Voorspellend onderhoud: Betrouwbaarheid en kostenbesparing in Industrie 4.0 drijven

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 plannen voordat het toestel faalt of beschadigt. Correct toegepast, kan voorspellend onderhoud de levensduur van industriële activa verlengen, kosten verlagen en beschikbaarheid verhogen.

Spanje heeft het op een na grootste hogesnelheidsspoorwereldwijd, met meer dan 4.900 km (3.050 mijl) aan hogesnelheidsspoorlijnen. En Renfe, de spoorexploitant, belooft ontijdige aankomst op al zijn AVE (Alta Velocidad) treinen landelijk.

Tot onlangs had een spoorexploitant een aanzienlijk aantal treinen op standby nodig om onvoorziene storingen en onderhoudsproblemen op te vangen.

Echter, Renfe kan nu boven de 99% van zijn hogesnelheidstreinen operationeel houden dankzij realtime monitoring, voorspellend onderhoud, en on-demand componentenvervanging.

Foto met toestemming van Renfe.

Siemens, dat de meeste treinen bouwt en onderhoudt, gebruikt een combinatie van duizenden sensoren, edge computing, en realtime analytics om potentiële storingen te voorspellen en het beste moment voor onderhoud of componentenvervanging te bepalen. Wanneer een systeem of component onderhoud vereist, plant het systeem de benodigde downtime en zorgt ervoor dat zowel technici als vervangingsonderdelen beschikbaar zijn om vertraging te voorkomen.

Dankzij deze razorscherpe technologie, optreden vertragingen veroorzaakt door technische storingen van meer dan 10 minuten gemiddeld slechts elke 1,5 miljoen kilometer. De treinen zijn 99,94% van de tijd beschikbaar voor operatie.

Daarnaast, omdat componenten en systemen alleen worden gerepareerd of vervangen wanneer nodig, zijn er significante besparingen in onderdelen- en arbeidskosten. Sommige elementen kunnen na hun ontworpen levensduur in dienst blijven.

Voorspellend onderhoud helpt industrieën de voordelen van digitalisering te realiseren

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

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

Dit concept wordt nu toegepast op industriële activa. Een van de meest genoemde uitdagingen om vooruit te gaan in Industrie 4.0, is de grote investering in legacy-machines. Nu kijken veel zware machinefabrikanten naar een "rent" model, waarbij het activa aan de operator wordt geleast, die betaalt voor het echte gebruik van de machine. Onderhoud en reserveonderdelen maken deel uit van de service.

Door realtime monitoring en voorspellend onderhoud te gebruiken, kan de fabrikant bepalen wanneer het nodig is om een technicus te sturen voor een onderhoudstaak of de machineoperator te instrueren om een component te vervangen die op het punt staat te falen. Op deze manier wordt de downtime van het activa geminimaliseerd en de beste prestaties van de machine voor veel jaren gewaarborgd.

Voorspellend onderhoud komt bij consumentenproducten, inclusief auto's en apparaten

Traditioneel ontvangt een voertuig preventieve service wanneer het een bepaalde gereden afstand bereikt of een specifieke hoeveelheid tijd is verstreken sinds de laatste check, wat het eerst komt. Dit systeem wordt door autofabrikanten en dealers al decennia gebruikt.

Vandaag de dag omvat de prijs van de meeste elektrische auto's niet de accu. De accu zit erin maar wordt geleast van de fabrikant. In plaats van brandstof te betalen, betalen veel EV-eigenaren een maandelijkse vergoeding gebaseerd op hoeveel ze de auto gebruiken. Sensoren op de accu, motor, en laadpoorten sturen de informatie naar de fabrikant. Wanneer de accu niet meer in staat is om een redelijke lading voor de behoeften van de autobezitter te houden, wordt deze vervangen.

Die vervangen autobatterijen kunnen een tweede leven hebben, meestal tien jaar of meer, als elektriciteitsopslag voor hernieuwbare energie of om het net te balanceren. Daarna worden de eenheden demontageerd en de materialen herkonditioneerd om weer in nieuwe batterijen of andere onderdelen te worden gebruikt.

Terwijl er een definitieve beweging is naar elektrificatie, gebruiken de meeste auto's die vandaag verkocht worden nog steeds interne verbranding. Autofabrikanten en dealers zoeken manieren om onderhoud te optimaliseren door alle kritische systemen van het voertuig continu te monitoren. Met verbonden sensoren en onboard analytics is het mogelijk om te voorspellen wanneer onderhoud vereist is.

Bijvoorbeeld, als rijden in bepaalde omstandigheden continu remmen vereist, wat remblokken en remvloeistof opbruist, waarschuwen de auto-subsystemen de bestuurder en plannen service lang voordat die remmen falen.

De sensoren van het voertuig kunnen ook omgevingscondities meten, zoals vochtigheid, temperatuur, gewicht, en stress, plus andere metingen zoals wegdek en kanteling. De verzameling al die datapunten kan fabrikanten en servicecentra complete informatie geven over de omgevingscondities waar het voertuig heeft gereden, iets waardevols bij het evalueren van geavanceerde onderhoudsbehoeftes.

Apparaatfabrikanten kijken naar hetzelfde concept. In tegenstelling tot zware machines en andere industriële activa, zijn de meeste huishoudapparaten ontworpen om vijf tot tien jaar te duren. De redenering is dat consumenten een goedkoop product willen en gewend zijn er een nieuw te kopen als het kapgaat.

Als wasmachineverkopers, bijvoorbeeld, in staat waren om een stabiele inkomste te ontvangen door de eenheden te verhuren aan consumenten, zouden ze hun producten maken met betere materialen en componenten die langer duren en ze uitrusten met een leger van kleine sensoren voor continue monitoring van de gezondheid van de machine.

Wanneer de in de machine ingesloten sensoren detecteren dat een kritisch onderdeel binnenkort zal falen, zal de eenheid een onderhoudsoproep plannen, de benodigde onderdelen, en een technicus om de verandering door te voeren. De gebruiker hoeft niet meer een kapot toestel te ervaren en te wachten op een monteur die komt, het probleem diagnosticeert, en later terugkeert met de vervangingsonderdelen.