Matthias Schopp

Sustainable Machine Tool Reliability based on Condition Diagnosis and Prognosis

Current trends in mechanical engineering show the growing importance of costs for machine tool life cycles. Since major customers increasingly focus on machine tool reliability and costs, even small and medium-sized companies that usually supply machine tools need to pay more attention to their products’ life cycle. Taking these requirements into account, the manufacturers can concentrate on their current service activities and improve their long-term customer retention. The objective of the presented research project is the development of a machine tool diagnosis and prognosis system that facilitates the improvement of maintenance activities.

Efficient Maintenance of Machine Tools — Adapted Maintenance Activities and Assembly-Specific Maintenance Intervals

Besides purchasing costs of modern production equipment, guaranteed availabilities and maximum costs over the expected time of usage become more important. In order to meet these required availability limits, maintenance represents a key function as low MTTR and high MTBF values depend on systematic maintenance measures. Looking at maintenance policy in today’s industry, the responsibility for maintenance is not only the duty of the service department but also a task of the machines’ operators, who can be trained for minor maintenance tasks. The division of the responsibilities between maintenance experts and operators depends on the complexity of the respective tasks.

Entwicklung eines Bewertungssystems für Instandhaltungstätigkeiten an Werkzeugmaschinen

Kurzfassung Im vorliegenden Artikel wird eine Methode zur systematischen Bewertung der Instandhaltungsfreundlichkeit von Werkzeugmaschinen und deren Baugruppen entwickelt. Das System kann als Entscheidungshilfe zur Aufteilung der Wartungs- und Inspektionstätigkeiten zwischen Instandhaltung und Produktion dienen, sodass zukünftig der konsequente Einsatz von TPM (Total Productive Maintenance) in stärkerem Umfang als bisher ermöglicht und dadurch die Verfügbarkeit gesteigert werden kann. Anhand der Instandhaltungstätigkeiten der kritischen Baugruppe „Werkzeugsystem“ wird die Bewertung für zwei unterschiedlichen Maschinen durchgeführt und die Ergebnisse verglichen.

Sustainable Design of Machine Tools through Load-Dependent Interventions and Adapted Services

Manufacturers of machine tools face an increasing demand for total cost of ownership (TCO) contracts including an availability guarantee for their products. One key figure in machine availability is Overall Equipment Efficiency (OEE), which is affected by the wear of machine components from both regular use and singular environmental conditions. This paper presents an approach to derive strategies for load-dependent interventions based on the diagnosis and prognosis of the component state, leading to a high level performance with a reliable forecast of machine and component failure in specific working environments.

Effiziente Diagnosestrategien für einen schnellen Ramp-up

Kurzfassung Kundenindividuellere Produkte, steigender Wettbewerbs- und Kostendruck in Verbindung mit sich stetig verkürzenden Produktlebenszyklen erhöhen die Bedeutung des Produktionsanlaufs innerhalb einer Organisation. Die Fähigkeit, Produkte schneller als die Konkurrenz zu entwickeln, anlaufen zu lassen und am Markt zu positionieren, entscheidet über finanziellen Erfolg oder Misserfolg eines Unternehmens [1]. Besondere Bedeutung hat die effiziente und effektive Umsetzung von Produktionsanlaufprozessen. Effiziente Diagnosemöglichkeiten für Maschinen und Anlagen bilden dabei die Grundlage, Störungen schnell erkennen und beheben zu können. Die Verbesserung der technischen Diagnosemöglichkeiten während eines Produktionsanlaufs bedeutet eine Verfügbarkeitssteigerung von Maschinen und Anlagen und damit eine zeitliche Verkürzung von Produktionsanläufen. Die am Institut für Produktionstechnik (wbk) im Projekt BMBF-ProactAS [2] angewendeten und entwickelten Diagnosekonzepte unterstützen den Anlaufmanager bei der Beurteilung und Regelung seiner Produktionsanlaufprozesse. Die Anlaufdiagnose bietet hierbei eine Möglichkeit, technologische Störungen frühzeitig zu erkennen und schnell effiziente Maßnahmen zur Störungsbeseitigung einleiten zu können.

Modellprädiktive Lebensdauerprognose von Maschinenkomponenten

Kurzfassung Steigender Kostendruck rückt die Maschinentechnik in der Fertigung und ihre Betriebskosten zunehmend in den Fokus von Optimierungsmaßnahmen. Der Beitrag zeigt am Beispiel von Werkzeugmaschinen einen simulationsunterstützten Ansatz zur Lebensdauerabschätzung von Komponenten auf. Mit exakten Prognosen zur verbleibenden Lebensdauer einer Komponente kann diese im Betrieb möglichst komplett ausgeschöpft werden. Kurz vor dem prognostizierten Ausfall sollte dann die entsprechende Instandhaltungsmaßnahme zustandsorientiert ausgelöst und durchgeführt werden.

Analyse und Bewertung der Kosten von Produktionsausfällen

Kurzfassung Neben Verfügbarkeitsgarantien bieten Maschinen- und Anlagenbauer verstärkt technische Dienstleistungen in Verbindung mit ihren Produkten an [1]. Für den Betrieb einer Produktionsanlage sind insbesondere die auftretenden Ausfallzeiten sowie eine mögliche Unterstützung bei Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten von besonderem Interesse [2, 3]. Als Grundlage einer erfolgreichen Integration von Dienstleistungen bzw. optionalen Maschinenfunktionalitäten für Verfügbarkeitssteigerungen sind die Kenntnis und die Bewertung entstehender Ausfallkosten unerlässlich, um den Mehrwert greifbar zu machen. Mögliche Ansätze zur Bestimmung von Ausfallkosten wurden im Rahmen einer Fallstudie innerhalb des vom BMBF geförderten Forschungsprojekts OPTILAST entwickelt und für eine exemplarische Fertigung anhand realer Daten praxisgerecht umgesetzt.

Technische Dienstleistungsstrategien im Produktionsanlauf

Kurzfassung Maschinen- und Anlagenbauer wandeln sich hin zu Dienstleistungsunternehmen und bieten verstärkt technische Dienstleistungen in Verbindung mit ihren Produkten an. Wartungs- und Instandhaltungsdienstleistungen verbunden mit Verfügbarkeitsgarantien stellen eine solche Dienstleistung dar. In diesem Artikel sollen verschiedene Stufen der möglichen Dienstleistungsintegration in existierende Unternehmen aufgezeigt werden. Der Betrachtungsschwerpunkt liegt auf Betreibermodellen, die bereits heute vereinzelt Anwendung finden. Insbesondere wird auf die erfolgreiche Integration von Dienstleistungen während des Produktionsanlaufs eingegangen. Dabei wird ein realer Fall geschildert, der eine solche erfolgreiche Dienstleistungsintegration zeigt. Mögliche zukünftige Strategien zur Integration wurden innerhalb des vom BMBF geförderten Forschungsprojekts ProactAS (Proaktive Anlaufsteuerung entlang der Wertschöpfungskette von Produktionssystemen) entwickelt [1].