innovation mit instandhaltung 4.0

Innovation mit Instandhaltung 4.0 Enterprise 4.0 – Lerngruppe „Predictive Maintenance“

St. Pölten, 06.06.2016

Georg Güntner

Instandhaltung der Zukunft

Quelle: BOSCH SI. „Predictive Maintenance with the Service Portal. The Intelligent Way to Maximize Machine Availability” - http://bit.ly/1vCe2Vd

2 07.06.2016 Instandhaltung 4.0

http://bit.ly/1vCe2Vd



„Die technischen Dinge in der Instandhaltung 4.0 sind

gelöst. Was wir als Menschen noch nicht schaffen ist die

Technologie so zu nutzen, dass wir damit arbeiten können.“

„The technical issues of maintenance 4.0 have been

solved. What we did not manage properly yet is to utilize

the technologies in such a way that people are able to work

with them.“

An expert in an interview during the qualitative analysis phase – April 2014

Instandhaltung 4.0: Eine Frage der Technologie?

07.06.2016 Instandhaltung 4.0 3

Wer ist der Instandhalter von morgen?


Quelle: Ingo Busch, verlag moderne industrie GmbH © fotolia.com

„Equipment Engineer“

Instandhaltung 4.0


Forschungsthemen

Industrial Internet of Things

Produktionsmittel, Produkte und

Prozesse im (Industrial) Internet

of Things

Instandhaltung 4.0

Informationstechnische

Modellierung von Sensorik,

Assets (Anlagen, Maschinen,

technischen Plätzen),

Produkten und Prozessen

Technologie-Stacks und

Architekturen für Industrial

Internet Systems

Geschäftsmodelle für Industrie

4.0


Mitglied bei: EFFRA, AIOTI, ECSEL, Forschung Austria, Plattform Industrie 4.0, Digital Networked Data,

Maintenance Competence Center, IoT-Group Salzburg (u.a.)

Eckdaten des Projekts „Instandhaltung 4.0“

Projektbezeichnung: Instandhaltung 4.0

(Akronym: IH40)

http://instandhaltung40.salzburgresearch.at/ (Projekt-Website)

[email protected] (e-Mail-Adresse)

Förderprogramm: „Produktion für die Zukunft“

Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG)

Projektpartner

Salzburg Research (Salzburg): Koordinator

dankl+partner (Wals)

Messfeld (Klagenfurt)

Bilfinger Chemserv (Linz)

Laufzeit

01.02.2014 bis 30.04.2015


http://instandhaltung40.salzburgresearch.at/

mailto:[email protected]

Instandhaltung 4.0: Projektberichte


Okt. 2014

• Bericht über Bedürfnisse, Anforderungen und Trends in der Instandhaltung

Jan. 2015

• Szenarien der Instandhaltung 4.0

Mai 2015

• Forschungs- und Entwicklungs-Roadmap für Instandhaltung 4.0

• inkl. Technologie- und Forschungs-Radar

„Instandhaltung 4.0“ in der Fach-Presse


Instandhaltung 4.0 auf russisch


Bedürfnisse und Trends in der Instandhaltung


Bedürfnisse und Trends

Instandhaltungsstrategien: heute und morgen

Die Instandhaltungsstrategien der

Zukunft sind zustandsorientiert

und voraussagend

Verfahren des Condition

Monitorings (basierend auf

intelligenter Sensorik) und des

Data Minings unterstützen die

prädiktive Instandhaltung und

tragen zur Vermeidung von

Produktionsausfällen bei

Die richtige Wahl des

Strategiemix bleibt in der

Instandhaltung weiterhin

entscheidend (Risiko-Analysen)


Die Herausforderungen: nicht-technische überwiegen


Abb. aus der Umfrage zur Zukunft der Instandhaltung

Stand und Ausblick auf Projektvorhaben:

Die Zukunft der Instandhaltung ist mobil


Kompetenzprofile: heute und morgen


Antworten auf die Frage nach der Wichtigkeit von

Weiterbildungsmöglichkeiten im Bereich

Instandhaltung und Anlagenmanagement

Kompetenzen wie Steuertechnik, Datenanalyse und Programmieren (Instandhaltung 4.0 relevante

Fähigkeiten) nehmen in den kommenden fünf Jahren an Bedeutung für die Instandhaltung zu,

während klassische Kompetenzen wie Mechanik, Pneumatik und Schweißtechnik abnehmen

werden.

Bedürfnisse bei der Kompetenzentwicklung

Miteinander sprechen ist zu wenig

Den größten Bedarf im Bereich der

Kompetenzen sehen die

TeilnehmerInnen der Umfrage im

Bereich der (fachübergreifenden)

Kommunikationskompetenz

zwischen Technikern und Nicht-

Technikern


Quelle: www.weiterbildungsmarkt.at/magazin/kommunikation-der-technik-

herausforderungen-fuer-die-instandhaltung-im-vierten-industriellen-zeitalter/ Quelle: http://business24.ch/

http://www.weiterbildungsmarkt.at/magazin/kommunikation-der-technik-herausforderungen-fuer-die-instandhaltung-im-vierten-industriellen-zeitalter/





















http://business24.ch/

http://business24.ch/

Spannungsfelder der Instandhaltung 4.0

Mensch – Technik – Organisation Beobachtungen und Konsequenzen


Nicht-technische Herausforderungen

überwiegen

Nutzung der Technologien ermöglichen

Qualifikation und Tätigkeitsprofil der

Instandhalter/-innen ändern sich: von

manuellen hin zu steuerungstechnischen

Prozessen (aber: die manuellen Prozesse

bleiben natürlich weiterhin)

Generationenwechsel

Neue Technologien aus dem Internet der

Dinge und Services

Instandhaltung als Teil des

Wertschöpfungsprozess (nicht als

Kostenfaktor)

Die Instandhaltung der Zukunft ist mobil

Beherrschung der Komplexität der Systeme

Mix der Instandhaltungsstrategien

Mix an internen und externen Leistungen

Szenarien


Zukunftsszenarien


Daten als

strategische

Ressource

Innerbetriebli-

cher Stellenwert

der IH

Umsetzung

von IH4.0

Menschen &

Kompetenzen


Thema: Daten als strategische Ressource

IST-Stand

Der Stellenwert der Anlagendaten in der

Instandhaltung wird in Zukunft zunehmen.

Die wichtigsten Branchenteilnehmer

(Anlagenbetreiber & Produktion;

Maschinenhersteller und Instandhaltung-

Dienstleister) werden versuchen, die Daten

von Anlagen als strategische Ressource

für sich zu sichern.

Die entsprechenden Szenarien betreffen

daher die Frage, wie diese strategische

Ressource unter den wichtigsten

Teilnehmern verteilt sein wird.

Die Frage ist: Wer hat in Zukunft die

Instandhaltungsrelevanten Anlagendaten?



Szenarien

Szenario 9:

Daten als verteilte

Ressource

Szenario 7:

Maschinenhersteller

haben die Daten

Szenario 8:

Anlagenbetreiber

haben die Daten

Maschinenhersteller werden in

Zukunft bestrebt sein, die Daten

von Anlagen für sich zu sichern,

anstatt diese ihren Kunden zur

Verfügung zu stellen. Sie

werden aufbauend auf den

Anlagendaten Services (z.B. für

Anlagenbetreiber) anbieten oder

aber neue Geschäftsmodelle

umsetzen wollen.

Zugang zu Anlagendaten (z.B. über

eine Schnittstelle) wird immer mehr

zu einem Kaufkriterium bei der

Anschaffung von Anlagen.

Zusätzlich generieren

Anlagenbetreiber weitere (z.B.

Umfeld-)Daten. Damit sichern sie

sich einen eigenen Datenschatz für

strategische Entscheidungen über

die Anlagen, der sie von externen

Playern unabhängig macht.

Da die Anlagendaten an

verschiedenen Orten entstehen

bzw. generiert und ausgewertet

werden, kommen verschiedene

Player nicht umhin als die Daten

untereinander zu teilen und

gemeinsam zu nutzen. Nur so

kann aus unterschiedlichen

Dateninseln ein gemeinsames

Datenbild erzeugt werden. Nur so

können die Daten nutzbringend

für alle Player

(Maschinenhersteller,

Anlagenbetreiber, Dienstleister)

ausgewertet werden.

Wahrscheinlich Möglich Möglich


Eintrittswahr-

scheinlichkeit Auswirkungen Zeitpunkt

Szenario 3:

Daten als

verteilte

Ressource

Szenario 1:

Maschinenher-

steller haben

die Daten

Szenario 2:

Anlagen-

betreiber

haben die

Daten

Szenarien Wichtigste Experten-Zitate


Experteneinschätzung von Szenarien

• Die grundsätzliche Einstellung zum Teilen von

Daten muss sich ändern (‚win-win’).

• Vertrauen ist eine wichtige Voraussetzung für die

verteilten Daten. Dort wo man Partnerschaften

entwickelt, wird es Auswirkungen geben.

• Hersteller werden viel mehr über den Gebrauch

der Maschinen wissen und die Maschinen

besser optimieren können.

Rele-

vanz-

Faktor

Möglich

(3,5)

Groß

3,5

In 4-6 Jahren

2,0 12,4

Wahrschein-

lich (3,8)

Groß

3,9

In 4-6 Jahren

1,7

14,7

Möglich

(3,2)

Groß

4,4

In 7-9 Jahren

2,6

13,9

• Anlagenbetreiber verfügen bereits über viele

Daten, nutzen sie aber kaum.

• Einer muss die Datenflut kanalisieren um den

Überblick zu behalten. Aus meiner Sicht der

Anlagenbetreiber.

• Anlagenbetreiber mit unterschiedlichen

Lieferanten sind auf die Daten der

Maschinenhersteller angewiesen.

• Nur dieses Szenario wird ordentlich funktionieren.

Um die Daten als strategische Ressource zu

nutzen, müssen sie geteilt werden.

• Professionelle Instandhalter werden die verteilten

Daten nutzen.

• Die gemeinsame Nutzung der Daten kann die

Weiterentwicklung zum Nutzen von Anlagen-

hersteller und -Betreiber massiv begünstigen.



Handlungsempfehlungen (1)

Data-Sharing-Pilotprojekte ins Leben rufen und Erfahrungen

sammeln

Innerbetrieblich lernen und “Systeme einführen bei denen verschiedene

Abteilungen zentral auf Daten zugreifen können. (Verfahrenstechnik, EMSR,

Instandhaltung).“ Um dann auch betriebsübergreifend richtig handeln zu

können.

Wissen (Best-Practice) aufbauen, wie man Daten vorteilhaft teilen

kann

Es muss eine Wissensbasis zur Orientierung von Stakeholdern aufgebaut

werden: „Es braucht gute Beispiele der gemeinsamen Datennutzung und

Mechanismen, die transparent abgrenzen, was geteilt wird und was nicht.“

Ebenso können die Informationen genutzt werden, um das Bewusstsein bei

Betreibern und Maschinenhersteller für die Teilung von Daten zu erhöhen.



Handlungsempfehlungen (2)

Regeln entwickeln, wie man Daten sicher teilen kann

Darauf aufbauend können dann nicht nur „Kontrollmechanismen für die

nachvollziehbare Abgrenzung von geteilten und ungeteilten Daten“ leichter

entwickelt werden. Solche Regeln können z.B. gemeinsam entwickelt werden,

wie ein Experte anregt: „Gemeinsame Entwicklung von Abnutzungs-/

Beanspruchungs-/ Zustandsmodellen.“

Internet of Things


Internet of Things

Instandhaltung und das Internet der Dinge

Möglich, aber:

Haben Sie schon einmal von MQTT, AMQP,

CoAP, 6LoWPAN gehört?

Wen holt Ihr Instandhaltungsleiter, wenn Ihre

Maschine einen Virus hat?

Kennen Sie die Geschichte vom „roten

Teppich“?

Potenziale des IoT in der Instandhaltung

Breitere Verwendung der voraussagenden

Instandhaltung (Predictive Maintenance)

Datenanalyse in Echtzeit

Aktuelle und präzise Performance-Metriken

Automatische Software Upgrades

Vorschläge für IH-Aktivitäten (UBM, CBM)

Ersatzteilplanung und Inventarkontrolle

Instandhaltung für „abgelegene Assets“

… u.a. …

Nach: www.reliableplant.com/Read/29962/internet-improve-maintenance


„Die technischen Dinge in der Instand-

haltung 4.0 sind gelöst. Was wir als

Menschen noch nicht schaffen ist die

Technologie so zu nutzen, dass wir

damit arbeiten können.“

(Zitat aus einem Experteninterview in

„Instandhaltung 4.0“)

http://www.reliableplant.com/Read/29962/internet-improve-maintenance





IoT in der Industrie

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Intelligente Logistik: Solar-betriebene

Mülleimer, die historische Daten speichern, über

GSM ihren aktuellen Füllstand kommunizieren

Assistenzsysteme für MitarbeiterInnen in der

Produktion (virtuelle Realität)

Source: http://www.nuveon.de

Vernetzte Produkte ermöglichen zuverlässige

Rückmeldungen über die Nutzung und das

Nutzungsverhalten: neue Geschäftsmodelle

(Service, Ersatzteilmanagement, etc.)

Dezentrale Intelligenz in der Fertigung

Füllstands-Information auf Behälterebene

Component-level Technology

Source: http://www.wuerth-industrie.com/

Source: http://www.bigbelly.com/solutions/stations/smartbelly

07.06.2016 Instandhaltung 4.0

IoT in der Instandhaltung

29

Condition Monitoring: Die Erfassung von

Umgebungsparametern ermöglicht die Überwachung

der Zustände und Analyse von Zusammenhängen

Source: http://www.evolaris.net/

Anbinden und Sammeln von Sensor-,

Maschinendaten: Internet-basierte

Kommunikationsprotokolle, Cloud-Services, usw.

Source: https://linemetrics.com/

Assistenzsysteme für MitarbeiterInnen in der

Instandhaltung (Wartungsanweisungen,

Handbücher, usw.)

Source: http://www.parstream.com http://www.envisioncn.com/

Source: http://www.messfeld.com/

Predictive Maintenance: Erfassung von Sensor-

Datenströmen in Echtzeit, Big-Data-Analyse,

Planung von Instandhaltungsmaßnahmen, usw.

07.06.2016 Instandhaltung 4.0

Predictive Maintenance


Predictive Maintenance

Szenario: Predictive Maintenance


Quelle: http://blog.eoda.de/2013/06/03/predictive-maintenance/

http://blog.eoda.de/2013/06/03/predictive-maintenance/




Beispiel: Cyber Physical Sensors

sensOsurf

Startup an der Universität Bremen. Die Wurzeln gehen auf ein

Forschungsprojekt des Instituts für

Mikrosensoren, -aktoren und -systeme

(IMSAS) für sensorische Lager zurück.

www.sensosurf.de

Prinzipien „Cyber Physical Sensors“: bauteilintegrierte

Sensoren

Die Hardware übernimmt die Datenerfassung

und Kommunikation.

Die Software übernimmt – serverbasiert – die

Interpretation der Daten.

Information as a Service: webbasierter

Zugriff

Darauf aufbauend: neue Dienstleistungen

anzubieten und neue Geschäftsfelder


Quelle: sensOsurf – www.sensosurf.se (DE)

Image: © sensOsurf

http://www.sensosurf.de/

http://www.sensosurf.se/

Use Case: Predictive Maintenance

Benefits of IoT Analytics for Renewable Energy:


Envision Energy is one of the world’s ten largest wind turbine companies and the largest Chinese offshore wind turbine supplier.

Predictive Maintenance: Envision’s sensor technology checks for any irregularities in operational performance for their 20,000 wind turbines, which allows them to predict potential failures before they happen. They match real-time data against historical data to determine which parts need adjustments or replacements, significantly reducing downtime.

Envision uses the ParStream IoT analytics platform to continuously import and store large amounts of real-time sensor data with the ability run fast and flexible queries. They also wanted the ability to run queries at any given time, whether in their own data center, in the cloud, or in customer locations. (handling of > 20 TB, high ingestion rates, immediate analysis, minimizing latency)

Image: © Envision Energy (http://www.envisioncn.com)

Source: ParStream Industry Case Study “The Benefits of IoT

Analytics for Renewable Energy” (www.parstream.com)

http://www.envisioncn.com/

http://www.envisioncn.com/

http://www.parstream.com/

Advanced Service Concepts:

HAGLEITNER SenseMANAGEMENT


Quelle: HAGLEITNER „senseMANAGEMENT” - https://youtu.be/eQysQLxjlTI (DE)

Image: © HAGLEITNER

https://youtu.be/eQysQLxjlTI

Giving cities a lift with the Internet of Things


Quelle: ThyssenKrupp/ Microsoft “Giving cities a lift with the Internet of Things” - https://youtu.be/SGXTWLQ76jI

Image: © Microsoft (http://blogs.microsoft.com/firehose/2014/07/16/the-internet-of-things-gives-the-worlds-cities-a-major-lift/)

https://youtu.be/SGXTWLQ76jI

https://youtu.be/SGXTWLQ76jI

http://blogs.microsoft.com/firehose/2014/07/16/the-internet-of-things-gives-the-worlds-cities-a-major-lift/





















„Querdenken“

Von anderen „Instandhaltungs-

Szenarien“ lernen Von Consumer-Anwendungen lernen


Roadmap der Instandhaltung 4.0


Roadmap der Instandhaltung 4.0

Zusammenfassung

Gibt es einen Weg aus dem „Dschungel der

Standards”?

“Maintenance by Design“: Frühzeitige

Einbeziehung von instandhaltungsrelevanten

Überlegungen im vernetzten Produktions-prozess

(vgl. Auch Ansätze wie TPM, TAM, LCM usw.)

Gibt es ein digitales Pendant zum

“Maschinenflüsterer”?

Training und Ausbildung: Dokumentation,

Management und Erweiterung des Wissens in den

Instandhaltungsteams

Definition von Regeln und Prozessen zum

Management, Transfer und Teilen von Daten („Data

Sharing Economy“)

Gewinnung von Information und

(handlungsweisendem) Wissen aus den Daten

(Analytik, Added Value)!

Mit kleinen Schritten starten – wichtig ist jedoch:

zu starten! (z.B. Condition Monitoring)


Maintenance Competence Center

Anlaufstelle für anwendungsorientierte

Forschungs-, Entwicklungs-,

Innovations- und Ausbildungsfragen in

der Instandhaltung

Virtuelles Kompetenzzentrum vereint

Kompetenzen von

führenden wissenschaftlichen Einrichtungen

Technologie- und Service-Providern

Beratungsunternehmen

Produktions- und Fertigungsbetriebe

Die operative Umsetzung von

Innovationsthemen und

Forschungsfragen erfolgt in

Forschungs- und Entwicklungsprojekten

www.maintenance-competence-center.at


http://www.maintenance-competence-center.at/





Bereits aktiv dabei:

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DI Georg Güntner

Salzburg Research Forschungsgesellschaft m.b.H.

Internet of Things | Industrial Internet

Jakob-Haringer-Straße 5/3 | Salzburg, Austria

Tel. +43 662 2288-401 | Fax +43 662 2288-222

[email protected]

Besuchen Sie uns auf www.maintenance-competence-center.at

instandhaltung40.salzburgresearch.at

Georg Güntner ist Leiter des Themenfelds Industrial Internet und Senior Researcher bei der Salzburg

Research Forschungsgesellschaft. Die Schwerpunkte seiner Forschungstätigkeit liegen im Bereich der

Begleit- und Akzeptanzforschung von Internet-Technologien und des Internets der Dinge in Produktions- und

Instandhaltungsunternehmen, sowie im Bereich der semantischen Technologien, Wissensrepräsentation und

Enterprise Information Integration. Er leitete das Sondierungsprojekt „Instandhaltung 4.0“ bei Salzburg

Research.

© Salzburg Research Forschungsgesellschaft 2016. No reproduction without written permission. Certified in accordance with ISO 9001:2008






http://instandhaltung40.salzburgresearch.at/


innovation mit instandhaltung 4.0

Engineering