Prädiktive Wartungstechnologien für Laser in der Huaris Laser Cloud (HLC)
Prädiktive Wartungstechnologien haben sich in vielen Branchen als bahnbrechender Ansatz etabliert, der eine optimale Anlagenleistung sicherstellt, Ausfallzeiten reduziert und letztlich Kosten spart. In diesem Artikel tauchen wir in die Welt der prädiktiven Wartung ein – mit besonderem Fokus auf Lasersysteme. Begleiten Sie uns bei der Analyse der Konzepte, technischen Feinheiten und der bemerkenswerten wirtschaftlichen Analyse innerhalb der Huaris Laser Cloud (HLC).
Prädiktive Wartungstechnologien, angetrieben durch modernste Technologie, verändern die Art und Weise, wie wir Lasersysteme verwalten. Die Huaris Laser Cloud steht an der Spitze dieser Innovation und bietet eine wegweisende Lösung. In diesem Artikel entmystifizieren wir nicht nur das Konzept der prädiktiven Wartung, sondern beleuchten auch die technischen Aspekte, die HLC zu einem Branchenführer machen. Darüber hinaus analysieren wir die wirtschaftlichen Auswirkungen der Einführung eines so fortschrittlichen Systems für die Laserwartung. Bleiben Sie dran und begleiten Sie uns auf einer Reise in die Zukunft des Lasersystem-Managements mit prädiktiven Wartungstechnologien und der Huaris Laser Cloud.
In diesem Artikel erfahren Sie:
Präventive und prädiktive Wartungstechnologien in der Fertigung
Präventive Wartungstechnologien basieren auf einem regelmäßigen Wartungsplan, der darauf ausgelegt ist, potenzielle Probleme zu erkennen und zu beheben, bevor sie zu einem Ausfall oder einer erheblichen Leistungsminderung des Lasers führen. Präventive Wartungsmaßnahmen können Aufgaben wie das Reinigen und Ausrichten der Laseroptik, den Austausch verschlissener oder beschädigter Komponenten sowie Kalibrierungs-, Ausrichtungs-, Reinigungs- und Leistungstests umfassen.
Prädiktive Wartungstechnologien basieren hingegen auf einer fortschrittlicheren Wartungsstrategie, die Daten und Analysen nutzt, um vorherzusagen, wann ein Ausfall oder eine signifikante Leistungsminderung wahrscheinlich ist, und die Wartung entsprechend zu planen. Prädiktive Wartung kann Aufgaben wie die Überwachung der Laserleistung, der Strahlbreite und der Strahlausrichtungsstabilität sowie die Analyse von Daten aus den Steuerungssystemen des Lasers umfassen, um Muster oder Trends zu erkennen, die auf ein Problem hinweisen können.
Unterschiede zwischen präventiven und prädiktiven Wartungstechnologien
Präventive Wartung von Lasern
Der Zeitplan für präventive Wartungsmaßnahmen wird in der Regel auf Basis historischer Daten erstellt, die über einen bestimmten Zeitraum gesammelt wurden. Der Anwender lernt aus diesen Daten das Leistungsverhalten des Lasers kennen. Der Wartungsplan ist normalerweise periodisch. Auf Basis der Daten werden typische Ausfallzeiträume berechnet und Wartungsintervalle so festgelegt, dass die Maßnahmen vor dem erwarteten Ausfall durchgeführt werden.
Prädiktive Wartung von Lasern
Prädiktive Wartungstechnologien werden hingegen in der Regel auf Basis der Analyse von Lebensdauerdaten implementiert, bei der verschiedene Trends und Ereignisse überwacht werden. Auf Grundlage der gesammelten Informationen werden kritische Parameter zeitlich extrapoliert, um Fehlfunktionen vorherzusagen und gezielte Maßnahmen rechtzeitig zu empfehlen. Dieser Ansatz bedeutet, dass Wartungsarbeiten bedarfsorientiert und nicht periodisch durchgeführt werden – im Gegensatz zur präventiven Wartung.
Die Konzepte der präventiven und prädiktiven Wartung wurden bereits kurz in einem unserer früheren Artikel diskutiert: Präventive und prädiktive Wartung von Lasern.
Prädiktive Wartung in der Fertigung – Vergleich verschiedener Wartungsmodelle
In der Praxis existieren sehr unterschiedliche Wartungsansätze. Im Allgemeinen führen Unternehmen entweder präventive Wartung durch oder reparieren Anlagen erst dann, wenn sie ausgefallen sind.
Letzteres Modell ist konzeptionell sehr einfach: Wenn ein Gerät oder eine Maschine ausfällt, diagnostiziert das Wartungsteam die Ursache, bestellt Ersatzteile, ersetzt diese und nimmt die Arbeit wieder auf. Dieses Modell hat jedoch erhebliche Nachteile.
Dazu gehört, dass die Ausfallzeit sehr lang sein kann, da der Beschaffungsprozess erst nach Erkennung und Diagnose des Fehlers beginnt. Auch Lieferzeiten können lang sein und die Stillstandszeit zusätzlich verlängern. Selbst wenn kein Kapital in Ersatzteilen im Lager gebunden ist, muss der Einkommensverlust durch den Produktionsausfall aufgrund langer Stillstandszeiten ernsthaft berücksichtigt werden.
Eine einfache Anwendungsfallanalyse zeigt die Bedeutung dieses Problems.
Die Einführung präventiver Wartungstechnologien bringt hingegen mehrere betriebliche Prozesse mit sich. Beispielsweise müssen bestimmte Beschaffungsprozesse regelmäßig und zum richtigen Zeitpunkt durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass Ersatzteile jederzeit verfügbar sind. Die Aufgaben präventiver Wartung sind in der Regel klar definiert und gut planbar. So ist beispielsweise bekannt, wie viel Zeit der Austausch einer verschlissenen Komponente benötigt. Dadurch lässt sich die Produktivität der Maschine gut berechnen und Wartungsarbeiten können so geplant werden, dass sie die Nutzung möglichst wenig beeinträchtigen. Im Vergleich zum Reparatur-nach-Ausfall-Modell werden Stillstandszeiten deutlich reduziert, die Produktivität gesteigert und – im Unternehmenskontext – die Umsätze erhöht.
Das Modell der prädiktiven Wartung bringt nochmals zusätzliche Vorteile gegenüber der präventiven Wartung, da es den Wartungsumfang sowie das in Ersatzteilen gebundene Kapital reduziert. Für den ordnungsgemäßen Betrieb setzt es jedoch die Verfügbarkeit großer Datenmengen voraus, was nicht immer gegeben ist.
Kosten von Laser-Ausfallzeiten – Fallstudienanalyse
Wie bereits erläutert, bedeuten Ausfallzeiten Verluste. Diese können finanzieller Natur sein oder – im Forschungsumfeld – den Verlust wertvoller Strahlzeit an schwer zugänglichen und teuren Anlagen bedeuten. Lassen Sie uns ein kurzes Gedankenexperiment durchführen, um die Bedeutung dieses Problems zu verdeutlichen. Unsere Fallstudie betrachtet ein Lasersystem in einer Schönheitsklinik, die sich auf Narbenbehandlungen spezialisiert hat.
Annahmen:
Kosten des Lasersystems: 50.000 EUR
Abschreibungsrate: 30 %
Monatliche Abschreibung: 1.250 EUR
Kosten pro Patientenbesuch: 100 EUR
Dauer einer Behandlung: 15 Minuten
Arbeitszeit pro Tag: 8 Stunden
Tagesumsatz: 100 × (60/15) × 8 = 3.200 EUR
Wochenumsatz: 5 Tage × 3.200 EUR = 16.000 EUR
Umsatz über 5 Wochen: 5 × 16.000 EUR = 80.000 EUR
(Photo from Freepick)
Häufig auftretende Ausfallzeiten betragen 4–6 Wochen. Wir nehmen durchschnittlich 5 Wochen an. Entsprechend ergeben sich für eine Klinik mit nur einem Laser während dieses Zeitraums Verluste von:
80.000 EUR + 1.250 EUR = 81.250 EUR.
Diese beinhalten ausschließlich entgangene Umsätze und Abschreibungskosten. Kosten für Reparaturservice und Ersatzteile sind hier nicht berücksichtigt, müssen aber ebenfalls einkalkuliert werden.
Wird hingegen prädiktive Wartung eingesetzt, reduziert sich die Ausfallzeit typischerweise auf wenige Stunden präventiver Arbeit. Angenommen:
Dauer der präventiven Wartung: 5 Stunden
Umsatzverlust: 100 × (60/15) × 5 = 2.000 EUR
Abschreibung während 5 Stunden: 650 EUR
Gesamtverlust: 2.650 EUR
In diesem Szenario werden die Wartungskosten ebenfalls nicht berücksichtigt, da sie stark variieren können, jedoch in der Regel deutlich geringer ausfallen.
Zum Vergleich: Ohne prädiktive Wartung beträgt der Verlust 81.250 EUR. Mit prädiktiver Wartung reduziert sich dieser auf 2.650 EUR – eine Reduktion um nahezu 97 %.
Dies ist selbstverständlich nur ein Beispiel. Der tatsächliche Nutzen der prädiktiven Wartung hängt von Ihrer spezifischen Anwendung ab, doch das Einsparpotenzial ist offensichtlich erheblich.
Wartungsproblematik bei Lasern – Status quo
Präventive und prädiktive Wartungsmodelle sind in der Industrie Standard. Bei Lasersystemen wurden sie jedoch lange Zeit nicht umgesetzt. Aus diesem Grund arbeiten viele Unternehmen und Forschungseinrichtungen noch immer nach dem Reparatur-nach-Ausfall-Modell.
Warum gab es bislang keine prädiktive Wartung für Laser? Die einfache Antwort lautet: Es fehlten die geeigneten Werkzeuge. Prädiktive Wartung erfordert die Erfassung und Verarbeitung großer Datenmengen – etwas, das erst in den letzten Jahren technisch möglich wurde.
Mangels entsprechender Werkzeuge mussten Lasersysteme bislang nach einem Ausfall repariert werden, was zu wochen- oder monatelangen Stillstandszeiten führte. Zudem fehlten langfristige quantitative Daten zur Laserleistung. Instabilitäten waren bekannt, wurden aber nicht über längere Zeiträume gemessen. Und wie jeder Manager weiß: Was nicht gemessen wird, kann nicht gesteuert werden.
Ein Beispiel sind Messungen der Laserstrahlbreite über einen Zeitraum von etwa einem Monat, die erhebliche Schwankungen zeigen.
Solche Schwankungen beeinträchtigen die Wechselwirkung des Laserstrahls mit dem Zielmaterial – unabhängig von der Anwendung, sei es Blechschneiden oder Plasmaerzeugung. Eine größere Strahlbreite bedeutet eine geringere Intensitätsdichte und somit eine beeinträchtigte Prozessqualität.
Die dargestellten Daten stammen aus Messungen realer Lasersysteme am Produktionsstandort von Perspectiva Solutions.
Wie setzt die Huaris Laser Cloud prädiktive Wartung um?
Die Huaris Laser Cloud (HLC) ist das erste fortschrittliche und universelle Werkzeug zur Implementierung prädiktiver Wartungstechnologien in Lasersystemen.
Die grundlegende Architektur basiert auf mehreren zentralen Säulen:
Der Laserstrahl wird durch einen dedizierten Sensor in industriellen Anwendungen oder durch einen Laserstrahl-Profiler in anderen Anwendungen überwacht. Optional kann ein separates Leistungsmessgerät integriert werden.
Der Sensor ist mit einem lokalen PC oder einem dedizierten Tablet verbunden (Mobi-Version der Huaris Laserstrahl-Profiler).
Die Daten werden lokal vorverarbeitet und teilweise zur sofortigen Anzeige bereitgestellt.
Die lokale Anwendung übernimmt die Kommunikation mit der entfernten Datenbank.
KI-Algorithmen analysieren die gestreamten Daten vollautomatisch in Echtzeit und stellen die Ergebnisse dem Laserbesitzer und optional einem Wartungsunternehmen zur Verfügung.
Die Webanwendung zeigt historische und aktuelle Daten an, generiert Benachrichtigungen und Empfehlungen und ermöglicht das Benutzermanagement.
Wichtige Funktionen:
Fernverwaltung von Lasersystemen über eine Webanwendung
Systemdiagnostische Webanwendung für Mac, Windows, Tablets und Smartphones
Echtzeit-Analyse durch KI-Modelle
Einheitliche Webanwendung für Laserstrahl-Profiler, Leistungsmesser und industrielle Sensoren
Vortrainierte KI-Modelle mit regelmäßiger Nachschulung für laserspezifische Besonderheiten
Analyse sowohl aktueller Zustände als auch langfristiger Trends
Benachrichtigungen und Empfehlungen per Web, E-Mail oder SMS
Beispiele für von KI erkannte Artefakte in der HLC
Anwendungsbereiche
Die HLC ist für eine sehr breite Palette von Produkten geeignet, wobei die Einsatzmöglichkeiten primär durch die Laserwellenlänge bestimmt werden. Unterschiedlichste Lasersysteme können über eine einzige Webanwendung verwaltet werden.
Sehen Sie sich unsere Video-Tutorials an
Zentrale Erkenntnisse
Die Einführung prädiktiver Wartung in Lasersystemen bietet zahlreiche Vorteile.
Für den Laserbesitzer:
Kostenreduktion
Erhöhte Laser-Verfügbarkeit
Umsatzsteigerung
Fernverwaltung von Lasersystemen
Automatisierte Diagnostik
Automatisierte Benachrichtigungen und Wartungsempfehlungen
Für Wartungsunternehmen:
Werkzeug zur Verwaltung von Wartungsaufgaben
Empfehlungen für Wartungsmaßnahmen
Automatisierte Diagnostik
Automatisierte Benachrichtigungen und Wartungsempfehlungen
Abschließender Hinweis: Huaris ist eine Marke der Perspectiva Solutions Ltd. HLC ist eine proprietäre Technologie der Perspectiva Solutions Ltd.
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