Maschinen-/Anlagenbau

Maschinen und Anlagen werden digital.

Maschinen-/Anlagenbau

Maschinen und Anlagen werden digital.

Maschinen-/Anlagenbau

Maschinen und Anlagen werden digital.

Maschinen-/Anlagenbau

Maschinen und Anlagen werden digital.

Begriffe wie Industrie 4.0 oder Industrial Internet of Things (IoT) werden zwar geradezu inflationär benutzt – sie fassen aber dennoch zusammen, worum es uns aktuell geht: Wir sorgen dafür, dass Maschinen und Anlagen überwacht, mit Hilfe eines digitalen Zwillings und Big-Data-Analytics analysiert und optimiert werden können. Wir nennen das die Smartifizierung. Dafür entwickeln wir Instandhaltungslösungen wie Predictive Maintenance und haben Erfahrungen, wenn Produktionsanlagen flexibler oder komplett neu geplant werden sollen. Dabei sind uns auch die Anforderungen der IT-Security wichtig.

Der Maschinenbau und der Anlagenbau sind im digitalen Umbruch. Die Hersteller und Betreiber von Maschinen und Anlagen brauchen verlässliche Daten über den Status des Maschinen- und Anlagenparks. Dabei geht es zum einen um die höchstmögliche Verfügbarkeit der Anlagen. Es geht aber auch darum, die Leistung zu optimieren und die Produktion flexibler und effizienter zu machen. Voraussetzung dafür ist die Digitalisierung mit Überwachung und Auswertung der Anlagendaten.

Wir planen und organisieren für den Maschinenbau und den Anlagenbau eine zeitgemäße Überwachung. Wir helfen, die Daten der Anlagen zusammenzuführen oder rüsten ältere Anlagen nachträglich mit einem IoT-Device zur Maschinendatenerfassung aus.

Je nach Kundenanforderung kann das IoT-Device für bestimmte Maschinentypen angepasst oder neu aufgesetzt werden. Dabei können komplette Rohdaten übertragen oder die Daten vorverarbeitet werden. Wir sorgen auch für die datentechnische Anbindung (Connectivity) an einen lokalen Server oder für die Übertragung in die Cloud (Cloud-Readiness).

Mit der „Bertrandt Industry Cloud (BIC)“ haben wir eine eigene modulare Lösung mit Konzepten der Datenfusionierung, Datenanalyse, Machine Learning und Algorithmen-Entwicklung aufgebaut. Die BIC stellt einen Grundbaukasten bereit, die nur noch an die jeweilige Maschine oder Anlage des Kunden angepasst werden muss.

Beispiel IoT-Device „Energy Harvesting“

In einem Kundenprojekt wurden Antriebsmaschinen mit einem IoT-Device zur Maschinendatenerfassung (MDE) nachgerüstet. Wir haben das Design und die Konstruktion des Gehäuses, der Hardware und die Entwicklung der Embedded-Software übernommen. Das Device ist so konstruiert, dass sie durch Energy Harvesting 16 Jahre autark eingesetzt werden kann.

Die Daten werden in der Box gefiltert, vorverarbeitet und anschließend ausgelesen und ausgewertet. In diesem Fall werden die aufgezeichneten Schwingungsdaten anhand aufgetretener Störungen zur Mustererkennung analysiert, um Störungen künftig frühzeitig zu erkennen und zu beseitigen.

Ziele von MDE und Smartifizierung

Erschaffen transparenter Prozesse, z.B. zur Auswertung von Stillstandzeiten und zur Analyse von Fertigungsprozessen

Weiterführende Datenanalysen (Analytics):

  • zur Produktionssteigerung, Optimierung von Lagerlogistik sowie einer intelligenten Nachschubsteuerung,
  • zur Fehlersuche
  • Instandhaltungsplanung (Preventive und Predictive Maintenance)

Ermöglichen des „High Resolution Managements“ von Anlagen

Benachrichtigung per E-Mail / SMS im Problemfall

Erfassen von Maschinendaten als Input für den kontinuierlichen Verbesserungsprozess

Unser Leistungsangebot Maschinendatenerfassung und Predictive Maintenance

  • Gemeinsam mit unseren Kunden erstellen wir eine Liste an Anforderungen
  • Ziele der Smartifizierung kurz-, mittel- und langfristig
  • verwendete Maschinen und ihre Schnittstellen unter Berücksichtigung von kurz- mittel und langfristiger Planung einer Anlage
  • Verfügbarkeit von Netzwerken (LAN, WLAN, LTE, BT, ...) in den Anlagen
  • rechtliche Rahmenbedingungen / Verpflichtungen gegenüber Endkunden

Basierend auf den Anforderungen werden

  • passende Sensoren zur Erfassung ausgewählt
  • vorhandene Maschinen um Sensoren erweitert
  • für schnelle (Maschinen-)daten eine sinnvolle Datenvorverarbeitung und -verdichtung ausgewählt
  • alternativ kann auch der Einsatz von Datenloggern sinnvoll sein
  • Schnittstellen von Maschinen angebunden
  • zentrale Systemschnittstellen, z.B. ERP-Systeme, angebunden
  • Gateways zur zentralen Datenablage definiert
  • eine Architektur für die Smartifizierung erarbeitet und eine zentrale Datenablage definiert.

Mit dem Digitalen Zwilling (Digital Twin) kann ein digitales 1:1-Abbild der Maschine oder einer kompletten Anlage erstellt werden. Das Ziel ist die virtuelle Verfügbarkeit der Maschine zur Nutzung in mehreren Bereichen:

  • Das Entwicklungsmodell der Anlage mit den Entwicklungs-, Konstruktions- und Produktionsdaten. Sie sind die Basis für alle Auswertungen und Weiterentwicklungen.
  • Die Echtdaten der Anlage, die beim Kunden erfasst und an den Digitalen Zwilling übertragen werden.
  • Das Auswertesystem. Hier können die Echtdaten aus dem Betrieb der Anlage mit den theoretischen Anlagendaten abgeglichen, ausgewertet und Soll-Ist-Vergleiche erstellt werden.

Mit dem Erfassen von Maschinen- und Anlagendaten und dem Betrieb von Auswertesystemen haben wir bereits umfangreiche Erfahrungen gesammelt und die „Bertrandt Industry Cloud (BIC)“ aufgebaut.

Mit dem Auswertesystem werden Leistungsdaten der Anlage ermittelt und visualisiert, frühzeitig Fehler erkannt sowie Veränderungen der Anlage sichtbar gemacht. Auf dem virtuellen Abbild der Maschine kann zudem der gesamte Life Cycle der realen Anlage mit allen Softwareständen aufgezeichnet werden.

Mit dem Digitalen Zwilling lassen sich darüber hinaus Simulationen erstellen, um Schwachstellen bei den Maschinenparametern zu erkennen und Leistungsverbesserungen zu ermitteln. Je mehr Maschinendaten aus dem Feld zur Verfügung stehen, umso zuverlässiger lassen sich auch Voraussagen über das künftige Verhalten der Maschine treffen.

Mit der Maschinendatenerfassung werden auch die Grundlagen für eine vorausschauende Wartung gelegt, um Störungen und ungeplante Maschinenstillstände zu vermeiden. Bertrandt übernimmt das Engineering, entwickelt Algorithmen und nutzt Methoden wie das maschinelle Lernen für den Aufbau von Predictive-Maintenance-Lösungen.

Dafür werden die erfassten Maschinendaten systematisch analysiert, um Abweichungen vom Normalverhalten oder besondere Anomalien zu erkennen. So können Ausfallwahrscheinlichkeiten ermittelt und Störungsursachen frühzeitig erkannt werden.

Die Visualisierung der Maschinendaten in einem Dashboard mit wichtigen Kennziffern und Trendanalysen ist ein weiterer Leistungsbereich des Angebots. Das umfasst auch akustische, optische oder datentechnische Alarmierungsoptionen, wenn voreingestellte Schwellwerte überschritten werden. Die Darstellung der Daten passen wir kundenspezifisch an, beispielsweise für einen zentralen Leitstand oder für beliebige stationäre oder mobile Endgeräte.

Bertrandt unterstützt Hersteller und Betreiber von Komponenten, Maschinen und Anlagen durch die Entwicklung innovativer Servicekonzepte:

  • Über die Erfassung und das Monitoring der Maschinendaten lassen sich Anlagenfehler erkennen und durch die Fernwartung beheben.
  • Ist der Einsatz eines Servicetechnikers erforderlich, liefern die Maschinendaten bereits Hinweise auf die Fehlerursachen und den Bedarf von Ersatzteilen.
  • Dem örtlichen Mitarbeiter kann per Datenbrille (wie Microsoft HoloLens) an der Maschine der Einbau auch von komplexen Ersatzteilen „gezeigt“ oder Zusatzinformationen zu einzelnen Komponenten eingeblendet werden. Der Spezialist in der Zentrale sieht das gleiche Bild und kann den Mitarbeiter aus der Ferne unterstützen.

Projektbeispiel Schulungs- und Wartungs-App „b.guided“

Bertrandt hat eine eigene Schulungs- und Wartungs-App entwickelt. Mitarbeiter aus dem Wartungsbereich müssen zur Zulassung verpflichtend nachweisen, dass sie an dem jeweiligen Flugzeugmodell der Maschine geschult wurden. Mit der App von Bertrandt trainieren sie jetzt mit einer Datenbrille wirklichkeitsnah und an einem beliebigen Ort an der virtuellen Abbildung dieses Modells, ohne auf die Verfügbarkeit des realen Flugzeugs warten zu müssen (E-Learning).

Wenn Produktionsanlagen erweitert, flexibler oder komplett neu geplant werden sollen, steht Bertrandt als erfahrener Projektpartner bereit. Wir analysieren die vorhandene Anlage und erstellen Simulationen für Anlagenalternativen, um beispielsweise flexibler zu werden für Varianten oder schnellere Umrüstungen. Die Simulation einer digitalen Fabrik zeigt den Anpassungsbedarf bei den Anlagen, bei den Prozessen und auch bei der Intralogistik.

Bertrandt verfügt in mehreren Niederlassungen über erfahrene Experten und entwickelt beispielsweise 3-D-Modelle einer Fabrik, die mit einer Datenbrille virtuell besichtigt und angepasst werden können.

Bertrandt verfügt über langjährige Erfahrungen mit entwicklungsbegleitenden und End-of-Line-Testständen. Immer engere Terminvorgaben für Entwicklungsprojekte erhöhen vor allem den Bedarf für frühzeitige entwicklungsbegleitende Prüfungen von Mustern und Prototypen. Wir erarbeiten individuelle Testkonzepte für Komponenten und Maschinen, entwickeln die Software und Hardware und setzen diese um in schlüsselfertige Prüfstände.

Bei Bedarf bieten wir auch ein Betreibermodell an. Wir übernehmen einen vorhandenen Prüfstand oder ein von uns neu entwickeltes Testsystem und betreiben diese im Auftrag des Kunden. Dabei kümmern wir uns auch um die gesamte Logistik rund um die Tests.

Stichworte für unsere Leistungen bei Prüf- und Testständen

  • Echtzeitsysteme und Echtzeit-HiLs
  • Zustandsbasierte, mechatronische und vernetzte Testsysteme
  • Gesamtfahrzeug-Benches, Verbundprüfplätze und Prüfanlagen
  • Testsysteme für Kühlerlüfter, Generatoren, E-Mobilitäts- und andere Fahrzeugkomponenten
  • Prüfaufbauten im Bereich Navigation und Infotainment
  • Roboterbasierte Testsysteme
  • Kamerabasierte/Optische Testsysteme.

Projektbeispiele für Prüf- und Teststände

  • Modulare Inverter/Konverter Funktionsprüfstande (wie Kühlmittel-Konditionierung, Temperaturüberlagerung, HV-Batteriesimulation, Motoremulation, Messtechnik, Testautomatisierung)
  • 48V-Riemen-Starter-Generator Prüfstand (wie hochdynamische Lastmaschine, Kühlmittel-Konditionierung, Temperaturüberlagerung, Batteriesimulation, Messtechnik, Testautomatisierung)
  • Komponenten HiLs (wie Active-Wireless-Charging, Airbag, Fahrwerk, Antrieb)
  • Vernetzte Prüfstände (Stichworte: Bus-Topologien (CAN, LIN, FlexRay, BR-Ethernet), Fahrerassistenzsysteme, ADAS, Infotainment, Navigation).

Die Vernetzung von Anlagen, die Maschinendatenerfassung und die Übertragung der Daten in die Cloud erfordern ein erweitertes Sicherheitsniveau zum Schutz der Daten. Hier hat Bertrandt viele Erfahrungen gesammelt bei der Absicherung des eigenen Konzerns, mit weltweiten Standorten und der Nutzung einer Cloud-Infrastruktur.

Diese Erfahrungen haben wir in unsere Lösungen zur Erfassung, Speicherung und Auswertung von Daten integriert. Hierbei können wir als neutraler Lösungsanbieter auf den Erfahrungsschatz und das Know-how unserer Cloud-Partner zurückgreifen, um das bestmögliche Konzept für unsere Kunden zu realisieren.

Das umfasst auch Konzepte zur Maschinensicherheit (Safety) und dem Schutz von Personen beispielsweise für das Betreten von Sicherheitsbereichen für Servicezwecke mit Freigabe der Lösungen durch die Berufsgenossenschaft.