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Instandhaltung

Predictive Maintenance wird zur digitalen Kristallkugel

| Autor / Redakteur: Hans-Jürgen Bittermann* / Dr. Jörg Kempf

Instandhalter und Wartungsspezialisten haben schon früh die Möglichkeiten der Digitalisierung erkannt und genutzt, um die Versorgungssicherheit und Effizienz in der Wasserwirtschaft zu erhöhen.
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Instandhalter und Wartungsspezialisten haben schon früh die Möglichkeiten der Digitalisierung erkannt und genutzt, um die Versorgungssicherheit und Effizienz in der Wasserwirtschaft zu erhöhen. (Bild: www.siemens.com/press)

Instandhaltung im Zeichen der Digitalisierung: Predictive Maintenance ist eines der Kernthemen von Industrie 4.0, so eine Studie von Roland Berger, VDMA und der Deutschen Messe. Erfolgsentscheidend seien weniger die Hardware und die Analyseverfahren, als vielmehr Offenheit für neues Service-Denken.

Instandhalter und Wartungsspezialisten haben schon früh die Möglichkeiten der Digitalisierung erkannt und genutzt, ermöglicht sie doch – sozusagen wie ein Röntgenbild – Dinge zu erkennen, die zuvor verborgen waren. Das gelingt sehr gut über das langfristige Erfassen von relevanten Daten (Parameter wie Temperaturen, Drücke, Volumenströme) und deren Analyse (Trends, Abweichungen). Kernpunkt ist die Analyse, um aus Big Data aussagekräftige Smart Data zu generieren. Die Automatisierungsspezialisten Phoenix Contact sprechen in diesem Zusammenhang von einem „Langzeit-EKG“: Das Konzept von Predictive Maintenance beschreibt dieser Anbieter als dauerhaftes Überwachen der Anlagen und Aggregate auf die maßgeblichen Verschleißanzeichen mittels moderner Sensorik – um einen drohenden Ausfall vorhersagen zu können und zum richtigen Zeitpunkt zu reparieren.

Auch im Positionspapier „Industriewasser 4.0“ der Dechema wird das Thema behandelt: Durch vorausschauende Wartung könnten Ausfälle von Komponenten und Produktionsanlagen reduziert und so die Betriebssicherheit erhöht werden. Expertenwissen muss nicht mehr vor Ort vorgehalten werden, sondern kann digital über Distanzen einbezogen werden. Darüber hinaus bietet die Evaluation, Simulation und Optimierung aller Einzelkomponenten die Chance, die Kapazität einer gesamten Anlage deutlich zu steigern, wenn die Potenziale der Einzelkomponenten ausgeschöpft und Engpässe durch simulationsgestützte Verbesserungen beseitigt werden. Anbieter von PM-Konzepten oder PM-Dienstleistungen werden so zum Wertschöpfungspartner des Betreibers.

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Ruft das nicht womöglich neue Anbieter aus der digitalen Welt auf den Plan, die in das tradierte Servicegeschäft der Hersteller und Dienstleister eindringen? Die Platzhirsche bleiben gelassen: Wer zur Analyse von Daten das Maschinelle Lernen nutze, könne schnell falsch liegen, wenn das Ergebnis statt auf einer Kausalität (Ursache und Wirkung) auf Korrelationen (ähnlichem Verhalten) basiert, so die Meinung. Deshalb sei es wichtig, Berater mit „Branchen-Stallgeruch“ zu haben.

Die Zukunftsaussichten für Anbieter im Bereich der vorausschauenden Wartung sind, wie die Studie zeigt, vielversprechend: So werde der weltweite Markt ausgehend von 2016 bis zum Jahr 2022 zwischen 27 und 39% auf bis zu 11Milliarden Dollar anwachsen. Der Großteil des Wachstums soll den Prognosen zufolge aus Europa kommen. Viel Potenzial versprechen dabei neuartige Geschäftsmodelle, die sich aus der Fortführung des Predictive Maintenance-Ansatzes ergeben: Verdienten Maschinenbauer ihr Geld bislang hauptsächlich mit dem Verkauf der Hardware und nachgelagerten Produkten (klassische After-Sales), so werden sie mehr und mehr zum Leistungsverkäufer des eigentlichen Ergebnisses ihrer Hardware. Konkret: Der Kompressor-Hersteller garantiert dem Betreiber in dessen Anlagen Druckluft in der geforderten Menge, Qualität und auf dem erwarteten Druckniveau. Der Pumpen-Hersteller hingegen eine bestimmte Fördermenge – wie er das anstellt, ist dessen Sache. Der Betreiber zahlt die abgenommene Druckluft, das bereitgestellte Medium. Zukunftsmusik? Ja und Nein – Industrieparks betreiben im Grunde ähnliche Geschäftsmodelle.

Wasser- und Abwasser-Geschichten (Bildergalerie)

Durchblick in Echtzeit

Die intelligente Verknüpfung von Daten schafft neue Möglichkeiten, die Ressource Wasser effizienter zu nutzen und somit die Nachhaltigkeit zu fördern, zeigt sich Siemens überzeugt. Ein Beispiel: Der Abwasserverband Zirl und Umgebung umfasst 14 Verbandsgemeinden, mehrere Pumpwerke und 50 Kilometer Sammelkanäle. Zwischen 2015 und Ende 2017 wurde die gesamte Leittechnik im Rahmen des Projektes „Smart Water Grids“ mit neuer Digitalisierungstechnik von Siemens ausgestattet. Redundante Systeme erhöhen die Betriebssicherheit und durch den Einsatz von Comos MRO (Maintenance, Repair & Overhaul) als neue Asset Management Plattform profitiert der Betreiber von einem integrierten Maintenance Management.

Grundfos offeriert mit der I-Solutions-Cloud eine Online-Überwachungs- und Steuerungsplattform. Darauf finden Betreiber spezifische Angebote wie Instandhaltung, Fremdwassereintrag und Hochwasserwarnung. So wird die Cloud zur Lösung, um den Betrieb und die Wartung im Abwassernetz zu analysieren und Optimierungspotenziale aufzuzeigen. Das System liefert Wissen über das Geschehen im Netz, reduziert Betriebszeiten und hilft dabei die Effizienz zu steigern. Wichtig mit Blick auf bestehende Systeme: Wastewater Networks ist herstellerunabhängig kompatibel zu allen vorhandenen Pumpstationen und kann ohne Weiteres nachträglich eingebunden werden.

Die Bereiche Wasserökonomie und Wassernetze von IWW erarbeiten aktuell das Konzept für ein F&E-Projekt zum Thema Echtzeit-Zustandsüberwachung mithilfe von Druck- und Geräuschpegel-Loggern. Dabei sollen die Potenziale akustischer Monitoringsysteme mit technischen Kenngrößen wie Wasserverlusten, Schadensraten, Boden und Rohrwerkstoff für ein besseres Abbild des Zustandsverschlechterungsprozesses im Rohrnetz verknüpft werden. Es soll so wohl auf Testständen als auch im Netzbetrieb nach Mustern gesucht werden, die es erlauben würden, sich ankündigende Schäden frühzeitiger zu identifizieren und so einen weiteren Baustein der kontinuierlichen Netzüberwachung in Richtung Echtzeitüberwachung zu erarbeiten. Das Projekt ist bereits grundfinanziert, jetzt sollen Praxispartner in Abstimmung mit IWW entsprechende Messgeräte/Sensorik für die Feldphase bereitstellen und Messdaten ermitteln und zur Verfügung stellen.

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Ist das Wasser sicher?

Die Nutzung von Big und Smart Data und der Einsatz Künstlicher Intelligenz zur Mustererkennung wird zu einem wichtigen Hilfsmittel der Instandhaltung. Doch muss man aufpassen, sich nicht zu sehr von der Technik zu entfernen. Praktiker glauben, dass der Nutzen derartiger Systeme vielfach überschätzt werde. Denn die überwiegende Zahl der Maschinenausfälle lasse sich auf Faktoren zurückführen, die Technik alleine nicht lösen könne – allen voran analoge Bedienungsfehler. „Wasser- und Abwassernetze lassen sich weder miniaturisieren noch entmaterialisieren“, schreibt Jörg Simon, Vorstandsvorsitzender der Berliner Wasserbetriebe. Das sollten wir bei aller Euphorie nicht vergessen.

Dem Trend auf der Spur

„Es ist nicht gesagt, dass es besser wird, wenn es anders wird. Wenn es aber besser werden soll, muss es anders werden“ – beschrieb der große Spötter und Naturwissenschaftler Georg Christoph Lichtenberg im 18. Jahrhundert. In diesem Sinne ist der digitale Mindset eine zentrale Voraussetzung für die erfolgreiche Umstellung von einem reaktiven auf einen prädiktiven Ansatz: Dazu zählt die Studie unter anderem eine flexible, agile und servicebewusste Organisation, in der die Kundenherausforderungen bekannt sind und im Fokus stehen. Dabei sollte in jedem Fall der Nutzen im Vordergrund stehen, denn Digitalisierung um ihrer selbst willen ist wenig zielführend.

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