Die Voraussetzung für eine optimale Gesamtanlageneffektivität (GAE) besteht im Wesentlichen in der maximalen Verfügbarkeit der Maschinen, Systeme und Komponenten in der jeweiligen Produktionsumgebung. Je besser die Auswirkungen von Stillstandszeiten und die damit verbundenen Kosten bekannt sind, umso genauer lässt sich die Investitionsrendite über den gesamten Lebenszyklus berechnen.
Dass Sensoren und insbesondere Encoder mittlerweile vom Benutzer frei programmiert werden können, gehört zu den technologischen Fortschritten, die sich positiv auf die Maschinenverfügbarkeit auswirken. Selbstverständlich müssen die Geräte an sich robust und zuverlässig sein, doch der zusätzliche Nutzen, der sich sowohl durch die Möglichkeit zur diagnostischen Überwachung als auch die einfache Austauschbarkeit ergibt, ist nicht zu unterschätzen.
Lebenszykluskosten
Nach den anfänglichen Investitionsaufwendungen für Anlagen oder Maschinen nehmen die Lebenszykluskosten normalerweise kontinuierlich zu. Fehler sind so gut wie unausweichlich und Komponenten müssen ausgetauscht werden. Auch wenn eine Systemmodernisierung oder -überholung die Betriebskosten erst einmal senken kann, steigt das Ausfallrisiko mit der Zeit dennoch wieder an. Die Beherrschung dieses Zyklus ist ein wesentlicher Faktor für den profitablen Betrieb einer Anlage.
Maschinenverfügbarkeit
Mathematisch lässt sich die Verfügbarkeit anhand der Mittleren Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) und der Mittleren Reparaturzeit (MTTR) ausdrücken:
Availability = MTBF / (MTBF + MTTR) |
Im Rahmen der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) stützen wir uns für gewöhnlich auf drei Kriterien, um ein Problem einzuschätzen: Die Mittlere Reparaturzeit (MTTR) bemisst sich auf Grundlage der Zeit, die für die Fehlersuche, die Fehlerdiagnose, die Reparatur/den Austausch und die Wiederinbetriebnahme der Ausrüstung benötigt wird. Demzufolge wirkt sich jede Maßnahme mit der die MTTR verkürzt werden kann, eindeutig positiv auf die Gesamtverfügbarkeit aus. Im Rahmen der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) stützen wir uns für gewöhnlich auf drei Kriterien, um ein Problem einzuschätzen:
Stillstandzeiten werden im Wesentlichen davon beeinflusst, wie viel Zeit benötigt wird, um den Fehler zu identifizieren, zu lokalisieren und auf ihn zugreifen zu können sowie eine entsprechende Ersatzausrüstung zu beschaffen und diese neu zu konfigurieren bzw. in Betrieb zu nehmen.
Programmierbare Encoder
Bevor benutzerprogrammierbare Encoder auf den Markt kamen, mussten einzelne Encoder jedes Mal neu spezifiziert und in Auftrag gegeben werden, wenn Ersatz erforderlich war. Aufgrund mechanischer Besonderheiten sowie individueller Auflösungen, Frequenzbereiche und elektrischer Anschlüsse gab es nichts, was einer „Einheitslösung“ auch nur nahe gekommen wäre.
Heute reicht eine bescheidene Investition in ein kleines Sortiment programmierbarer Encoder aus, die sozusagen als Rohlinge dienen und je nach Anwendungsfall für eine Vielzahl von Modellen eingesetzt werden können. Damit wird ein zeitnaher Austausch fehlerhafter Teile möglich und kostspielige Stillstandzeiten werden verkürzt.
Mit Geräten, wie zum Beispiel programmierbaren Ethernet-Encodern, deren Konfigurationsdaten in eine zentrale speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder einen zentralen PC geladen und dort gespeichert werden können, lassen sich bei der Wiederinbetriebnahme einer Anlage nach einem Ausfall oder Stillstand erhebliche Zeiteinsparungen realisieren.
Häufig genutzte Encoder-Programmieroptionen reichen von einfachen DIP-Schaltern und seriellen Schnittstellen/USB-Schnittstellen bis hin zur Leitsystemintegration mithilfe von SPS- oder HMI-Einheiten. Inzwischen sorgen Anbieter wie SICK dafür, dass sich die Programmierung dieser Encoder so benutzerfreundlich wie möglich gestaltet. Bei unseren Absolut-Encodern AFS/AFM60 und den Inkremental-Encodern der Produktfamilie DFS haben unsere Kunden beispielsweise die Wahl zwischen einem PC-basierten Programmiertool und einem batteriebetriebenen Handprogrammiergerät.
Fehlerdiagnose bei Encodern
Wie bereits erwähnt, wirkt sich die Zeit, die für die Diagnose eines Fehlers und den Ersatz eines Gerätes benötigt wird, erheblich auf die Maschinenverfügbarkeit aus. Für eine erleichterte Fehlerdiagnose verfügen moderne Encoder heute über integrierte LEDs. Zusätzlich werden Fehler-Headerdaten an die speicherprogrammierbare Steuerung übermittelt. Diese Daten geben Aufschluss darüber, ob der Encoder einen Fehler aufweist. Bei Ethernetgeräten zeigen die LEDs außerdem an, ob Anschlussfehler auf der Eingangs- oder Ausgangsseite vorliegen.
Kostenanalyse als Entscheidungsgrundlage
Unter dem Gesichtspunkt der FMEA-Kriterien Schwere, Häufigkeit des Auftretens und Wahrscheinlichkeit des Entdeckens ist offensichtlich, dass eine Investition in programmierbare Encoder dazu beitragen kann, die Maschinenverfügbarkeit abzusichern. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die Verkürzung der Zeit, die für die Lokalisierung, Identifizierung, Diagnose und Behebung von Fehlern benötigt wird.
Je nach Einsatzbereich können die Kosten im Zusammenhang mit Maschinen- oder Systemausfällen sehr unterschiedlich ausfallen. Auch die mathematische Korrelation zwischen der Mittleren Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) und der Mittleren Reparaturzeit (MTTR) belegt, dass sich eine Reduzierung der für den Encoderaustausch benötigten Zeit – z. B. von ein oder zwei Wochen auf einen halben Tag – ganz erheblich auf die Verfügbarkeit auswirkt. Eine Rechnung, die aufgeht!
