21. - 22. Februar 2024 | Messe Dortmund

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Digitalisierung und Automatisierung in der Instandhaltung unverzichtbar

Der Einsatz von KI und Automatisierung in der Instandhaltung kann heute schon dabei helfen, Wartungs- und Reparaturarbeiten effizienter zu gestalten. KI-Tools können etwa die optimale Wartungsstrategie vorschlagen oder Techniker mit zusätzlichen Informationen versorgen, um die Reparaturzeit zu verkürzen und die Mitarbeiter zu entlasten. Das wissen auch die Verantwortlichen der Deutschen Bahn. Für die DB ist die Digitalisierung der Instandhaltung für das Gelingen der Verkehrswende unabdingbar. So verkürzt sie etwa die Boxenstopps der Züge und schafft so kurzfristig mehr Kapazität für den Transport von Personen und Gütern.

Nach Angaben der DB wird sich vor diesem Hintergrund die Instandhaltung von Fahrzeugen radikal verändern. Aber nicht nur dort, wie Christian Jeske, Leiter Marketing Membrain, weiß: “Besonders in der Fertigungsindustrie gelten Digitalisierung und Automatisierung in der Instandhaltung als unverzichtbar, um aktuelle Herausforderungen wie Fachkräftemangel oder Lieferkettenengpässe erfolgreich zu meistern. Die Effizienz und Wirtschaftlichkeit am Markt erfordern heutzutage eine umfassende Digitalisierung.“ Die Instandhaltung befinde sich mitten in einer Transformationsphase, um die Hauptziele, Sicherstellung höchster Maschinenverfügbarkeit sowie gleichzeitige Kostenreduktion, zu gewährleisten. „Ein zentraler Fokus liegt daher auf der Optimierung von Prozessen und Arbeitsabläufen. Die primäre Frage lautet, wie Unternehmen mithilfe neuer digitaler Werkzeuge eine intelligente und vernetzte Instandhaltung realisieren können.“

Christian Jeske:

„Um Instandhaltungsprozesse zu automatisieren, stehen sogenannte ‚No-Code-Lösungen‘ wie die Membrain-IoT-Suite zur Verfügung" Bild: Membrain

Der bestehende Fachkräftemangel betrifft aber nicht nur die Mitarbeiter, die den Unternehmen fehlen. Genauso wichtig sind die Mitarbeiter, die Firmen zur Verfügung haben. Um dieses Personal möglichst effektiv einzusetzen, gibt es verschiedene Tools und Lösungen, die Effektivitätssteigerungen erlauben. So sollen es bei der DB Digitalisierung, Automatisierung und der Einsatz Künstlicher Intelligenz ermöglichen, Mitarbeitende von monotonen Arbeiten und zeitraubenden Routinekontrollen zu entlasten. Das schafft auch mehr Zeit für die wichtigen Reparaturarbeiten. Viele Zugverspätungen oder -ausfälle sollen so schon in den Werken vermieden werden. Dabei helfen bereits mehrere Tools wie die automatisierte Radsatz-Messanlage, Kameratore mit Künstlicher Intelligenz und Unterflurroboter. So startete die DB im vergangenen September eine Testreihe mit dem Laufroboter Spot. „Spot“ ist ein Industrieprodukt mit Spitzentechnologie aus dem Hause Boston Dynamics. Die Software zur Fernwartung entwickelte das deutsche Startup Energy Robotics, das das System an die DB-spezifischen Anforderungen anpasste und als ‚Robot as a Service‘ vermietet.

Der Laufroboter Spot von Boston Dynamics wird im Instandhaltungswerk in Mainz-Bischofsheim bei der DB Cargo getestet. Bild: Deutsche Bahn AG & Stefan Wildhirt

Hier lohnt sich ein Blick auf das Unternehmen Boston Dynamics. Das 1992 gegründete und mittlerweile zu Hyundai Motor Group gehörende Unternehmen ist weltweit führend in der Entwicklung und dem Einsatz von hochmobilen Robotern, die in der Lage sind, die schwierigsten industriellen Herausforderungen zu meistern. Die Roboter sind mit fortschrittlicher Mobilität, Geschicklichkeit und Intelligenz ausgestattet und ermöglichen die Automatisierung in unstrukturierten oder schwer zugänglichen Bereichen, von Fertigungsanlagen, Kraftwerken und Baustellen bis hin zu Lagerhäusern und Vertriebszentren. Das Portfolio umfasst drei Roboter: Spot, ein Vierbeiner, der industrielle Inspektionen für das Asset Management in Unternehmen durchführt; Stretch, ein Roboter, der Kisten bewegt und derzeit bei Logistik- und Einzelhandelskunden eingesetzt wird; und Atlas, die zweibeinige Forschungs- und Entwicklungsplattform. Aber die Entwicklung bei Boston Dynamics geht weiter – und zwar in Richtung von KI im hauseigenen AI Institute: So integriert das Robotikunternehmen OpenAIs GPT-4 in den Roboterhund Spot und spricht von überraschenden neuen Fähigkeiten, die sich daraus ergeben sollen.

André Panné, Geschäftsführer der Rodias GmbH, sieht beim Einsatz von KI in der Instandhaltung aber noch Nachholbedarf: „Verfügbarkeit, Sicherheit und Effizienz sind das Ergebnis von gut funktionierender Instandhaltung. In der Realität erleben wir aber, dass gerade die Instandhaltung – jenseits von schicken kleinen prototypischen Projekten – nicht in die Budgetplanung für KI-Projekte einbezogen wird.“ Die Instandhaltungs-IT lebe traditionellerweise auf einer Insel – wenig bis gar nicht verbunden mit der Produktion.

Ähnlich sieht das das Christian Jeske: „Die Entwicklung im Bereich Künstliche Intelligenz (KI) steht auch in der Instandhaltung noch am Anfang. Eine unverzichtbare Grundvoraussetzung für den Einsatz von KI ist eine valide Datenbasis mit strukturierten Datenmodellen. KI-Module erweitern Instandhaltungslösungen und ermöglichen eine fortlaufende, automatische Datenanalyse, um laufende Aufgaben kontinuierlich zu optimieren und zukünftig autonom durchführen zu können.“ Dies gelte auch unabhängig von sich verändernden äußeren Einflüssen, wodurch viele standardisierte Aufgaben autonom gesteuert werden könnten. „Das Ergebnis ist eine Freisetzung von Ressourcen bei vorhandenen Fachkräften. Diese können sich dann anspruchsvolleren Aufgaben mit höherer Wertschöpfung widmen und somit zu effizienteren Abläufen beitragen“, so Jeske weiter.

Dank mobilem Arbeiten in der Instandhaltung werden Prozesse vereinfacht und lassen sich schneller abwickeln. Da Smartphone oder Tablet der tägliche Begleiter ist, lassen sich viele Aufgaben durch softwaregeführte Abläufe abwickeln und unterstützen. Bild: Membrain & AdobeStock & Gorodenkoff

Für Jeske ist eine solide Industrie 4.0-Plattform die Grundlage für alle Digitalisierungsprojekte. Um eine ganzheitliche Digitalisierung zu gewährleisten und Instandhaltungsprozesse zu automatisieren, kann etwa die Industrie 4.0-Plattform Membrain-IoT eingesetzt werden. Damit können alle notwendigen Systeme, einschließlich Maschinen und Steuerungen (Voraussetzung für IoT) verbunden  und ein intuitives vernetztes Arbeiten ermöglicht werden. Für die Instandhaltung bedeutet das konkret, dass die Auftragsbearbeitung, Informationen dazu sowie Arbeitsdokumentation übersichtlich auf mobilen Geräten erledigt und abgelegt werden können. Perspektivisch bietet die Modularität der Plattform außerdem eine flexible Erweiterbarkeit für weitere Digitalisierungsschritte und sorgt so für Zukunftsfähigkeit.

Um den stetig wachsenden Aufgabenumfang der Instandhaltung gerecht zu werden, steht Automatisierung im Vordergrund. Kritische Maschinen werden so beispielsweise autonom überwacht und erforderliche Wartungsmaßnahmen können automatisiert angestoßen werden. Bild: Membrain & AdobeStock & evening tao

Doch bei allen KI- und Automatisierungsanstrengungen steht eine Aufgabe auch für die Instandhalter ganz oben, die Christian Jeske mit der Schaffung einer „validen Datenbasis mit strukturierten Datenmodellen“ beschreibt. Auch M.Sc. Nils Thielen, Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, sieht es so: „Die Schaffung einer Datengrundlage und damit eng verknüpft deren Aufbereitung spielen auch meines Erachtens eine entscheidende Rolle. Dieser Schritt nimmt viel Zeit in Anspruch, ohne dass eine Verbesserung der Wertschöpfung erreicht wird. Auch kann vorab nicht sichergestellt werden, dass am Ende eine KI-Anwendung entwickelt werden kann.“ Zusätzlich bestehe nach wie vor ein gewisses Misstrauen gegenüber Künstlicher Intelligenz.

Nicht ganz zu unrecht. Darf man Studien für die USA glauben, arbeiten dort fast die Hälfte der Beschäftigten zurzeit in Berufen, die in den nächsten 10, 20 Jahren durch KI- und anderen IT-Tools automatisierbar sind, dazu Tilman Eberle, Director Marketing Communications bei Roboterhersteller ANYbotics, mit einem Blick in die Zukunft: „Eine Technologie wie unser Inspektionsroboter ANYmal verbessert primär die Abläufe einer Anlage, was zu weniger Abschaltungen, aufwendigen Reparaturarbeiten, und Umweltschäden führt. Gleichzeitig verbessert sie die Sicherheit der Mitarbeiter, die sich vermehrt anspruchsvolleren Aufgaben widmen können. Berufsbilder verändern sich dadurch aber auch nicht radikal, sondern in Schritten.“ Das Bild des über Jahrzehnte gleichen Berufs gehe sozusagen mit den Babyboomern in den Ruhestand. „Um den Bogen zur Technischen Servicekraft Wartung, Instandhaltung und ANYmal zu schließen: Ich komme nach meiner Ausbildung auf die Anlage, werde nach einem Training durch ANYbotics schon im ersten Jahr Robot Operator. Dann mache ich eine Weiterbildung in BIM und bin seither für den Digital Twin der Anlage zuständig. Oder ich konzentriere mich auf die Interpretation von thermischen Bildern für die Früherkennung von Anomalien und erstelle neue Wartungsprotokolle.“

Der Inspektionsroboter ANYmal von ANYbotics vereint viele Aspekte, die für ein modernes Berufsbild "Technische Servicekraft Wartung & Instandhaltung" relevant sein dürften. Bild: ANYbotics

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