Vorausschauendes Kabel

Kabel – Mithilfe eines neuen Innovationsprozesses hat Lapp ein System zur vorausschauenden Wartung für Ethernet-Leitungen entwickelt, das vorhersagen kann, wann eine Leitung ausfällt.

03. September 2019
Testtlabor Lapp Kabel, Stuttgart: Predictive Maintenance am 7.5.2019
Ein Ergebnis der neuen Leitung im Sinne von Predictive Maintenance ist die Vorhersagbarkeit des Verhaltens von Leitungen in der Schleppkette. Dazu finden Messungen statt. (© Lapp)

von Michael Kleine

Predictive Maintenance ist in Zeiten von Digitalisierung und Industrie 4.0 in aller Munde. »Auch wir haben uns auf die Fahnen geschrieben, eine Lösung anzubieten, die sich meldet, bevor eine Leitung ausfällt«, sagt Guido Ege, Leiter Produktentwicklung und -management bei Lapp, einem der führenden Anbieter von integrierten Lösungen und Markenprodukten im Bereich der Kabel- und Verbindungstechnologie. Zusammen mit seinem Team hat er sich gefragt, wo intelligente Predictive-Maintenance-Lösungen am sinnvollsten sind. Dies ist insbesondere dort der Fall, wo Teile einer Maschine oder Anlage einem mechanischen Verschleiß unterliegen. Beispielsweise in einer Schleppkette. Insbesondere Datenleitungen wie Ethernet-Leitungen gelten aufgrund ihres komplexen Aufbaus und der notwendigen Hochfrequenzeigenschaften als besonders ausfallgefährdet.

Lebensdauer berechnen

Die Idee war, ein System zu entwickeln, das die Übertragungseigenschaften von Datenleitungen überwacht und aus deren Veränderungen die voraussichtliche Lebensdauer errechnet. Der konkrete Handlungsbedarf ist auch aus zwei konkreten Kundenanfragen entstanden. »Aber wir waren in diesem Projekt der Treiber, denn wir wollen mit dabei sein, wenn es darum geht, die Fabriken smart zu machen, und da ist Predictive Maintenance ein Schlüsselthema«, bekräftigt Guido Ege.

Im Zuge dessen hat Lapp mit verschiedenen Partnern, auch Universitäten, eine Reihe von Ansätzen verfolgt und wieder verworfen. »Diese Ansätze lieferten keine verlässlichen Parameter, aus denen man auf einen Ausfall hätte schließen können«, sagt Ege. »Ein wichtiges Kriterium für uns war außerdem, dass keine zusätzlichen Mess- oder Opferadern ins Kabel einbracht werden, denn wir wollen den Zustand der datenübertragenden Elemente selbst überwachen. Das wollen auch die Anwender nicht, denn zusätzliche Adern bedeuten ja auch zusätzlichen Aufwand bei der Installation. Die Lösung sollte allein über ein Protokoll und einen speziellen Algorithmus erfolgen.«

Aus den langjährigen Erfahrungen im eigenen Testzentrum konnten die Entwickler bei Lapp aber schließlich Veränderungen im Übertragungsverhalten identifizieren, die auf einen bevorstehenden Ausfall hinweisen. Konkret misst das System von Lapp bis zu vier übertragungsrelevante Parameter. Daraus ermittelt ein Algorithmus die verbleibende Lebensdauer der Leitung. Das Messverfahren ist in der sogenannten Predictive Monitoring Box (PMBX) integriert. Sie besitzt zwei Ethernetports und wird einfach in der zu überwachenden Ethernetleitung eingeschleust. Die Datenpakete werden transparent von einem Ethernet Port zum anderen Port im sogenannten cut through modus übertragen. Für eine angeschlossene SPS ist die PMBX nicht sichtbar und hat keinen Einfluss auf die Datenübertragung. Es kann somit auch in bestehende Anlagen integriert werden, ohne dass Änderungen an der Software der SPS nötig sind.

Wartung planen

Zur Analyse der Messdaten verwendet das System den Deep-Learning-Ansatz. So werden für die Schleppkettenleitungen von Lapp im hauseigenen Testzentrum Millionen von Datensätzen gesammelt und durch mathematische Algorithmen analysiert. Die Daten analysiert Lapp während des Entwicklungsprozesses lokal auf dem PC. Je nach Kundenwunsch wäre später aber auch eine Realisierung in der Cloud möglich. Mit dieser Methode konnte im Lapp-eigenen Testzentrum eine Vorhersagegenauigkeit des Kabelausfalls zwischen einigen Stunden und mehreren Tagen erreicht werden. Das heißt: Damit lässt auch die Wartung planen und ein Ausfall vermeiden. Dazu Guido Ege: »Wir können auf diese Weise die Lebensdauer prognostizieren und sagen, wie lange die Schleppkette bei gleichen Einsatzbedingungen noch weiterfährt.«

Auf der Hannover-Messe 2019 wurde dann das neue Predictive-Maintenance-System im Lapp FutureLab erfolgreich vorgestellt. »Wir sind aktuell mit einigen Interessenten und Pilotkunden im Kontakt und jetzt gilt es, die Lösungen in die konkreten Anwendungen zu integrieren und auf den Kunden zuzuschneiden.« Der nächste Schritt sei dann, ein passendes Geschäftsmodell zu entwickeln.

Innovierung mal anders

Entscheidend für diese ersten Erfolge war sicher auch der neue Innovation for Future-Prozess, mit dem Lapp seit diesem Frühjahr an Innovationen herangeht. Dafür braucht es drei Voraussetzungen, die parallel zu erfüllen sind: Es muss eine technische Lösung vorliegen, man muss mit mindestens einem potenziellen Kunden sprechen und darüber hinaus ein Geschäftsmodell entwickeln.

»Jeder kann innovieren, das ist die Grundidee«, erklärt Guido Ege. »Dazu wurde bei Lapp ein Innovation Board ins Leben gerufen, das die vier Eckpfeiler Idee, Inkubation, Iteration und Integration antreibt und mit Leben befüllt. Einmal im Jahr wollen wir eine Idee fliegen sehen.« Der Manager müsse dabei als Enabler wirken – als Motivator, Ideengeber, Unterstützer, Netzwerker, Entscheider und Ressourcenverwalter. »Neben Geld sind das auch zeitliche Freiräume, in denen der Traum von einer neuen Lösung Wirklichkeit werden kann.«

Wenn sich das Innovationskonzept bewährt, wird es das Unternehmen tief greifend verändern, da ist sich Guido Ege sicher, denn es gehe nicht nur um Produktinnovationen. »Lapp entwickelt sich vom Anbieter physischer Produkte zu einem Lösungsanbieter; Das betrifft Prozesse, Logistik, Management«, betont der Entwicklungsleiter. »Lapp soll als gesamtes Unternehmen innovativer werden. Und Innovation for Future öffnet den Raum dafür.« T

Erschienen in Ausgabe: 06/2019
Seite: 64 bis 65