5 Innovative Robotics Anbieter für Smart Maintenance

5 Innovative Robotics Anbieter für Smart Maintenance

Der Wandel hin zur Industrie 4.0 betrifft auch die Instandhaltung massiv. „Smart Maintenance“ und, noch etwas spezieller, „Predictive Maintenance“ sind hier die Schlagwörter. Um eine möglichst effiziente und vorausschauende Instandhaltung zu gewährleisten, entwickeln und erproben Entwicklerteams derzeit verschiedene Technologien. Auch im Bereich der Roboteranwendungen (Robotic Applications) arbeiten die Unternehmen auf Hochtouren. Doch was genau leisten die aktuellen Anwendungen, und in welchen Bereichen macht ihr Einsatz Sinn? In unserer Serie über innovative Start-up Lösungen für Industrie 4.0 stellen wir 5 vor, die Sie im Auge behalten sollten.

 

Der Einsatz von Robotern in der Instandhaltung von Anlagen ist nicht neu – in Kernreaktoren werden sie bereits seit Jahrzehnten genutzt. Seitdem haben sich die Roboter beständig weiterentwickelt und verbessert. Das Problem: Für lange Zeit konnten die Robotikhersteller fast ausschließlich die Hardware optimieren; die Software dagegen geriet im direkten Vergleich immer weiter in Rückstand. Doch dieser Rückstand könnte bald Geschichte sein: „Data Processing Algorithm“ heißt das revolutionäre Zauberwort, und es verspricht eine neue Generation von Roboteranwendungen: moderne Hardware kombiniert mit integrierten Softwarelösungen. Generell ist die Funktion der Hardware (Sensorik) für die Erfassung der Daten zuständig, die Software übernimmt die Verarbeitung der gewonnenen Daten.

"Data Processing Algorithm heißt das Zauberwort, und es verspricht eine neue Generation von Roboteranwendungen: moderne Hardware kombiniert mit integrierten Softwarelösungen."

Kaessra Schneeberger, Senior Consultant at T.A. Cook

Genau solche Anwendungen dürften in der Verfahrenstechnik beziehungsweise Prozessindustrie – und hier speziell bei sogenannten Connected Machines – zukünftig von hohem Wert sein. Durch das optimierte Zusammenspiel von Hard- und Software können Daten von den Robotern sofort verarbeitet und umgesetzt werden. Ganz konkret bedeutet das zum Beispiel: Durch Sensortechnik, Echtzeitdaten und umfassende Vergleichswerte kann der Verschleiß von Maschinenteilen berechnet und prognostiziert werden. Die Vorteile liegen auf der Hand: So müssen Wartungsarbeiten dann nicht mehr in vorab festgelegten starren Intervallen durchgeführt werden, sondern können zustandsbasiert und kostenoptimiert erfolgen. Auch das Sicherheitsrisiko sinkt: Inspektionen in gefährlichen und abgelegenen Bereichen können Roboter und/oder Drohnen übernehmen, die Gefahr für Mitarbeiter wird reduziert.

Solche Möglichkeiten dürften die Instandhaltung nachhaltig verbessern und damit entscheidend zu Kostenreduktion und erhöhter Anlagenverfügbarkeit sowie geringeren Ausfallquoten beitragen. Wir stellen fünf Anbieter genauer vor:

UNTERNEHMEN: ANYBOTICS, ZURICH

Produkt: ANYmal

Überblick: ANYmal ist ein vierbeiniger Roboter mit autonomer Navigation, der sich vor allem für Inspektionsarbeiten in der Energie- und Prozessindustrie eignet, beispielsweise für Instandhaltungs-und Zuverlässigkeitsberichte im Rahmen des Monitorings von Maschinen, oder für das Auslesen von Sensoren. Auch für Sicherheitsaufgaben, beispielsweise in der Elektrizitätsversorgung, kann der Roboter eingesetzt werden. Für ältere Erdölanlagen, für die wegen erhöhter Ausfallrisiken kürzere Inspektionsintervalle zur Risikominimierung nötig sind, ist ANYmal gut geeignet.

Dank seiner Bauweise und Leistungsdaten (hohe Nutzlast, drei Stunden Laufzeit, Fortbewegung mit 1 m/s) ermöglicht er, den regelmäßigen und damit hohen Inspektionsbedarf verhältnismäßig kostengünstig zu decken. Bei gleichem Aufwand könnten somit mehr Daten als bisher gesammelt werden und in die Instandhaltung einfließen. Komplexere Aufgaben sind aufgrund von Limitationen in der Software-Integration aktuell nur bedingt möglich. ANYbotics arbeitet allerdings bereits an einer Neuversion des Roboters, die speziell für Bedingungen und Sicherheitsanforderungen der Öl- und Gasindustrie ausgelegt ist – so soll ANYMal unter anderem in explosionsgefährdeten Bereichen (ATEX/IECEx) einsetzbar sein.

 

UNTERNEHMEN: BOSTON DYNAMICS, WALTHAM (USA)

Produkt: SpotMini

Überblick: In Sachen Design, Konstruktion und Leistungsdaten ähnelt der SpotMini dem ANYmal und ist wegen seiner Stärken bei Mobilität und Beweglichkeit ebenfalls für Inspektionsarbeiten geeignet. Im Gegensatz zur Konkurrenz fokussiert sich BostonDynamics bei der Weiterentwicklung nicht auf spezielle Industrien. Der SpotMini verfügt außerdem über einen Gelenkarm, der es ihm unter anderem ermöglicht, Türen zu öffnen und so auch verschlossene Areale zu betreten. Gleichzeitig ist er lernfähig und damit in der Lage, Tätigkeiten mit jeder Wiederholung zu optimieren. Dank seines Gelenkarms und des integrierten Lernalgorithmus bietet der SpotMini somit das Potenzial, ihn neben der Inspektion zukünftig möglicherweise auch für kleinere Reparaturarbeiten einzusetzen. Die Weiterentwicklung des Algorithmus könnte es beispielsweise ermöglichen, den Roboter bei Zuverlässigkeitsprüfungen von Maschinen oder Maschinenteilen einzusetzen. Damit würde der SpotMini gut zum Claim von BostonDynamics passen: „Wir bauen Maschinen, die Grenzen überschreiten und dennoch in der wahren Welt funktionieren.“

PRODUZENT: CAMBRIDGE, MA (USA)

Produkt: HAMR

Überblick: Der Harvard Ambulatory Microrobot – kurz HAMR – ist deutlich kleiner als die beiden bisher vorgestellten Roboter. Die Entwickler selbst sprechen von „Cockroach-Size“, also der Größe einer Kakerlake. Genau diese geringe Größe sorgt dafür, dass die Einsatzgebiete wesentlich kleiner sein können als bei anderen Modellen. Außerdem ist der HAMR, der von der Harvard Universität gemeinsam mit Rolls-Royce entwickelt wurde, durch seine Kompaktheit im Vergleich zur Konkurrenz weniger anfällig für Schäden – selbst wenn er beispielsweise aus größeren Höhen fällt. Zusätzlich bietet er eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit und ist flexibel beim Überwinden von Hindernissen. Diese Eigenschaften sorgen dafür, dass der HAMR auch in Maschinen und Motoren, die man ansonsten stoppen und (teilweise) demontieren müsste, für Inspektions-arbeiten eingesetzt werden kann. Dank der nun unnötigen Demontage, die für viele Unternehmen, vor allem in der Prozessindustrie, bisher einen erheblichen Zeit- und Kostenfaktor darstellt, kann der HAMR entscheidend zu ressourcen-sparenden Wartungsarbeiten beitragen. Eine eigene Softwarelösung bietet der HAMR allerdings bisher nicht – hier müssten also Lösungen zugekauft werden.

 

UNTERNEHMEN: EELUME, NORWEGEN

Produkt: Eelume

Überblick: Ähnlich wie ANYbotics ist Eelume als Start-up aus einer universitären Forschungseinrichung hervorgegangen. Die Bauweise der norwegischen Anwendung erinnert an eine Schlange. Eelume ist für den Unterwassereinsatz geeignet und wird für Inspektionen sowie Reparaturarbeiten an Offshore-Anlagen eingesetzt. Nach einer aufwendigen Testingphase erhielt Eelume die dafür notwendige Zertifizierung. Im Sommer 2019 startet bei der Inspektion des Unterwasser-Erdgasfelds Asgard von Equinor das erste Pilotprojekt. Der schlangenartige Körper des Eelume-Robots ermöglicht die autonome Durchführung von kleineren Arbeiten an sonst schwer zugänglichen Bereichen. Mithilfe einer Unterwasser-Dockingstation lässt sich der Roboter mit verschiedenen Modulen, beispielsweise mit einem Bürsten- oder Greifkopf, ausrüsten.

Mit den verschiedenen Modulen bzw. Köpfen lassen sich Ventile öffnen oder verschließen sowie Unterwasser-Pipelines inspizieren. Allerdings ist die Auswertung von instandhaltungsrelevanten Daten durch Eelume aktuell noch nicht möglich. In Zukunft soll Eelume jedoch mit künstlicher Intelligenz ausgerüstet werden, um seine Leistungsfähigkeit bei Instandhaltungsarbeiten weiter auszubauen.

PRODUZENT: SKYSPECS, ANN ARBOR (USA)

Produkt: Analysis Software

Überblick: SkySpecs punktet mit Lösungen für Inspektionen in der Windenergiebranche, speziell für die Wartung der Windturbinen, mithilfe des Einsatzes von Drohnentechnologie on- und offshore. Laut dem Unternehmen laufen die Inspektionen „voll automatisch vom Knopfdruck bis zur Landung – in unter 15 Minuten“. Im Gegensatz zu den bisher vorgestellten Start-ups geht SkySpecs den umgekehrten Weg: Die Hardware, in diesem Fall in Form von Drohnen, wird extern zugekauft, während SkySpecs selbst eine Analysesoftware entwickelt hat.

Die Drohnen werden für die Instandhaltung der Turbinen eingesetzt und können Schäden an Windturbinen erkennen. Die gesammelten Daten werden direkt an die Analysesoftware übermittelt und ausgewertet. Vorteil für die Mitarbeiter: Sie können Instandhaltungsberichte und andere Reportings schneller erstellen und bei Bedarf kurzfristig über Reparaturmaßnahmen entscheiden.Momentan müssen die Mitarbeiter noch die übermittelten Daten auswerten. Allerdings arbeitet SkySpecs bereits an einem Algorithmus, mit dem die Analysen zukünftig direkt durchgeführt werden können.

Fazit: Die Instandhaltung steht vor einer rasanten Entwicklung

Die vorgestellten Anwendungen zeigen, in welche Richtung es für die Instandhaltung im Zuge der Technologisierung geht. Besonders spannend wird es in Bereichen, wo Roboter und intelligente Softwarelösungen aufeinandertreffen. Hier rückt der Schritt von der bloßen Sammlung von Daten zur Erstellung von Instandhaltungsberichten mit konkreten Anweisungen immer näher. So besteht die Möglichkeit, einen Roboter Daten sammeln und diese anschließend in ein ERP (z.B., SAP PM) einspeisen zu lassen. Die Software plant dann auf dieser Basis die anfallenden und zukünftigen Reparaturaufgaben.

Eine alternative Möglichkeit zur Entwicklung smarter Instandhaltungsberichte wäre, den Robotik-Start-ups die Herstellerdaten direkt zur Verfügung zu stellen. Dieser direkte Weg hat den Vorteil, dass die Roboter von Anfang an Daten zur Verfügung hätten, statt diese erst sammeln zu müssen. Gleichzeitig könnte man zusätzlich zu den Herstellerdaten auch die Erfahrungen der Branchenexperten bei der Festsetzung von Schwerpunkten der Instandhaltungsstrategie einbinden.

Auf Basis von fortgeschrittener Datenanalysesoftware und Einsatz von künstlicher Intelligenz könnten Roboter dann sogar autonom und gezielt instandhaltungsrelevante Daten sammeln und verdichten. Dies würde die Belastbarkeit der heutigen „präventiven Instandhaltungsstrategie“ weiter erhöhen.

Zur Person

Kaessra Schneeberger, Senior Consultant

Kaessra Schneeberger begleitet als Senior Consultant bei T.A. Cook globale Instandhaltungsprojekte in der Prozessindustrie. Dabei beschäftigt er sich unter anderem mit der Auswertung von technologischen Trends sowie mit technologiebasierten Optimierungspotenzialen in der Instandhaltung. Bei seiner Arbeit verbindet der studierte Wirtschaftswissenschaftler (Masterabschluss in Banking & Finance HSG) seine Berufserfahrung im Bereich Finanzen und Businessmodellanalyse mit aktuellen Instandhaltungsprojekten.

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