutzung sowie Schadstoffe in Flüssigkeiten, Staub, hohe Luftfeuchtigkeit und extreme Temperaturen können die Lebensdauer von Maschinenkomponenten erheblich verkürzen, insbesondere beim Betrieb schwerer Geräte in widrigen Umgebungen.
- Schmierung: Eine adäquate Schmierung ist entscheidend, um Reibung und Verschleiß zwischen beweglichen Teilen zu reduzieren.
- Wartung: Unregelmäßige oder unzureichende Wartung kann zu unerwarteten und kostspieligen Ausfallzeiten führen.
Die Kosten von Ausfallzeiten verlangen nach modernen Lösungen
Ungeplante Maschinenausfallzeiten können für Unternehmen enorme finanzielle Auswirkungen haben. Laut einer Studie sind die Kosten für eine Stunde ungeplanter Ausfallzeit in verschiedenen Branchen im Vergleich zu 2020 um mindestens 50 Prozent gestiegen. Kostete beispielsweise in einem Automobilwerk eine Stunde Ausfallzeit im Jahr 2019/20 noch 1,3 Millionen US-Dollar, überstiegen die Kosten 2022 bereits 2 Millionen US-Dollar – vom entstandenen Imageschaden ganz zu schweigen.
Strategien zur Steigerung der Maschineneffizienz
Wie also lassen sich die Maschineneffizienz steigern und Ausfallzeiten vermeiden? Hierfür gibt es verschiedene Strategien, die miteinander kombiniert für optimale Ergebnisse sorgen können. Diese Ansätze können einfach oder ausgefeilt, konventionell oder höchst innovativ sein:
- Schulung und Sensibilisierung der Mitarbeiter: Gut geschultes Personal kann potenzielle Probleme frühzeitig erkennen und angemessen darauf reagieren. Regelmäßige Schulungen zu Wartungsverfahren und der Bedienung von Überwachungssystemen sind unerlässlich.
- Optimierung der Ersatzteillogistik: Eine effiziente Ersatzteilversorgung reduziert Ausfallzeiten erheblich. Unternehmen sollten kritische Ersatzteile identifizieren und deren Verfügbarkeit sicherstellen.
- Dokumentation und Analyse von Ausfällen: Jeder Ausfall sollte sorgfältig dokumentiert und analysiert werden. Diese Informationen können genutzt werden, um zukünftige Ausfallzeiten zu verhindern und die Instandhaltungsstrategie kontinuierlich zu verbessern.
- Präventive Instandhaltung: Auch wenn die vorausschauende Instandhaltung zunehmend an Bedeutung gewinnt, bleiben regelmäßige Wartungsintervalle wichtig. Diese sollten basierend auf Herstellerempfehlungen und Betriebserfahrungen festgelegt werden.
- Echtzeit-Überwachung: Durch den Einsatz von Sensoren und IIoT-Technologien (Industrial Internet of Things) können Maschinendaten kontinuierlich erfasst und analysiert werden. Dies ermöglicht eine frühzeitige Erkennung von Mustern, Anomalien und potenziellen Problemen.
- Vorausschauende Wartung: Dieser Ansatz nutzt Sensortechnologie und Datenanalyse, um den Zustand von Maschinen in Echtzeit zu überwachen. „Predictive Maintenance“ zielt darauf ab, Risiken zu identifizieren, die ein menschliches Eingreifen erfordern und den Zeitpunkt eines möglichen Ausfalls vorherzusagen. Im Ergebnis werden Wartungsarbeiten nur dann durchgeführt, wenn die Daten auf einen bevorstehenden Ausfall hindeuten. Dies optimiert die Wartungsintervalle und reduziert ungeplante Ausfallzeiten.
- Datenanalyse und maschinelles Lernen: Fortschrittliche Analysemethoden und KI-Algorithmen können in historischen und Echtzeitdaten Muster und Anomalien erkennen. Somit können präzise Vorhersagen über den Zustand und die Performance von industriellen Maschinen getroffen und automatisierte Diagnosen gestellt werden.
- Vorbeugende Wartung: Im Gegensatz zum Ansatz der vorausschauenden Wartung geht „Prescriptive Maintenance“ noch einen Schritt weiter. Es werden nicht nur Vorhersagen zu potenziellen Problemen auf Basis von Echtzeit-Überwachung und Datenanalyse getroffen, sondern darüber hinaus automatisierte Diagnosen abgeleitet und ganz konkrete Handlungsempfehlungen geliefert, um Probleme proaktiv zu vermeiden oder zu beheben.
Innovative Lösungen von MANN+HUMMEL für maximale Maschinenverfügbarkeit
Um die technische Verfügbarkeit von Maschinen zu maximieren, suchen Unternehmen zunehmend nach innovativen, zuverlässigen Lösungen. Wir sind stolz, als einer der führenden Filterhersteller der Welt auch hier zu den Pionieren gehören zu dürfen – sowohl mit traditionellen Filterprodukten als auch mit smarten Filtrationslösungen.
Smart Filtration Solutions: Filterüberwachung für weniger Ausfallzeiten
Ein Beispiel für eine fortschrittliche Lösung zur Steigerung der Maschineneffizienz sind unsere Smart Filtration Solutions. Diese modernen Filterlösungen vereinen unsere leistungsstarken Filtertechnologien mit speziell darauf zugeschnittenen Sensoren, IIoT-Technologie und digitalen Services der MANN+HUMMEL Digital Filter Suite. Smart Filtration by MANN+HUMMEL kommt bereits in verschiedenen Bereichen zum Einsatz, wie beispielsweise in Land- und Baumaschinen oder Industrieanlagen. Mit unserer Digital Filter Suite kann die Lebensdauer der Filter ideal ausgenutzt und die Servicekosten gleichzeitig gesenkt werden.
Für OEM-Kunden (Original Equipment Manufacturer) sind Smart Filtration Lösungen, je nach den individuellen kundenspezifischen Anforderungen, in verschiedenen, alternativen Lösungsdesigns realisierbar:
Das Lösungsdesign Cloud-2-Cloud ist die erste Wahl für zukunftsorientierte Fahrzeuge und Arbeitsmaschinen der neuesten Generation, die typischerweise in Regionen mit guter Netzabdeckung für mobiles Internet eingesetzt werden. Die Option des Cloud-2-Cloud-Lösungsdesigns ermöglicht es Kunden, das volle Potenzial der Datenintegration und Prozessautomatisierung zu nutzen. So können die digitalen Services stets aktuell gehalten werden und die generierten Erkenntnisse zu den vernetzten Maschinen beispielsweise nahtlos in Flotten- sowie Service-Management-Portale integriert werden und Service-Einsätze somit automatisiert geplant werden. Die erhobenen Messdaten zu den vernetzten Maschinen werden dabei anonymisiert verarbeitet und der Datenaustausch ist stets gesichert und Ende zu Ende verschlüsselt.
Die Lösungsdesigns Edge und Embedded sind auf die Anforderungen von Fahrzeugen ausgerichtet, die für den Einsatz in entlegenen Gebieten mit schlechter mobiler Internetverbindung konzipiert sind und stets autonom funktionieren müssen.
Der Vorteil der Autonomie von Konnektivität kommt dabei zum Preis von unvernetzten Inselsystemen in der Fahrzeugflotte, in denen die digitalen Services manuell auf dem neuesten Stand gehalten werden müssen und deren Messdaten und Erkenntnisse sich nicht automatisch in Service- und Flottenmanagement-Portale integrieren lassen.
Smart Filtration by MANN+HUMMEL, erklärt am Beispiel des Lösungsdesigns: Cloud-2-Cloud
- Spezifisch für die Anwendung der Filterzustandsüberwachung entwickelte Sensoren in und an der Maschine überwachen kontinuierlich den Zustand und die Beladung der eingesetzten Luft- und Flüssigkeitsfilter sowie den Zustand von Fluiden in Echtzeit.
- Die so erhobenen Daten werden über das Telematik-System moderner Fahrzeuge und Arbeitsmaschinen anonymisiert in die Cloud der jeweiligen OEMs hochgeladen.
- Die digitalen Services der Digital Filter Suite in der MANN+HUMMEL Cloud analysieren diese Daten in der OEM-Cloud und geben Auskunft über den aktuellen Beladungszustand des verwendeten Filters. Sie treffen präzise Vorhersagen über die voraussichtlich verbleibende Einsatzbereitschaft des jeweiligen Filterelements.
- Die dadurch generierten Erkenntnisse werden dem Fahrzeugführer sowie übergeordneten Service-Portalen und Flottenmanagement-Systemen über die OEM-Cloud zur Verfügung gestellt und ermöglichen somit, Wartungsaktivitäten smarter und vorausschauend zu planen.
Die Vorteile dieser Lösung sind vielfältig:
- Vermeidung unvorhergesehener Wartungsbedarfe und ungeplanter Maschinenstillstände
- Smartere und vorausschauende Planung von Wartungsaktivitäten
- Ideale Ausnutzung der verfügbaren Filterlebensdauer
- Senkung der Wartungs- und Betriebskosten
- Verbesserter Schutz für Mensch und Maschine durch kontinuierliche Luftfilterüberwachung
- Optimierung der Ersatzteilbeschaffung
Fallbeispiel: Verbesserung der Schmierölfiltration durch hocheffektive Innovationen
Neben digitalen Lösungen bieten wir Filtrationsprodukte, die in Fahrzeugen, Maschinen und Geräten für höchsten Schutz sorgen und dadurch Verschleiß verhindern sowie die Leistung und Lebensdauer verbessern. Ein konkretes Beispiel zeigt sich in der Optimierung der Schmierölfiltration bei mobilen Stromaggregaten durch Zentrifugen von MANN+HUMMEL:
- Problem: Hoher Verschleiß von Motorenkomponenten, gekennzeichnet durch hohe Wartungs- und Betriebskosten.
- Lösung: Einsatz der FM200 Zentrifuge (oder auf unsere verbesserte, moderne ESC600-Zentrifuge sowie ähnliche Lösungen von MANN+HUMMEL), um sauberes Motorenschmieröl sicherzustellen.
- Ergebnis: Die Zentrifuge schützt die Maschine effektiv vor Rußpartikeln.
- Wirtschaftlicher Nutzen: Die Kosten für die Umrüstung amortisierten sich in weniger als 12 Monaten. Die jährlichen Einsparungen betragen 63.000 Euro.
Dieses Beispiel verdeutlicht, wie gezielte Verbesserungen in der Filtrationstechnologie mit Produkten von MANN+HUMMEL zu erheblichen Kosteneinsparungen und einer Steigerung der Maschineneffizienz führen können.
Innovationen und Erfahrung für die Industrie von heute und morgen
Die Steigerung der Maschineneffizienz und die Reduzierung von Ausfallzeiten sind entscheidende Faktoren für eine saubere und nachhaltige Industrie. Durch die Kombination von datengetriebenen und physikbasierten Modellen können Unternehmen ihre vorausschauende Instandhaltung optimieren und somit ihre Wettbewerbsfähigkeit stärken.
Ein Schlüsselelement zur Verbesserung des Maschinenbetriebs ist der Einsatz von intelligenten Steuerungssystemen, um maximale Effizienz zu erreichen.
Trends in der industriellen Leistungsoptimierung umfassen:
- Verstärkte Integration von KI und maschinellem Lernen: Diese Technologien erhöhen die Präzision von Prognosen und ermöglichen autonome Entscheidungsprozesse in der Instandhaltung.
- Augmented Reality (AR) in der Wartung: AR-Technologien unterstützen Wartungstechniker bei ihrer Arbeit, indem sie relevante Informationen und Anleitungen in Echtzeit einblenden.
- Digitale Zwillinge: Die Entwicklung hochpräziser digitaler Abbilder von Maschinen revolutioniert die Simulation und Optimierung von Produktions- und Wartungsprozessen.
- Industrielles Internet of Things – IIoT: IIoT ist ein Sammelbegriff für Technologien innerhalb einer globalen IT-Infrastruktur, die es physischen und virtuellen Objekten in industriellen Umgebungen ermöglichen, sich zu vernetzen und durch Daten zusammenzuarbeiten.
- Edge und Cloud Computing: Die Verarbeitung und Bereitstellung von Daten erfolgt flexibel und effizient – direkt an der „Kante“ der Maschine, um Reaktionszeiten bei kritischen oder sicherheitsrelevanten Anwendungen zu verkürzen, oder über das Internet, wo hoch skalierbare Services wie Verarbeitung, Speicher, Datenbanken und Analysen jederzeit und überall verfügbar sind.
Unternehmen, die diese Technologien erfolgreich implementieren, werden in der Lage sein, ihre Maschineneffizienz zu maximieren, Ausfallzeiten zu minimieren und dadurch ihre Maschinenverfügbarkeit signifikant zu erhöhen – ein entscheidender Wettbewerbsvorteil in einer zunehmend anspruchsvollen Industrie. Wir bei MANN+HUMMEL sind bereit, Sie dabei zu unterstützen.
Kontaktieren Sie uns – gemeinsam finden wir wegweisende Lösungen für eine optimale Maschineneffizienz!
