Niemand möchte sich mit ungeplanten Ausfallzeiten befassen, aber für viele sind sie unvermeidlich. Das Wartungspersonal ist die erste Anlaufstelle bei einem unvorhergesehenen Ereignis und muss eine reaktive Wartung durchführen, um die Anlage so schnell wie möglich wieder in Betrieb zu nehmen. Ungeplante Ausfallzeiten bergen zahlreiche Risiken, darunter Produktionsausfallzeiten. In diesem Zeitraum ereignen sich auch mehr als die Hälfte der Sicherheitsvorfälle. Wenn die Produktion unerwartet zum Stillstand kommt, sind Menschenleben in Gefahr.
Um diese Risiken zu bewältigen, initiierte ein weltweit führender Hersteller von Vliesstoffen ein Investitionsprojekt zur Integration eines IIoT-gesteuerten Anlagenüberwachungssystems. Dies wiederum würde ihre Wartungserkenntnisse verbessern und das Risiko für ihre Wartungsteams in Szenarien der reaktiven Wartung verringern. Mit besseren Einblicken können sie verhindern, ungeplante Ausfallzeiten zu verhindern, indem sie Anomalien angehen, bevor sie zu Katastrophen werden.
Im Beispiel des Vliesstoffherstellers erfordert die Produktion seiner Produkte die Verarbeitung von Fasern durch komplexe Maschinen. Während dieses Prozesses kann die von den Anlagen erzeugte übermäßige Wärme zu einem thermischen Ereignis führen, wenn die Fasern in Kontakt kommen. Dieses Szenario könnte zu ungeplanten Ausfallzeiten, Materialverlust und dem Risiko von Verletzungen oder Todesfällen beim Personal führen.
Bei der Suche nach einer Lösung für vorausschauende Technologie entdeckte der Hersteller Grace Technologies über seinen lokalen Distributor. Grace ist ein Rockwell Automation Technology Partner, der Produkte für elektrische Sicherheit und vorausschauende Wartung herstellt. Der distributor arbeitete mit Grace zusammen, um den Hersteller mit dem GraceSense™ Predictive Maintenance System vertraut zu machen.
Das bewährte Predictive Maintenance System ist ein System zur Zustandsüberwachung von Anlagen, das neben kabelgebundenen sensor auch drahtlose sensor-Technologie einsetzt. Durch erweiterte Datenanalyse erhalten Anlagenmanager tiefgehende Einblicke in den Zustand der Maschinen, um Ressourcen effektiv zu priorisieren und den Wert ihrer Wartungsausgaben zu maximieren. Die GraceSense-Technologie verbessert die Zuverlässigkeit, Sicherheit und Wartungsmetriken der gesamten Anlage, indem sie den Zustand der Anlagen aus der Ferne überwacht und bei der Erkennung anomalen Verhaltens rechtzeitig Benachrichtigungen an das Personal im Fertigungsbereich sendet, entweder per sichere maximale Geschwindigkeit oder E-Mail, mit vorkonfigurierten, schrittweisen Anweisungen zur Beseitigung.
Was den Instandhaltungsleiter des Vliesstoffherstellers sofort überzeugte, war die drahtlose sensor-Technologie von GraceSense. Man suchte nach einer Lösung, die Temperaturfeedback ohne Verdrahtung der Maschinen ermöglicht. Während die anfängliche Sorge der Temperaturüberwachung galt, plant man auch die Nutzung der vibration-Überwachungsfunktionen für weitere Geräte in der Zukunft.
Derzeit wurden 140 GraceSense Vibration & Temperature Nodes in der gesamten Fertigungsanlage installiert. Diese Netzknoten sind drahtlose sensor, die vibration und Temperatur überwachen, um den Zustand rotierender Geräte zu beurteilen. Durch die Verwendung von fortschrittlicher edge-Verarbeitung und IEEE 802.15.4 ZigBee-kompatibler Kommunikation ermöglichen die Netzknoten dem Personal die kontinuierliche Überwachung der Ausrüstung, die Erkennung von Anomalien und die Vorhersage des Anlagenzustands. Mehrere Montageoptionen ermöglichen eine schnelle Bereitstellung in verschiedenen Anwendungen in jeder Branche, und ihre austauschbaren Batterien bieten eine Lebensdauer von 3–5 Jahren.
Die Vibration & Temperature Nodes kommunizieren über GraceSense-Gateways, die die gesammelten Informationen der Netzknoten über die Maintenance Hub Cloud und/oder PLC-, SCADA-, Dual Channel Input Stop-Systeme an eine Plattform zur Fehlerbehebung übertragen. Jeder Kunde kann aus drei Gateway-Typen wählen, die zu seiner Anwendung passen: CloudGates, ControlGates und ComboGates.
CloudGates übertragen Netzknoteninformationen an das browserbasierte Maintenance Hub, das aussagekräftige Echtzeiteinblicke bietet. Diese Wi-Fi- oder LTE-Konfiguration kann cloudbasierten Support für alle drahtlosen Netzknoten innerhalb eines Sichtbereichs von 30 m bieten, wodurch die Architektur massiv skalierbar wird. ControlGates ermöglichen den Benutzern eine schnelle Integration in ihr Steuerungsnetzwerk über PLC/SCADA- und EtherNet,IP™- oder Modbus TCP/IP-Kommunikationsoptionen.
Der Instandhaltungsleiter beschrieb die Integration und Anwendung des GraceSense-Systems als sehr schnell und einfach. Die cloudbasierten Funktionen erwiesen sich als effektive Lösung, aber das Unternehmen wollte das System auch in sein PLC-Netzwerk integrieren. Das Team von Grace arbeitete mit Rockwell Automation zusammen, um eine Lösung zu entwickeln, mit der das Unternehmen sowohl die Cloud als auch die PLC-Vernetzung nutzen konnte, um Daten vom Predictive Maintenance System zu übertragen.
Zur Unterstützung dieser Anwendung installierte der Hersteller von Vliesstoffen ComboGates, um mit seinen 140 Vibration & Temperature Nodes zu kommunizieren. Derzeit verfügen sie über 15 ComboGates, die Informationen von ihren Netzknoten übertragen. ComboGates sind eine Hybridkonfiguration der CloudGate- und ControlGate-Konfigurationen. Diese Option stellt Daten sicher für beide PLC/SCADA/Dual Channel Input Stop-Systeme über EtherNet,IP™ oder Modbus TCP/IP bereit und bietet Kommunikationsoptionen für die Übertragung von Netzknoteninformationen an das Maintenance Hub über Wi-Fi- oder LTE-Service.
Grace Technologies überwachte die installation der Netzknoten und Gateways zusammen mit dem Personaleinsatz des Herstellers und dem Elektrounternehmen. Grace führte eine Standortbegehung durch, um die Positionen der Gateways zu bestimmen und sicherzustellen, dass sie die von ihnen installierten Netzknoten warten konnten. Nach der installation der Hardware arbeitete Grace eng mit Rockwell Automation zusammen, um die Unterstützung bei der PLC-Integration zu gewährleisten.
Innerhalb der PLC-Infrastruktur der Fertigungsanlage konfigurierte Alarme. Die aus dem Predictive Maintenance System abgerufenen Daten werden auf den HMIs angezeigt, wenn die Temperatur einen Warnpegel erreicht. Wenn an einem der 140 Netzknoten eine Temperaturabweichung erkannt wird, löst das System automatisch eine Abschaltung aus, um ein thermisches Ereignis zu verhindern. Der Instandhaltungsleiter des Herstellers von Vliesstoffen erklärte, dass das GraceSense Predictive Maintenance System bereits anormale Temperaturanstiege erkannt und sechs ungeplante Ausfallszenarien verhindert hat, die zu einer Kontamination der Produktion oder zu einem thermischen Ereignis hätten führen können.
Vor GraceSense konnten ungeplante Ausfallzeiten zwischen 5 Stunden und, in noch katastrophaleren Ausfallszenarien, bis zu mehreren Wochen dauern. Mit der GraceSense-Einführung erkennen sie nun zukünftige Ereignisse und können sie mit nur 1 Stunde geplanter Ausfallzeit beheben.
Das Unternehmen des Vliesstoffherstellers beabsichtigt, diesen Standort als Testgelände für das GraceSense Predictive Maintenance System zu nutzen, mit Plänen, die Integration möglicherweise auf weitere Einrichtungen auszudehnen.
