Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung und Beantwortung folgender Kernfrage: Wie wird zustandsbasierte Instandhaltung im Bereich mobiler Arbeitsmaschinen vollzogen? Die Arbeit fokussiert die Zielsetzung und praktische Umsetzung zustandsbasierter Instandhaltung im Hinblick auf den Einsatz von Condition Monitoring Systemen (CMS) im Bereich mobiler Arbeitsmaschinen.
Am 11.01.2017 wurde die Elbphilharmonie am Hamburger Hafen eröffnet. Das fast zehnjährige Bauprojekt verzeichnete nach Abschluss eine 146-prozentige Kostensteigerung, was unplanmäßigen 513 Mio. Euro entsprach. Neben weiteren Großprojekten im Bereich Verkehr oder öffentliche Gebäude, wie dem BER und Stuttgart 21, die entgegen der medial erzeugten Wahrnehmung lediglich 44 bzw. 33 Prozent Kostensteigerung verzeichneten, liegt die branchenübergreifende durchschnittliche Kostensteigerung von Großprojekten in Deutschland bei 73 Prozent.
Diesem Problem begegnet die Bauwirtschaft mit dem Building Information Modeling (BIM) in der fünften Dimension um Planungsrisiken zu minimieren. Das Ziel hierbei ist eine kostenoptimale Kalkulation, bei der Zeitpuffer und redundante Ressourcen vermieden werden sollen. Die Kostenvorteile durch Laufzeitverkürzung bei Bauprojekten liegen zwischen 50 bis 80 Prozent2 und lassen die Folgerung zu, dass immenses Potenzial innerhalb der Optimierung der Baulogistik liegt. Sämtliche logistischen Prozessphasen (Beschaffungslogistik, Produktionslogistik und Entsorgungslogistik) werden von mobilen Arbeitsmaschinen verrichtet.
Ähnliche Logistikprozesse, bei denen die vorbereitenden Arbeiten einer Prozessphase für den Beginn der nächsten Prozessphase unabdingbar sind, lassen sich auch in der Rohstoffgewinnung im Tage- und Untertagebau festlegen. Im Falle eines Maschinenausfalls verzögern sich die Folgeprozesse und dem Betreiber entstehen hohe Ausfallkosten. Um Produktions- bzw. Prozessstillstände zu umgehen greifen Betreiber zu redundanten Ressourcen, welche sich in der Anschaffung kostenlastig auswirken, sich jedoch nicht im Rahmen der Preisgestaltung abbilden lassen.
Dieser Aspekt führt zu den Anforderungen an Maschinen in Form von Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und Effizienz im Betrieb. Die ersten beiden Anforderungen stellen wichtige Kenngrößen dar, welche die Planungssicherheit von Arbeitsprozessen beeinflussen und sich nur mit einer zustandsbasierten und zur Branche passenden Instandhaltungsstrategie erzielen lassen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung, Zielsetzung und Forschungsfrage
1.2 Vorgehensweise
2 Mobile Arbeitsmaschinen
2.1 Definition
2.2 Hauptkomponenten
3 Zustandsbasierte Instandhaltung
3.1 Definition und Instandhaltungsstrategien
3.2 Entwicklung der Instandhaltung
3.3 Zustandsüberwachung als Kern zustandsbasierter Instandhaltung
4 Zustandsbasierter Instandhaltung mobiler Arbeitsmaschinen
4.1 Entwicklung, Anforderung und Notwendigkeit intelligenter Instandhaltungslösungen
4.2 Indikatoren und Sensoren zur Zustandsüberwachung technischer Systeme
4.3 Condition Monitoring System für mobile Arbeitsmaschinen
5 Bewertung
6 Fazit
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht, wie eine zustandsbasierte Instandhaltung bei mobilen Arbeitsmaschinen implementiert werden kann, um die Verfügbarkeit zu erhöhen und Ausfallkosten zu minimieren. Dabei wird der Fokus auf die praktische Anwendung von Condition Monitoring Systemen (CMS) gelegt, um durch eine intelligente Sensorik und Datenanalyse den Wartungsaufwand zu optimieren.
- Grundlagen der Instandhaltungsstrategien für mobile Arbeitsmaschinen
- Anforderungen an moderne, intelligente Instandhaltungslösungen
- Einsatz von Sensortechnik zur Zustandsüberwachung technischer Systeme
- Praktische Umsetzung durch Condition Monitoring Systeme
- Bewertung von Stärken und Schwächen aktueller Monitoring-Ansätze
Auszug aus dem Buch
4.3 Condition Monitoring System für mobile Arbeitsmaschinen
Komatsu hat in den späten 1990er Jahren das VHMS (Vehicle Health Monitoring System) für große Lastkraftwagen und Bergbaumaschinen entwickelt. Dieses System beschäftigt sich mit der Fehlersuche und dem kontinuierlichen Datenaustausch zwischen einer Maschine und der Wartungsabteilung. Der Hersteller stellt dem Nutzer eine Informationsplattform über ein Webportal zur Verfügung. Der Kundenservice, der die Wartungsarbeiten an den Maschinen ausführt, wird direkt über den technischen Zustand der Maschine informiert, kann etwaige Fehler vorhersehen und den erforderlichen Wartungsplan anpassen. Anhang A verdeutlicht die Systemstruktur und den Informationsaustausch zwischen dem Hersteller, dem Kunden und der Serviceeinheit.
CAT entwickelte 1999 das Vital Information Management System (VIMS) für die Baumaschinenindustrie. Es handelt sich hierbei um ein Flottenmanagementsystem, welches die Effizienz des Fahrzeugs berechnet, den Fahrer bei Falschanwendung alarmiert, den technischen Zustand der Maschine kontrolliert, die Lieferung von benötigten Teilen durch die geplante Wartung sicher stellt und Notausschaltungen verhindert.
Diese Arbeit veranschaulicht im Folgenden die Funktion des Zustandsüberwachungssystems von Hitachi, welches der Hersteller 2014 patentiert hat.
Die Erfindung ist explizit auf die Zustandsüberwachung verschiedener selbstfahrender Arbeitsmaschinen ausgerichtet und kommuniziert via Funkwellen mit einem Steuerzentrum, welches die Daten speichert und für den Zweck von Instandhaltungsmaßnahmen auswertet. Jede Arbeitsmaschine ist zum Zwecke der Kommunikation mit einer Positionserfassungseinheit ausgestattet, die mit dem GPS Satelliten kommuniziert sowie weiteren Sensoren, die Daten über den Zustand verbauter Aggregate sammeln und überwachen. Überschreitet mindestens einer der Sensordaten oder verarbeiteten Daten einen zuvor fest definierten Schwellenwert, wird ein Alarm in Form eines Datensatzes ausgelöst und via Funk an das Steuerzentrum übertragen. Für diese Funktion ist an jeder Arbeitsmaschine eine Terminalsystemeinheit zur Ermittlung der benannten Alarm-, Betriebs- und Maschineninformationen angebracht.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Dieses Kapitel erläutert die Problemstellung der hohen Kosten bei Großprojekten und leitet daraus die Notwendigkeit einer effizienten, zustandsbasierten Instandhaltung für mobile Arbeitsmaschinen ab.
2 Mobile Arbeitsmaschinen: Es werden der Begriff der mobilen Arbeitsmaschine definiert und die zentralen Hauptkomponenten wie Motor und Hydraulik identifiziert, die für den Instandhaltungsprozess relevant sind.
3 Zustandsbasierte Instandhaltung: Dieses Kapitel behandelt theoretische Grundlagen der Instandhaltungsstrategien und beschreibt die Zustandsüberwachung als essenziellen Bestandteil für die Erhöhung der Maschinenverfügbarkeit.
4 Zustandsbasierter Instandhaltung mobiler Arbeitsmaschinen: Hier wird die praktische Umsetzung beleuchtet, einschließlich der Anforderungen an intelligente Lösungen, der sensorischen Überwachung und der Funktionsweise spezifischer Condition Monitoring Systeme.
5 Bewertung: Die Arbeit bewertet die Flexibilität und die Herausforderungen von Condition Monitoring Systemen, insbesondere in Bezug auf die Datenmenge und die Notwendigkeit präziser Einstellungen.
6 Fazit: Die Arbeit resümiert, dass die Analyse von Maschinenzuständen mittels CMS ein hohes Potenzial zur Effizienzsteigerung bietet, wobei insbesondere die Datenverarbeitung noch Forschungsbedarf aufweist.
Schlüsselwörter
Zustandsbasierte Instandhaltung, Mobile Arbeitsmaschinen, Condition Monitoring, Technische Diagnose, Instandhaltungsstrategie, Sensorik, Maschinenverfügbarkeit, Wartungsmanagement, Industrie 4.0, Predictive Maintenance, Datenübertragung, Baulogistik, Maschinenzustand, Prozessoptimierung, Ausfallkosten.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Implementierung und praktischen Umsetzung der zustandsbasierten Instandhaltung bei mobilen Arbeitsmaschinen, um Betriebsausfälle zu reduzieren und die Effizienz zu steigern.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind die Definition mobiler Arbeitsmaschinen, verschiedene Instandhaltungsstrategien, der Einsatz von Sensorik zur Diagnose sowie die Funktionsweise von Condition Monitoring Systemen.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Ziel der Arbeit ist es, zu untersuchen, wie eine zustandsbasierte Instandhaltung im Bereich mobiler Arbeitsmaschinen vollzogen wird und welchen Beitrag Condition Monitoring Systeme dazu leisten können.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Die Arbeit stützt sich auf eine Literaturanalyse sowie die Untersuchung technischer Patente, um den aktuellen Stand der Technik und die praktische Umsetzung in der Branche darzustellen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden die Grundlagen der Instandhaltung, die Identifikation relevanter Indikatoren für Maschinenzustände und die Funktionsweise spezifischer Monitoring-Systeme von Herstellern wie Komatsu und Hitachi erläutert.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Zustandsbasierte Instandhaltung, Condition Monitoring, Sensorik und Maschinenverfügbarkeit charakterisiert.
Wie unterscheidet sich die zustandsbasierte Instandhaltung von anderen Strategien?
Im Gegensatz zur schadensbasierten oder zeitbasierten Instandhaltung macht die zustandsbasierte Strategie Instandhaltungsmaßnahmen direkt vom realen, gemessenen Zustand des technischen Systems abhängig.
Welche Herausforderungen bestehen beim Einsatz von Condition Monitoring Systemen?
Die Hauptprobleme liegen in der Bewältigung riesiger Datenmengen, der korrekten Definition von Schwellenwerten zur Vermeidung von Fehlalarmen sowie der Akzeptanz der Investitionskosten.
- Citation du texte
- Mila Mertin (Auteur), 2017, Zustandsbasierte Instandhaltung von mobilen Arbeitsmaschinen. Condition Monitoring Systeme im Bereich mobiler Arbeitsmaschinen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/504461
