Zentralinfo 03/2022 «Daten»: Artikel Alexander Steinecker

Grosse Schlagworte wecken in der Industrie Erwartungen: «Big Data» – «Künstliche Intelligenz» – «Predictive Maintenance». Wie kann man die Produktion, die Anlagen besser verstehen, kritische Situationen früher erkennen? Vielleicht mit Daten?

Eine Zentralschweizer Initiative, geführt vom CSEM in Alpnach, hat zusammen mit der Aurovis AG, KNF Flodos AG, maxon motor ag, Schurter AG und Elekon AG das Problem angepackt. Die Fledermaus spielt eine wichtige Rolle!

Entwicklung eines Gehirns

Bei allen Unterschieden eint diese innovativen Zentralschweizer Firmen eins: Automatisierung und Produktionsprozesse am «Standort Schweiz» sind bei ihnen zentral. Daher suchten sie nach einem datengetriebenen Ansatz, wie die Zuverlässigkeit in der Produktion weiter verbessert werden kann. Eine Pilotanlage sollte Antworten liefern. Die Firmen stellten verschiedene Module wie Roboterarm, Förderband, Pumpen, Motoren und Steuerung zur Verfügung, das CSEM entwickelte das Gehirn. So entstand in Alpnach eine vollautomatische Robotikzelle. An ihr wurden Algorithmen zur Anlagenüberwachung und Früherkennung kritischer Situationen entwickelt. Sie sind nun Kern eines Software-Frameworks, bereit zum Einsatz an realen Systemen.

Die Software nutzt primär Anlagedaten, die bereits verfügbar sind. Die Daten stammen von Kameras, Steuerungen, Temperatur und Drucksensoren. Damit wurden Algorithmen trainiert, ungewöhnliches und potenziell gefährliches Verhalten der Maschine zu erkennen. Für den Einsatz bei einer neuen Produktionslinie beim Kunden benötigt man dann nun nur noch wenige Stunden an Datenakquisition, in denen die Maschine einwandfrei läuft.

Geräusche als Informationsquelle

Damit aber nicht genug: Nicht immer ist es möglich oder zulässig, die bestehende Sensorik zur Sammlung der Anlagenparameter zu nutzen. Um auch für solche Systeme eine zuverlässige Lösung zu erhalten, hat sich ein spezieller Sensor als sehr effizient erwiesen: ein Ultraschallsensor. Solche Sensoren werden eigentlich in der Umgebung von Windkraftanlagen eingesetzt. Sie ‹hören› die Ultraschallsignale der Fledermäuse. Wenn sich die Tiere der Anlage nähern, werden Audioaufnahmen ausgelöst, die zur Erstellung von Abschaltalgorithmen benutzt werden. Diese Sensorik ist Expertise der Luzerner Elekon AG.

Bei der Pilotanlage am CSEM gelingt es, allein mit dem Fledermaussensor bis zu 80 Prozent aller Störungen zu erkennen. «Geräusche enthalten eine grosse Menge an Informationen. So wie ein Automechaniker einem Wagen seinen Zustand anhört, kann uns die Analyse der Geräusche, die von Industriemaschinen ausgehen, Aufschluss über zahlreiche Fehlfunktionen wie Leckagen, Lagerprobleme oder sogar Kamerafehlfunktionen geben», sagt Mario Russi, Projektleiter am CSEM. «Die Mikrofonmethode ist eine ideale Ergänzung, sie ist sehr einfach einzurichten und kann mit weiteren Sensoren kombiniert werden.»

Die Software und die Algorithmen werden zurzeit im Feld validiert. CSEM und seine Partner sind davon überzeugt, dass neue Ansätze der datengestützten Maschinenüberwachung die Produktionsqualität weiter verbessern können. Ein wichtiger Punkt für den Fertigungsstandort Schweiz.

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