Condition Monitoring und die Zukunft digitaler Geschäftsmodelle

Als Condition Monitoring wird die dauerhafte bzw. regelmäßige Überwachung des Zustands einer Maschine durch sensorgestützte Daten bezeichnet. Dadurch ergeben sich völlig neuartige Kooperationsmöglichkeiten für Industrieunternehmen und Chancen für kollaborative Geschäftsmodelle.

Durch das Sammeln und Auswerten von Daten aus dem laufenden Maschinenbetrieb, können Ausfallzeiten effektiv verringert werden. Dieses Verfahren bildet die Grundlage für den Schritt von präventiver Wartung hin zu Wartungsstrategien aus dem Bereich Predictive Maintenance (oder sogar der Prescriptive Maintenance). Durch Wartungsstrategien, die auf Condition Monitoring basieren, können Störungen nicht nur behoben, sondern auch deren Ursachen analysiert werden. Ausfälle sind auf diese Weise sogar vorhersagbar und können durch rechtzeitig eingeleitete Wartungsmaßnahmen verhindert werden.

Wie funktioniert Condition Monitoring?

Alle Condition Monitoring Systeme arbeiten mithilfe von Sensoren, die relevante Messgrößen wie Temperatur, Füllstände, Vibrationen und Weiteres erfassen. Dadurch wird frühzeitig angezeigt, wenn eine Maschine nicht mehr „rund“ läuft. Sollten die gelieferten Daten einen gewissen Grenzwert übersteigen, löst das System gegebenenfalls Alarm aus und informiert über den jeweiligen Missstand an der Maschine.

Diese Grenzwerte werden in der Regel von einem Techniker bzw. der Entwicklung zuvor definiert. Durch moderne Datenanalyseverfahren kann dies aber auch auf Basis von künstlich intelligenten Algorithmen geschehen. In diesem Fall können Deep Learning Verfahren eingesetzt werden, um KI-gestützte Predictive Maintenance Lösungen zu entwickeln, die Trends erkennen und eine Vorhersage über den Zeitraum treffen, in dem ein Parameter den regulären Bereich verlassen und in den kritischen Bereich wandern wird.    

Die Vorteile eines Condition Monitoring System

Durch die konstante Überwachung des Maschinenzustands ergeben sich eine Reihe von Vorzügen. Der Ausfall verschiedener Verschleiß- oder Gebrauchsteile kann effektiv vorhergesagt werden, was die Zahl der Notfallreparatureinsätze verringert. Der Techniker weiß im Störfall zudem schneller, wo das Problem liegt. Ersatz- und Verschleißteile können langfristig vorgehalten und eingeplant werden.

Es gelingt besser, schädliche Einflüsse zu identifizieren und zu verringern. Dadurch erhöht sich auch die Betriebssicherheit von Anlagen. Außerdem können Unternehmen intakte Bauteile über ihre reguläre Lebensdauer hinaus betreiben und Ressourcen schonen. Die verlängerte Nutzungsdauer bedeutet dadurch einen großen Vorteil für den Umweltschutz und schont das Instandhaltungskostenbudget.

Condition Monitoring und innovative Geschäftsmodelle

Durch die zunehmende Verarbeitung von Daten entsteht der Raum für innovative digitale Geschäftsmodelle und Value Added Services in der Industrie. Die großen Datenmengen, die bereits heute anfallen und in Zukunft noch umfangreicher werden, bleiben aktuell in weiten Bereichen ungenutzt. Dies liegt auch an einer fehlenden Kooperation zwischen einzelnen Unternehmen. Datenbasierte Geschäftsmodelle können hier Abhilfe schaffen, sind allerdings mit Hürden verbunden, die zunächst beseitigt werden müssen.

Ansätze aus dem Bereich des Collaborative Condition Monitoring beschreiben vielversprechende Lösungen, bei denen unterschiedlichste Akteure Daten tauschen und verkaufen können und im Verbund eine höhere Zuverlässigkeit sowie Lebensdauer von Produktionsanlagen erreichen. Dazu muss für die teilnehmenden Akteure ein wirtschaftlicher Anreiz geschaffen werden, um Daten mit anderen wettbewerbsübergreifend auf einer neutralen Plattform zu teilen.  

Steigende Komplexität und größere Datenmengen effektiv nutzen

Maschinen und Anlagen werden mit zunehmendem technologischem Fortschritt immer komplexer. Einzelne Hersteller entwerfen nur noch einen Bruchteil der Bauteile und Komponenten selbst und beziehen den Rest von Zulieferern, die dadurch in die Wertschöpfungskette integriert werden. Deshalb fehlt dem Maschinenbauer häufig das notwendige Fachwissen, um alle Teile seiner Anlagen effektiv überwachen zu können. Zudem ergibt sich durch die Kombinationsmöglichkeiten unterschiedlichster Komponenten eine steigende Anzahl an Anwendungsfällen, für die jeweils im Einzelfall eine Zustandsüberwachung neu definiert und ausgearbeitet werden muss.

Es wird also vor allem im Falle von komplexen Systemen notwendig, das Know-how der einzelnen Partner in Zukunft zusammenzuführen. Nur so können für den Endkunden optimale Verfügbarkeiten, Datenanalysen und Beratungsangebote entwickelt und angeboten werden. Aber auch einzelne Akteure können von der Zusammenarbeit im Rahmen von Collaborative Condition Monitoring profitieren. So liegen Komponentenherstellern die Betriebsdaten ihrer Teile oft nicht vor, da sie in übergeordneten Systemen verbaut sind und kein Zugriff darauf besteht. Der Maschinenhersteller gewährt dies meist nur im Eskalationsfall. Ein konstanter Datenaustausch würde hier Abhilfe schaffen. Davon würde letztendlich auch der Maschinenhersteller profitieren, da sein Lieferant ihm verbesserte Produkte anbieten kann.  

Mit Collaborative Condition Monitoring ins Zeitalter der Smart Factory einsteigen

Die Zukunft der Industrie wird sich in die Richtung vernetzter Produktionssysteme entwickeln. Alle in die Wertschöpfungskette integrierten Maschinen und Anlagen werden miteinander kommunizieren und Betriebsdaten austauschen, unabhängig davon, welches Unternehmen für den Betrieb der Elemente verantwortlich ist. Auf diese Weise ist nicht nur der effiziente Betrieb einzelner Anlagen gewährleistet, auch die Schnittstellen zwischen den Maschinen können optimal überwacht werden.

Dabei können nur „barrierefreie“ Datenstrukturen eine aussagekräftige Grundlage liefern, um qualifizierte Analysen und KI-Anwendungen zu ermöglichen. Wir müssen uns also weg von einem bilateralen Austausch zwischen zwei Partnern hin zu einer Skalierung über unterschiedliche Unternehmen hinweg, bewegen. Hiermit rütteln wir natürlich an über Jahrzehnten aufgebauten Paradigmen, wie dem Schutze von geistigem Eigentum und die Absicherung des eigenen technologischen Vorsprungs. Dieser Schritt fällt vielen Spielern am Markt aktuell noch sehr schwer. Perspektivisch gesehen können die größten Effizienzpotenziale aber genau an diesen Schnittstellen gehoben werden.

Was sind die Hürden von Collaborative Condition Monitoring Systemen

Die fehlende Kooperationsbereitschaft einzelner Unternehmen ist durch die Konkurrenz auf dem Markt bedingt und eines der größten Hindernisse auf dem Weg in eine digitale Zukunft, in der einzelne Unternehmen ihre Daten miteinander austauschen und gemeinsam Mehrwertdienste für Ihre Kunden entwickeln. Was ist zum Beispiel, wenn sowohl der Maschinen- als auch der Komponentenhersteller Predictive Maintenance Lösungen anbietet? In diesem Fall würde der Kunde für die Dienstleistung doppelt bezahlen. Die Datendienstleistung des Komponentenherstellers müsste vom Hersteller der Maschine bezahlt werden und dieser dann die Dienstleistungen für das gesamte System an den Endkunden weiterberechnen. Das ist allerdings derzeit noch graue Theorie. Denn natürlich versucht jeder seine eigene Lösung zu pushen und das Investment möglichst schnell am Markt wieder einzuholen, ohne sich vorher mit anderen Akteuren abzusprechen.

Es bedarf neuartiger Geschäftsmodelle in denen wirtschaftliche Anreize für die Bereitstellung von Betriebsdaten geschaffen werden, um auch Akteure zu motivieren, die zunächst nicht durch das Teilen ihrer Daten profitieren. Denn die Kosten- und Nutzenrechnung für den gegenseitigen Austausch fällt auf der Seite der einzelnen Beteiligten sehr unterschiedlich aus. Der gesamte Profit muss im Rahmen kollaborativer Systeme nach den Gesetzen des Marktes an einzelne Player verteilt werden. Dafür sind innovative Bezahlmodelle erforderlich, die in neuartige strukturelle Rahmenbedingungen eingebettet sind. Auch auf Fragen betreffend den Datenschutz müssen im Rahmen dieser neuartigen Strukturen schlüssige Antworten gefunden werden.

Anforderungen für die Umsetzung von Collaborative Condition Monitoring

Die Grundlage für die Entstehung der angesprochenen Datenmarktplätze bildet die Gewährleistung neutraler Plattformen, die sich an internationalen Standards orientieren und über allgemeine, klar vordefinierte Spielregeln verfügen. Diese kooperativen Integrationsplattformen müssen über ein nachhaltiges Geschäftsmodell verfügen. Es bedarf gemeinsamer Standards, damit alle ihre Daten nicht nur teilen, sondern auch die Daten anderer nutzen können. Dieser Standard muss hersteller- und domänenneutral sein. Ein vertrauenswürdiges Umfeld ist notwendig, in dem einzelne Beteiligte die Souveränität über ihre Daten behalten können und dennoch von der Bereitstellung profitieren.

Alle Daten dürfen dabei stets nur im Umfang und Detaillierungsgrad geteilt werden, den der Datenerzeuger zulässt. Digitale Identitäten müssen authentifizierbar sein. Dadurch wird Zugriff und Nutzung auf den berechtigten Personenkreis beschränkt und die Nutzung der Daten nachvollziehbar. Gleichzeitig dürfen die Daten nicht als marken- und produktdifferenzierend erkennbar sein.

Eventuelle Gefahren von kollaborativen Systemen

Es stellt sich die Frage, wer die notwendigen Strukturen für einen solchen Marktplatz schaffen soll und wie die dafür erforderliche Infrastruktur geschaffen werden kann. Wer regelt die Verteilung der Kosten auf eventuell mehrere Tausend Unternehmen? Eine Lösung wäre es, hier Dienstleister aufzubauen, die einen gewissen Preis für die Partizipation oder Nutzung verlangen. Diese Organisation(en) würden allerdings sehr schnell eine große Marktmacht entwickeln, die sie gegen die einzelnen Teilnehmer am Marktplatz richten können. Es bedarf hier weiterer kritischer Überlegungen, damit die Neutralität und Datensouveränität auf dem Datenmarktplatz der Zukunft gewährleistet ist.

Ein Ausblick in die Zukunft

Trotz der Schwierigkeiten, die sich durch die angesprochenen kollaborativen Systeme ergeben, wird man in Zukunft nicht umhinkommen, in diesem Bereich sinnvolle Lösungen zu entwickeln. Die Umsetzung bietet eine große Chance, den heimischen Industriestandort zu stärken und insgesamt die eigenen Produkte und Dienstleistungen leistungsfähiger zu gestalten. Es bedarf jedoch einer Vielzahl an Überlegungen, wie diese Entwicklung fair gestaltet werden kann. Durch Collaborative Condition Monitoring werden Daten zum Verkaufsprodukt – im besten Fall zum Vorteil aller Beteiligten.