Industrie 5.0 – die Zukunft der Instandhaltung

Die Aussichten für die industrielle Instandhaltung können entmutigend erscheinen. Die Instandhaltungsteams werden zunehmend von einem Arbeitskräftemangel geplagt, insbesondere von einem Mangel an erfahrenen Technikern und einem stetigen Schwund des institutionellen Gedächtnisses, da die ältere Generation das Rentenalter erreicht. Gleichzeitig stehen fast alle Branchen unter größerem Druck als je zuvor und haben weniger Spielraum für Fehler oder ungeplante Ausfallzeiten. Die Instandhaltungsteams stehen an vorderster Front dieser neuen Realität.

Trotzdem sieht die Zukunft der Instandhaltung rosig aus, aufgrund eines neuen Ansatzes, der diese Probleme sowohl mit Menschen als auch mit Technologie angeht: Industrie 5.0. Die nächste Phase der industriellen Revolution ist agil, vernetzt und kooperativ. Sie nutzt die Möglichkeiten der Künstlichen Intelligenz (KI) und des industriellen Internets der Dinge (IIoT), damit Instandhaltungsteams effizienter arbeiten können, auch wenn sie mit Einschränkungen hinsichtlich der Arbeitskräfte und der Fachkompetenz zu kämpfen haben.

Die Industrie 5.0 nutzt Konnektivität und intelligente Daten, um Verschwendung zu reduzieren und Kosten zu senken, während gleichzeitig die Betriebszeit von Anlagen deutlich verlängert wird. Neue Technologien, die zum Beispiel eine vorausschauende Instandhaltung ermöglichen, werden immer beliebter. Der globale Markt für diese Produkte wächst – bis 2024 wird allein die vorausschauende Instandhaltung laut IOT Analytics, einem Hamburger Marktforschungsinstitut, eine 23,5-Mrd.-Dollar-Branche sein.

Jetzt ist daher genau der richtige Zeitpunkt, zu erfahren, wie Industrie 5.0-Technologien, von KI über IIoT bis hin zu vorausschauenden Instandhaltungssystemen, die Branche verändern.

Das Aufkommen von Industrie 5.0

Die fünfte industrielle Revolution, oder Industrie 5.0, ist eine neue Arbeitsmethode. Ihr Ziel ist es, jedem Betrieb zu helfen, sein maximales Potenzial zu erreichen, indem sie es den Mitarbeitenden ermöglicht, sich auf das zu konzentrieren, was sie am besten können. Arbeitsabläufe werden zwischen Menschen und KI hin- und hergeschoben, sodass schlanke Instandhaltungsteams mehr Anlagen mit einem höheren Maß an Sorgfalt betreuen können.

In gewisser Weise wird dies den Teams bekannt vorkommen, die sich bereits der vierten industriellen Revolution angeschlossen haben und in ihren Betrieben eine vorausschauende Instandhaltungsstrategie anwenden. Bei der vorausschauenden Instandhaltung werden Schwingungssensoren zur kontinuierlichen Überwachung kritischer Anlagen eingesetzt. Sensoren erkennen Veränderungen in den Schwingungsmustern oder der Temperatur der Geräte; selbst kleinste Veränderungen können darauf hinweisen, dass eine Maschine einen neuen Defekt entwickelt. Je früher die Instandhaltungsteams diese Mängel entdecken, desto einfacher ist es, sie zu beheben.
Vorausschauende Instandhaltung und Condition Monitoring sparen den Instandhaltungsteams Zeit und Kosten. Diese Industrie-4.0-Instandhaltungstechnologien sorgen dafür, dass kritische Anlagen länger in Betrieb bleiben, und sie verbessern die Produktivität überall dort, wo sie eingesetzt werden.

Nach der Einführung der vorausschauenden Instandhaltung reduzieren 91 % der Unternehmen die Reparaturzeiten und ungeplanten Ausfallzeiten, fand das Beratungsunternehmen CXP Group heraus. In der Industrie 5.0 wird das Modell der vorausschauenden Instandhaltung mit künstlicher Intelligenz kombiniert, um ein neues Konzept für Instandhaltungsteams zu entwickeln.

Datensilos aufbrechen

Durch Cloud-Computing und kostengünstige, hochleistungsfähige Edge-Technologie sind Schwingungssensoren für die meisten Anlagen bereits heute erschwinglich. Die drahtlose Technologie macht auch die ständige Konnektivität einfacher als je zuvor. Teams können Daten gemeinsam nutzen, sie in Analyseprogramme einspeisen und sie mit historischen Daten in hoher Geschwindigkeit vergleichen. Arbeitskräfte in einem Werk können Daten mit Entscheidungsträgern austauschen, die Tausende von Kilometern entfernt sind. Experten können rund um die Uhr Beratung anbieten.

Die Cloud in Kombination mit moderner Computerized-Maintenance-Management-System-Software (CMMS) sorgt dafür, dass die Teams an einem Strang ziehen, Silos aufbrechen und konsistente, weitreichende proaktive Instandhaltungsstrategien ermöglichen.

Ergänzen statt Ersetzen

Industrie 5.0 bedeutet auch, dass der Einsatz von Analyse-Tools ausgeweitet werden muss, damit die Mitarbeitenden nicht mit der Durchsicht von Datenbergen überlastet werden. Fortschritte in der KI und der Datenanalyse bedeuten, dass cloudbasierte CMMS-Software Daten filtern, Anomalien erkennen und Empfehlungen zu deren Behebung geben kann. Dann kann sich ein menschlicher Experte einschalten und das Problem analysieren.

„Indem wir einem Menschen KI zur Seite stellen, können wir sichergehen, dass die Instandhaltungsteams ihr Fachwissen optimal einsetzen“, erklärt Aaron Merkin, Chief Technology Officer bei Fluke Reliability. „Es wird immer einen Bedarf an menschlichem Fachwissen geben. Aber da die Anlagen immer größer und komplexer werden, gibt es einfach nicht genug Stunden am Tag, in denen die Arbeitskräfte alles erledigen können. Algorithmen nehmen uns einen Teil der Vorarbeit ab, sodass die menschlichen Experten ihre Energie auf die schwierigsten Probleme konzentrieren können.“ Diese Algorithmen arbeiten auf einer Ebene, die als präskriptive Instandhaltung bezeichnet wird.

Präskriptive Instandhaltung

Die präskriptive Instandhaltung baut auf dem Erfolg der vorausschauenden Instandhaltung auf. Anstatt nur Ausfälle vorherzusagen, kann die präskriptive Instandhaltung die Ursachen von Maschinendefekten diagnostizieren und Empfehlungen für die Instandhaltungsteams aussprechen.

John Bernet, Spezialist für mechanische Anwendungen und Produkte bei Fluke Reliability, sagt, dass viele Instandhaltungsteams nicht verstehen, wie die Daten wirklich funktionieren. „Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass Daten nichts weiter als eine Zahl sind“, sagt er. „Und wenn ich anfange, Daten von einer Maschine zu sammeln, ergibt sich daraus eine Basislinie des Normalzustands, und sobald diese Zahl über eine bestimmte Basislinie hinausgeht, stimmt etwas nicht. Dann können wir hingehen und etwas tun, um es zu reparieren.“

Natürlich ist es nicht so einfach, erklärt Bernet. Daten existieren nicht in einem luftleeren Raum. Sie sind nur dann wertvoll, wenn sie in einem bestimmten Kontext stehen. Schwingungspegel haben je nach Anlage, Alter und sogar Standort eine unterschiedliche Bedeutung. Bis vor Kurzem konnten die meisten Analyseprogramme diese Unterscheidungen nicht treffen. Heutzutage können hochentwickelte Algorithmen über die reinen Zahlen hinausgehen und Feststellungen zu bestimmten Anlagen treffen.
Das ist nichts, was ein Algorithmus oder ein CMMS allein leisten kann. Die präskriptive Instandhaltung erfordert einen ständigen Input durch menschliche Experten. Je mehr Input die Algorithmen erhalten, desto effektiver werden sie darin, Muster zu erkennen oder Probleme zu diagnostizieren.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass die Betriebe über eine große Anzahl erfahrener Techniker oder Datenanalysten verfügen. Die gleichen Ergebnisse lassen sich durch Outsourcing an Experten an einem anderen Standort oder durch eine Partnerschaft mit einem Unternehmen erzielen, das Condition-Monitoring-Dienste anbietet wie Fluke Reliability.

Intelligente Daten vor Big Data

Es ist noch nicht lange her, da wurde der Instandhaltungsbranche geraten, so viele Daten wie möglich zu sammeln. Der Schwerpunkt sollte auf Big Data liegen. Leider sind heute zu viele Unternehmen von den Daten überwältigt und haben Schwierigkeiten, aussagekräftige Erkenntnisse zu gewinnen. Die Zukunft der Arbeit liegt nicht in mehr Daten – sie liegt in intelligenteren Daten.

Anstatt ständig alle verfügbaren Daten zu streamen, müssen sich die Betriebe auf umsetzbare Informationen konzentrieren, die genutzt werden können, um Ausfallzeiten zu verringern und Kosten zu senken. Sensordaten können ein gutes Beispiel für „intelligente“ Daten sein, weil sie einen unmittelbaren, klaren Zweck haben.

Auf intelligente Daten umzustellen, bedeutet auch, dass über die Speicherung nachgedacht werden muss. Die Anwender müssen sich überlegen, wie lange die einzelnen Daten ihren Wert behalten. Einige Informationen – wie beispielsweise Schwingungsmessungen und Temperatur – sind während des gesamten Lebenszyklus eine Maschine nützlich, da sie auf ein Muster hinweisen können. Andere Informationen verlieren jedoch mit der Zeit ihren Wert.

Es ist eine gute Idee, mit Experten zusammenzuarbeiten, um einen Plan für die Datenerfassung und -speicherung zu erstellen. Das Fazit ist, dass die Datenerfassung nicht das Endziel ist. Ziel ist es, dass die Instandhaltungsteams verwertbare Daten sammeln, die ihnen die Arbeit erleichtern und einen reibungsloseren Betrieb der Anlage ermöglichen.

Die Zukunft im Wandel

Industrie 5.0 wird für jeden Betrieb ein wenig anders aussehen. Die Zukunft der Instandhaltung ist flexibel, personalisiert und äußerst anpassungsfähig. Eine Einheitslösung ist nicht geeignet und die Instandhaltungsteams sollten sich die Zeit nehmen, Experten zu konsultieren, alles Mögliche zu lernen und die Lösungen zu wählen, die für den jeweiligen Betrieb am besten geeignet sind. Mit der Einführung von Industrie-5.0-Lösungen können die Betriebe mit Verbesserungen der Betriebszeit und der Gesamtproduktivität sowie mit einer höheren Arbeitszufriedenheit der Instandhaltungsteams rechnen.