Condition Monitoring & Landwirtschaft Wartung exakt nach Bedarf

Vorausschauende Wartung ist speziell für Maschinen relevant, die unter rauen Betriebsbedingungen arbeiten. Dazu gehört die Landwirtschaft.
Vorausschauende Wartung ist speziell für Maschinen relevant, die unter rauen Betriebsbedingungen arbeiten. Dazu gehört die Landwirtschaft.

Maschinen, die mechanischem Verschleiß unterliegen, können irgendwann unerwartet ausfallen. Wirtschaftlicher als Inspektionen in festen Zeitabständen ist eine permanente Überwachung – auf neudeutsch Condition Monitoring. An kreativen Ideen dafür herrscht kein Mangel.

Autos müssen alle zwei Jahre zum TÜV. Bei industriellen Maschinen und Anlagen erweist sich ein festes Zeitraster als wenig geeignet. Da Wartungsarbeiten meist Stillstand bedingen, ist es wirtschaftlicher, diese genau zum richtigen Zeitpunkt einzuplanen. Zu früh würde unnötige Kosten verursachen, zu spät wäre riskant. Deshalb geht der Trend in Richtung vorausschauender Wartung (Predictive Maintenance): Man beobachtet bestimmte relevante Parameter; wenn diese einen Trend in Richtung auf einen kritischen Grenzwert hin aufweisen, lässt sich ungefähr abschätzen, wann dieser erreicht sein wird.

Mit dieser Information wird die Reparatur rechtzeitig vorher veranlasst. Sollte doch einmal ein spontaner Fehlerfall auftreten, kann ein Zeitfenster unmittelbar vor dem Fehlerfall untersucht werden, um zu erkennen, wie er sich allmählich angebahnt hat. Daraus kann man dann für das zukünftige Verhalten lernen.

Dies wird besonders wichtig bei einem neuartigem Geschäftsmodell, das im Rahmen von Industrie 4.0 immer mehr an Bedeutung gewinnt: Der Hersteller verkauft die Maschine oder Anlage nicht mehr an seinen Kunden, sondern stellt sie bei ihm auf, bleibt aber selbst Eigentümer. Was er stattdessen dem Betreiber in Rechnung stellt, ist entweder die zeitliche Verfügbarkeit unabhängig davon, wieviel die Maschine währenddessen produziert, oder aber das Ergebnis. Bei einem Schweißroboter wäre das zum Beispiel eine bestimmte Kilometerlänge Schweißnaht pro Jahr, bei einer Getränkeabfüllanlage eine gewisse Anzahl an Flaschen pro Stunde und bei einer landwirtschaftlichen Erntemaschine eine Anzahl von Hektar Ackerfläche pro Tag. Bei Stillstand wegen Defekt oder Wartung wird nichts gezahlt. Der Hersteller ist deshalb sehr motiviert, die Betriebsbereitschaft so hoch wie möglich zu halten oder schnellstens wieder herzustellen.

Zwar gibt es nicht das eine Geschäftsmodell, denn für Condition Monitoring gibt es selten Standardlösungen, sondern meistens ist das System individuell an den jeweiligen Einzelfall angepasst. Erforderlich sind aber immer zwei Dinge: Geeignete Sensoren, die unter den oft herausfordernden Umgebungsbedingungen zuverlässig arbeiten, und eine entsprechende Signalauswertung zur Verdichtung der aufgenommenen Rohdaten und anschließender Analyse.

Die Konzeption verlangt den damit betreuten Ingenieuren immer wieder neue Kreativität ab. Trotz aller Spezialisierung kommt es in nicht wenigen Fällen vor, dass einmal entwickelte Ideen auch nützliche Anregungen für die Lösung ganz anderer Messaufgaben geben. Im Folgenden sind einige Fälle aus der realen Praxis präsentiert, die das aufzeigen.

Banddehnung unter Beobachtung

Kartoffeln ernten war in alten Zeiten harte Knochenarbeit. Mancher Bauer hat sich dabei im wörtlichen Sinne kaputtgeschuftet. Für die heutigen Maschinen (Bild 1) ist dieser Job aber ebenfalls zermürbend. Sand, Steine und Schlamm zwischen den Knollen führen zu Verschleiß und Korrosion. Ein plötzlicher Ausfall mitten in der Ernte hat hohe finanzielle Einbußen zur Folge. Der Landwirt braucht Prognosen, wie lange auf eine sichere Funktion noch Verlass ist und wann der optimale Zeitpunkt für eine Wartung kommt.

Eine der Aufgaben eines solchen Voll­ernters ist es, die Kartoffeln gleich nach dem Ausgraben zu säubern. Dazu werden sie auf ein großes Siebband befördert, bestehend aus vielen in Querrichtung liegenden Stahlstangen, die ihrerseits über ein Band aus Gummi mit Gewebeeinlage kettenartig miteinander verbunden sind und ständig umlaufen (Bild 2). Zur Anpassung an verschiedene Kartoffelgrößen sind solche Siebketten mit fünf verschiedenen Rastern in Gebrauch. Sie sind so gebaut, dass sie sich vor Ort auf dem Acker einfach austauschen lassen. Dazu haben sie an einer Stelle eine Art Schloss, das sich leicht öffnen lässt.

Als Schwachstellen zeigen sich in der Praxis die Gummielemente in unmittelbarer Nähe dieses Schlosses. Im laufenden Betrieb dehnen sie sich allmählich und reißen irgendwann. Eben dieses Verhalten möchte man unter Kontrolle bekommen. Das Siebband zu früh auszutauschen, nach einem starr vorgefassten Inspektionsplan, wäre unwirtschaftlich. Bei einem Defekt wäre aber die Ernte unterbrochen. Dieser Fall ist unbedingt zu vermeiden. Es sollte genau im richtigen Moment geschehen, wenn es gerade eben noch intakt ist. Das erfordert eine ständige Überwachung.