Die vernetzte Lösung von Belden: Den Grundstein für vorausschauende Wartung in der Fertigung legen

Das 95 Jahre alte Belden-Werk in Richmond hat sich bewährt. Jeden Tag stellt eine Mischung aus neuen Geräten und 70 Jahre alten Maschinen Drähte und Kabel her, um der wachsenden Nachfrage auf dem US-Markt gerecht zu werden.

Das Werk sah sich jedoch mit mehreren Herausforderungen konfrontiert, die seinen Erfolg gefährdeten, darunter:

• Kostspielige Ausfallzeiten durch ungeplante Wartung und schwer zu beschaffende Ersatzteile
• Eine Belegschaft von sachkundigen Mitarbeitern, die in den Ruhestand gehen, und ein Mangel an qualifizierten Arbeitskräften, die an ihre Stelle treten
• Mangelnde Maschinenkonnektivität und -transparenz
• Eine beträchtliche Anzahl älterer und veralteter Maschinen in Betrieb

Das Fazit? Das Werk in Richmond musste einen Weg finden, ungeplante Ausfallzeiten zu vermeiden, die Abhängigkeit von qualifizierten Arbeitskräften zu verringern und zuverlässig mehr Drähte und Kabel zu produzieren.

Richmonds zukunftsweisende Vision

Während das Team in Richmond routinemäßig Zeit für die Bewertung und Reparatur der Geräte einplante, gab es immer noch gelegentliche, überraschende Ausfälle, die zu langen Produktionsverzögerungen führten. Angesichts des Alters einiger Maschinen können Schwierigkeiten bei der Suche nach Ersatzteilen Reparaturen verzögern. Um den nächsten Schritt auf dem Weg zur digitalen Transformation zu gehen, erkannte das Team die Notwendigkeit, auf vorausschauende Wartung umzusteigen.

Das Vorhersagemodell optimiert den Instandhaltungsprozess. Es nutzt Trends aus Dateneinblicken, um potenzielle Geräteprobleme zu identifizieren, bevor sie auftreten. Dieser Ansatz warnt im Voraus vor der Notwendigkeit, Ersatzteile zu bestellen und vorzubereiten.

Das Team hatte bereits mit der Modernisierung der Anlage begonnen. Sie hatten einige ältere Maschinen ersetzt und verwendeten Software von Drittanbietern und eine "selbst entwickelte" Lösung, um die Leistung der Geräte zu verfolgen - aber diese Lösungen boten nur einen begrenzten Überblick über den Gesamtbetrieb und konnten nicht skaliert werden. Um Ausfallzeiten zu reduzieren und die Effizienz zu steigern, mussten mehr Maschinen miteinander verbunden und Daten von ihnen erfasst werden. Die Werksleiter wandten sich an die Data-Engineering-Berater des Customer Innovation Center (CIC) von Belden, um Hilfe zu erhalten.

Belden: Wegweiser auf dem Weg zu automatisierten Abläufen

Wie viele Brownfield-Anlagen verfügt auch die Fabrikhalle in Richmond über eine Vielzahl von Maschinen und Geräten verschiedener Jahrgänge und Marken. Es wäre nicht einfach, Geräte zu verbinden und die Daten zu extrahieren, zu konvergieren und zu kontextualisieren. Aber das Zerreißen und Ersetzen aller alten Geräte war keine Option.

Das CIC-Team – ausgestattet mit fundiertem Fachwissen und einem klaren Fokus auf die erforderlichen Geschäftsergebnisse – entwarf eine maßgeschneiderte Netzwerkinfrastruktur, die effizient und sicher OT-Daten von jedem Computer verbinden und erfassen konnte. Sie fungierten während der gesamten Zeit als echter Partner und boten dem Team in Richmond konsequente Anleitung und Unterstützung.

"Es geht wirklich darum, das zu bewerten, was bereits da war. Wir nehmen diese älteren Systeme und nutzen unsere internen Lösungen, um eine Möglichkeit zu bieten, diese Legacy-Systeme in einen Industrie-4.0-Bereich zu überführen." – Belden CIC Solution Consultant

Frühe Schritte und Erkenntnisse

Die digitalen Automatisierungsberater des CIC und der Werksleiter in Richmond identifizierten operative Ziele. Die Berater befragten Betriebsleiter und Anlagenleiter, um Daten über die potenziellen Auswirkungen einer verbesserten Transparenz und Wartung zu sammeln, und halfen bei der Berechnung eines Ziel-ROI für das Pilotprojekt.  Die Informationen wurden verwendet, um einen internen Business Case für die Genehmigung durch die C-Suite zu erstellen.

Die Entwicklung dieses Wertnachweises war ein kritischer und zielgerichteter Prozess. Dadurch wurde sichergestellt, dass das Pilotprojekt eng auf die wichtigsten Geschäftsziele abgestimmt war.

Basierend auf der Bewertung des CIC-Teams entschied sich das Team in Richmond, das Pilotprojekt auf Produktionslinien mit hohem Volumen und hohen Margen durchzuführen, die hohe Rückstände aufwiesen. Jede gewonnene Kapazität würde zusätzliche Einnahmen bringen. Die Linien umfassten auch eine Vielzahl älterer Geräte. "Die Idee war, dass wir, wenn wir es hier erfolgreich implementieren könnten, in der Lage sein würden, den Prozess und die Einrichtung relativ einfach zu kopieren und in andere Bereiche der Anlage einzufügen", sagt Richmonds Director of Quality.

Der Gesamtumfang umfasste:

• Bauen Sie eine robuste, sichere Netzwerkinfrastruktur auf und verbinden Sie sie mit Geräten
• Installieren Sie Sensoren an Motoren und mechanischen Geräten, um Daten für die vorausschauende Wartung zu sammeln
• Analysieren Sie Daten, um Trends und Indikatoren für Abweichungen außerhalb der Toleranzen zu identifizieren, die auf bevorstehende Ausfälle hindeuten, und ergreifen Sie Vermeidungsmaßnahmen

Das Pilotprojekt war ein Erfolg. Das ursprüngliche OEE-Ziel lag bei 56,5 Prozent. Bis heute hat der Einsatz dazu beigetragen, die OEE auf 62 Prozent zu steigern, Tendenz steigend.

In acht Monaten sammelte das Richmond-Team rund 300 GB Daten von 150 Sensoren. Sie erkannten gefährdete Komponenten wie abnormale Vibrationswerte aufgrund von Problemen mit der Bandausrichtung. Und einige der Daten könnten für andere Anwendungsfälle verwendet werden. Im Rahmen der zweiten Phase arbeitet das Team mit Amazon Web Services (AWS) zusammen, um das System zu verbessern und Sensormesswerte zu kontextualisieren, um weitere Einblicke zu erhalten.

Eine entscheidende Komponente für den Erfolg des Pilotprojekts? Zusammenarbeit. Das CIC arbeitete mit Mitarbeitern im gesamten Unternehmen zusammen: Vorgesetzten, Betreibern und Anlagenleitern sowie IT- und OT-Teams während der gesamten Entwurfs-, Bau- und Implementierungsphase. Das Feedback war positiv und die Akzeptanz ist hoch.

Zukunftsaussichten und die Rolle von Belden

Die Werksleiter ermitteln, welche Daten benötigt werden, bevor sie das Pilotprojekt auf die Anlage und andere Einrichtungen ausweiten. Sie planen:

• Ausweitung der OEE-Initiativen und Erfassung von mehr Daten für die vorausschauende Wartung im gesamten Rest der Anlage bis Mitte 2024
• Entwickeln Sie Next-Level-Analysen für die vorausschauende Wartung
• Verwenden Sie ein einziges Repository für Leistungs- und Qualitätsdaten für eine fundiertere Entscheidungsfindung
• Erstellen Sie ein System zur Automatisierung der Produktionsplanung, das die gesammelten Leistungs- und Wartungsdaten nutzt, um die Produktweiterleitung und -planung zu optimieren

Was kommt als nächstes? Ein Werksleiter in Richmond merkt an: "Wir haben ein bewährtes Modell für die Erfassung grundlegender leistungs- und wartungsbezogener Daten. Wir fangen gerade erst an, das Potenzial dessen zu erkennen, was als nächstes kommt und wohin uns das letztendlich führen wird."

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