Voorspellend onderhoud, een belangrijk onderdeel van Industrie 4.0

Voorspellend onderhoud, dat onderhoudsproblemen in realtime kan identificeren, stelt machine- en voertuigeigenaren in staat om kosteneffectief onderhoud uit te voeren en dit van tevoren te bepalen voordat de unit uitvalt of beschadigd raakt. Bij correct gebruik kan voorspellend onderhoud de levensduur van industriële activa verlengen, de kosten verlagen en de beschikbaarheid verhogen.

Spanje heeft het op een na grootste hogesnelheidsspoornetwerk ter wereld, met meer dan 4.900 km aan hogesnelheidslijnen. En Renfe, de spoorwegoperator, belooft een tijdige aankomst op al zijn AVE-treinen (Alta Velocidad) door het hele land.

Om een ​​dergelijke service en beschikbaarheid te bieden, moest een spoorwegexploitant tot voor kort een aanzienlijk aantal treinen stand-by hebben om onvoorziene storingen en onderhoudsproblemen op te vangen.

Renfe is nu echter in staat om meer dan 99% van zijn hogesnelheidstreinen te allen tijde in bedrijf te houden dankzij realtime monitoring, voorspellend onderhoud en on-demand vervanging van componenten.

Afbeelding met dank aan Renfe.

Siemens, dat de meeste treinen bouwt en onderhoudt, gebruikt een combinatie van duizenden sensoren, edge computing en realtime analyses om mogelijke storingen te voorspellen en de beste tijd voor onderhoud of vervanging van componenten te bepalen. Wanneer een systeem of onderdeel onderhoud nodig heeft, plant het systeem de benodigde uitvaltijd en zorgt het ervoor dat zowel de technici als de vervangende onderdelen beschikbaar zijn om vertragingen te voorkomen.

Door deze messcherpe technologie treden er gemiddeld slechts om de 1,5 miljoen kilometer vertragingen door technische storingen van meer dan 10 minuten op. De treinen zijn 99,94% van de tijd beschikbaar voor gebruik.

Bovendien, aangezien componenten en systemen alleen worden gerepareerd of vervangen wanneer dat nodig is, zijn er aanzienlijke besparingen op onderdelen en arbeidskosten. Sommige elementen kunnen in gebruik blijven na hun ontworpen bedrijfstijd.

Voorspellend onderhoud helpt industrieën de voordelen van digitalisering te realiseren

Preventief onderhoud is gebaseerd op regelmatige controles en het vervangen van specifieke onderdelen met geplande tussenpozen. Hoewel dit in veel industrieën effectief is geweest en heeft geholpen om duurdere reparaties te voorkomen, creëert het een afvalsysteem. Veel vervangen onderdelen zijn nog in goede staat om correct te blijven functioneren.

In tegenstelling tot preventief onderhoud, vervangt voorspellend onderhoud alleen het benodigde onderdeel op het moment dat dat nodig is. Het detecteert niet alleen machinecondities die tot storingen leiden, maar schat ook de hoeveelheid tijd voordat die storing zal optreden, zodat onderhoud kan worden gepland.

Dit concept begint nu te worden toegepast op industriële activa. Een van de meest genoemde uitdagingen om vooruitgang te boeken in Industrie 4.0, is de grote investering in legacy-machines. Nu onderzoeken veel fabrikanten van zware machines een 'huur'-model, waarbij het activum wordt verhuurd aan de operator, die betaalt voor het echte gebruik van de machine. Onderhoud en reserveonderdelen maken deel uit van de service.

Met behulp van realtime monitoring en voorspellend onderhoud kan de fabrikant bepalen wanneer het nodig is een monteur te sturen om een ​​onderhoudstaak uit te voeren of de machinebediener opdracht te geven een onderdeel te vervangen dat op het punt staat defect te raken. Op deze manier wordt de uitvaltijd van het activum tot een minimum beperkt en blijft de machine jarenlang optimaal presteren.

Voorspellend onderhoud komt eraan voor consumentenproducten, waaronder auto's en apparaten

Traditioneel wordt een voertuig preventief onderhouden wanneer het een bepaald aantal gereden kilometers of een bepaalde tijd sinds de laatste controle heeft bereikt, wat het eerst komt. Dit systeem wordt al tientallen jaren door autofabrikanten en dealers gebruikt.

Tegenwoordig is de prijs van de meeste elektrische auto's exclusief de batterij. De accu is er wel maar gehuurd van de fabrikant. In plaats van te betalen voor brandstof, betalen veel EV-bezitters een maandelijks bedrag op basis van hoeveel ze de auto gebruiken. Sensoren die op de batterij, motor en laadpoorten zijn geïnstalleerd, sturen de informatie naar de fabrikant. Wanneer de batterij niet langer een redelijke lading kan bevatten voor de behoeften van de autogebruiker, wordt deze vervangen.

Die vervangen autobatterijen kunnen een tweede leven krijgen, meestal tien jaar of langer, als elektriciteitsopslag voor hernieuwbare energie of om het net in evenwicht te brengen. Daarna worden de units uit elkaar gehaald en worden de materialen gereconditioneerd om opnieuw te worden gebruikt in nieuwe batterijen of om andere onderdelen te vervaardigen.

Hoewel er een definitieve verschuiving naar elektrificatie plaatsvindt, gebruiken de meeste auto's die tegenwoordig worden verkocht nog steeds interne verbranding. Autofabrikanten en dealers zoeken naar manieren om het onderhoud te optimaliseren door continu alle kritieke systemen van het voertuig te monitoren. Met behulp van aangesloten sensoren en analyses aan boord is het mogelijk om te voorspellen wanneer onderhoud nodig is.

Als u onder bepaalde omstandigheden bijvoorbeeld continu moet remmen, remblokken en remvloeistof opgebruikt, waarschuwen de subsystemen van de auto de bestuurder en plannen ze onderhoud lang voordat die remmen het begeven.

De sensoren van het voertuig kunnen ook omgevingscondities meten, zoals vochtigheid, temperatuur, gewicht en stress, plus andere metingen zoals het wegdek en de hellingshoek. Het verzamelen van al die datapunten kan fabrikanten en servicecentra voorzien van volledige informatie over de omgevingsomstandigheden van waar het voertuig heeft gewerkt, iets wat waardevol is bij het evalueren van geavanceerde onderhoudsbehoeften.

Fabrikanten van apparaten kijken naar hetzelfde concept. In tegenstelling tot zware machines en andere industriële activa, zijn de meeste huishoudelijke apparaten ontworpen om vijf tot tien jaar mee te gaan. De redenering hierachter is dat consumenten een goedkoop product willen en eraan gewend zijn een nieuw product te kopen als het faalt.

Als wasmachineverkopers bijvoorbeeld een constante omzet zouden kunnen halen door de units aan consumenten te verhuren, zouden ze hun producten maken met betere materialen en componenten die langer meegaan en ze zouden voorzien van een leger van kleine sensoren om continu toezicht te houden op de de gezondheid van de machine.

Wanneer de sensoren die in de machine zijn ingebouwd detecteren dat een kritiek onderdeel binnenkort defect raakt, plant de unit een onderhoudsoproep, de benodigde onderdelen en een technicus om de wijziging aan te brengen. De gebruiker hoeft niet langer een kapot apparaat te ervaren en moet wachten tot een reparateur arriveert, het probleem diagnosticeert en later terugkeert met de vervangende onderdelen.