Ein neues Modell für vernetzte Assets - So fördern intelligente Assets, maschinelles Lernen und digitale Zwillinge die betriebliche Effizienz und ...
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Expert Insights Ein neues Modell für vernetzte Assets So fördern intelligente Assets, maschinelles Lernen und digitale Zwillinge die betriebliche Effizienz und Kontinuität
Fachexperten
Joe Berti Mit mehr als 25 Jahren in Führungspositionen im Bereich
Software und Services bietet Joe Berti wichtige Hinweise
Vice President, IBM Applications im Zusammenhang mit Feature-Angeboten und Produkt-
Offering Management einführungen, unter anderem zentrale Kriterien wie Kunden-
linkedin.com/in/joeberti/ zufriedenheit, Zugänglichkeit, Ertrag und Rentabilität. Als
Joseph.Berti@ibm.com Innovator hat er mehrere Produkte auf den Weg gebracht,
die ganze Branchen grundlegend verändert haben.
Kay Murphy Kay Murphy verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung im
öffentlichen und privaten Sektor. Neben der
Leiterin, IBM Global Asset Rüstungsindustrie hat sie Lösungen für den Wirtschafts-,
Optimization Services Bildungs-, öffentlichen und Energiesektor bereitgestellt.
linkedin.com/in/kaymurphyral/ Ihr Hintergrund umfasst das Internet der Dinge, kognitive
kaymur@us.ibm.com Technologie, angewandte Analyse, Business-Intelligence,
Data-Warehousing sowie Asset- und
Facility-Management.
Terrence O’Hanlon Terrence O’Hanlon ist als Asset-Management-Leiter auf
Zuverlässigkeit und betriebliche Spitzenleistung
CEO und Publisher bei spezialisiert. Er ist ein gern gesehener Redner und
Reliabilityweb.com, Uptime Mitverfasser des Buchs „10 Rights of Asset Management:
Magazine und Reliability Achieve Reliability, Asset Performance, and Operational
Leadership Institute Excellence“.
linkedin.com/in/reliabilityweb/
E-Mail: terrence@reliabilityweb.
comDie Technologie digitaler Zwillinge
verschmilzt mit KI, dem Internet
der Dinge und Datenanalysen.
Gesprächsansätze Vernetzte Assets erfordern ein
Durch Informationen und Einblicke neues Betriebsmodell
Betriebsabläufe ausfallsicherer machen Immer mehr hochwertige physische Assets wie
Basierend auf KI und IoT-Daten können Produktionsanlagen, Gasturbinen und Transformatoren
sind digital vernetzt. Das ist kein Wunder. Smarte, vernetzte
vernetzte und intelligente Assets die Leistung Assets eignen sich für Branchen, die Ressourcen effizienter
optimieren, sich an veränderte Bedingungen einsetzen und damit Kosten reduzieren möchten. Diese
anpassen und unterbrechungsfreie Assets stellen fortlaufend in Echtzeit Daten über ihre
aktuellen Betriebsbedingungen bereit, wodurch das
Betriebsabläufe sicherstellen. traditionelle Modell für Betrieb und Wartung grundlegend
verändert wird. Unternehmen, die hier den Anschluss
Das Signal vom Rauschen trennen verlieren, haben Schwierigkeiten, auf Veränderungen und
Zuverlässigere Entscheidungsfindung Ausfälle in ihren Betriebsumgebungen in Echtzeit zu reagieren.
resultiert aus der Durchsicht riesiger Vernetzte Assets können trotz all ihrer Vorteile auch
Mengen an Echtzeitdaten und Probleme mit sich bringen: Unternehmen tun sich schwer,
kontinuierlichen Daten, um einen bisher nützliche Erkenntnisse aus allen verfügbaren Daten zu
ziehen, damit sie einen ausfallsicheren und störungsfreien
nicht erschlossenen Nutzen aus vernetzten Betrieb sicherstellen können. Die Software, die für die
Assets zu ziehen. Vernetzung dieser Geräte verwendet wird, birgt zudem
ganz eigene Schwachstellen, mit denen umzugehen ist.
Das Unternehmen für künftige Was passiert z. B., wenn ein Sensor ausfällt?
Herausforderungen und Chancen
weiterentwickeln
Wenn mehr physische Assets durch
Software unterstützt werden, ist ein neues
Betriebsmodell erforderlich, was durch
digitale Zwillinge möglich wird.
1Intelligente Workflows nutzen
künstliche Intelligenz (KI) und andere
Technologien, um physische und
digitale Geschäftsprozesse
automatisch und fortlaufend zu
verwalten und zu verbessern.
Der Nutzen moderner Assets Durch Digitalisierung können Assets kostengünstiger
gewartet und betrieben werden. Bergbaugesellschaften
In den kommenden Jahren planen die Chief Operating setzen beispielsweise für bestimmte Aufgaben autonome
Officers umfangreiche Investitionen in die Technologien, Fahrzeuge ein. Geräte können – häufig von der anderen
die wesentliche Bausteine intelligenter Workflows Seite des Erdballs aus – per Fernzugriff überwacht
darstellen: Cloud, erweiterte Analyse und das Internet der werden, um den richtigen Öldruck oder die richtige
Dinge (Internet of Things, IoT). (Siehe Abbildung 1).1 Das Temperatur zu prüfen und die ordnungsgemäße Funktion
wichtigste Ergebnis dieser Investitionen in die digitale des jeweiligen Geräts sicherzustellen (siehe Seitenleiste
Strategie sind verbesserte Betriebszeiten.2 auf Seite 3, „Sandvik Mining and Rock Technology:
Echtzeitübersicht zum Untertagebetrieb“). Unter Tage
eingesetzte Roboter haben keine Ausfallzeiten und
mindern die Sicherheitsrisiken von Gefahren wie Feuer,
Hochwasser, Einsturz oder giftigen Gasen.
Abbildung 1
Umfangreiche geplante Investitionen in den nächsten
zwei bis drei Jahren
82 %
Cloud-Computing
75 %
Erweiterte Analyse
74 %
IoT
65 %
Mobile Apps und Geräte
32 %
Roboter
Quelle: IBM Institute for Business Value;
https://www.ibm.com/downloads/cas/JPMKDBVZ
2Betriebsabläufe durch Sandvik Mining and Rock
Zusammenführung von virtueller Technology: Echtzeitübersicht
und physischer Welt verbessern zum Untertagebetrieb4
Neue Betriebsmodelle können Vorhersageanalysen und Als weltweiter Anbieter von Bergbau- und Baumaschinen
einen „digitalen Zwilling“ eines physischen Assets nutzen, nutzt Sandvik Mining and Rock Technology KI, das Internet
um vorherzusehen, wie ein Gerät aktuell funktioniert und der Dinge und Vorhersageanalysen, um Geräte und
wann es in Zukunft unter welchen Bedingungen ausfallen Erdarbeiten am Laufen zu halten. Die Technologie kann
könnte. Ein digitaler Zwilling ist ein virtueller Klon, der den Geräteausfälle besser vorhersagen und verhindern und
Lebenszyklus seines physischen Gegenstücks abbildet damit die Produktivität um 25 bis 30 Prozent steigern.5 Die
und Fernüberwachung, Vorhersageplanung und Automationslösungen von Sandvik vergleichen den
proaktives Management vereinfacht. Schätzungen zufolge tatsächlichen Aufbau eines Bergwerks mit seinem Modell,
wird es schon bald mehr als 21 Milliarden vernetzter um fortlaufende Überwachung und bessere Transparenz
Sensoren und Endpunkte für potenziell Milliarden von der Untertageumgebung sicherzustellen.
Dingen geben.3 Ein Modell mit digitalem Zwilling fördert
ein neues Niveau der Zuverlässigkeit, da Datenanalysen
auf physischen Assets durchgeführt werden und damit
bessere und zuverlässigere Entscheidungen in Bezug auf
Geräte getroffen werden können.
Künftige Gerätefehler können durch eine Sichtprüfung nur
schwer vorhergesagt werden, insbesondere unter
verschiedenen Nutzungs- und Betriebsbedingungen. Ein
digitaler Zwilling nutzt KI für Analysezwecke, um z. B.
herauszufinden, ob ein Asset ordnungsgemäß funktioniert
oder wie sich der Zustand eines Assets unter anderen
Bedingungen verschlechtern könnte.
Durch Ausgaben von Assetleistungsdaten, die komplexe
Vorhersagealgorithmen basierend auf Echtzeitdaten von
den Geräten selbst statt vom Bediener durchlaufen, kann
zudem ermittelt werden, welche Komponenten als Erstes
ausfallen könnten (siehe Seitenleiste auf Seite 4, „Schiphol:
80.000 Gründe für eine digitale Transformation“).
3Schiphol: 80.000 Gründe für eine Zeitbasierte Zyklen für Instandhaltungsarbeiten sind ein
branchenübliches Verfahren. Allerdings basieren
digitale Transformation6 Wartungspläne häufig auf den Empfehlungen von Original-
Equipment-Manufacturers (OEMs), die Risiken vermeiden
Der drittgrößte Flughafen Europas, Schiphol in Amsterdam möchten, was zu übertriebenen Wartungsmaßnahmen
in den Niederlanden, erstellte einen digitalen Asset- führen kann. Aus Untersuchungen geht hervor, dass bis zu
Zwilling, um Simulationen von potenziellen Betriebsausfällen 30 Prozent dieser Aktivitäten zu häufig stattfinden.7 Darüber
im gesamten Komplex auszuführen und den Betrieb zu hinaus können unnötige Instandhaltungsarbeiten Probleme
optimieren. Der digitale Zwilling organisiert die erfassten verursachen, wenn menschliches Versagen zu
Daten in Echtzeit, um Schiphol bei Überwachung und Nebenschäden und weiteren Ausfallzeiten führt.8
Management des täglichen Betriebs und die zuständigen
Teams zu unterstützen, die jetzt Aufgaben in Minuten statt „Das Wartungskonzept wurde fälschlicherweise mit der
Stunden erledigen können, und die Vorhersage von Zuverlässigkeit in Zusammenhang gebracht, sodass die
Assetfehlern zu verbessern. Mit 80.000 einzelnen Assets, beiden Begriffe häufig als Synonyme verwendet werden“,
die über viele Tausende Quadratmeter verstreut sind, wird so Terrence O’Hanlon von Reliabilityweb. Er hält
die digitale Transformation am Flughafen Zeit- und Folgendes fest: „Die meisten CEOs möchten nicht mehr
Kosteneinsparungen ermöglichen. Wartung, sondern einen fehlerfreien Betrieb, also mehr
Nutzen aus ihren Assets.“
Die aus dem Betriebsprotokoll eines Assets – und
Hunderter weiterer Assets, die weltweit gleichzeitig
ausgeführt werden, – erfassten Daten können bestätigen,
wie und wann eine bestimmte Marke und ein bestimmtes
Modell normalerweise ausfallen. Instandhaltungsarbeiten
bedeutet im Rahmen des neuen Betriebsmodells, dass ein
Gerät zur Reparatur außer Betrieb genommen wird, bevor
es zu einem potenziellen Ausfall kommt. Der Pluspunkt dabei:
Wenn man im Voraus weiß, dass ein Teil mit langer Lieferzeit
bestellt werden muss, ist es verfügbar, wenn es benötigt wird.
Den Lebenszyklus eines Assets zu kennen und dessen
Wartungsbedarf vorherzusagen, kann zu Kosteneinsparungen
beitragen, wenn Maßnahmen ergriffen werden, um Ausfälle
zu vermeiden oder eine möglichst effiziente Fehlerbehebung
zu ermöglichen. Dank dieser Transparenz und der Möglichkeit
der Vorausplanung können Finanzverantwortliche eines
Unternehmens die Kapitalplanung verbessern und Strategien
für den Geräteerwerb von zuverlässigeren und
vorausschauenderen Anbietern unterstützen.
4Die Wartung digitalisierter
Assets erfordert neue
Qualifikationsprofile und
Fachkompetenz.
Über reaktive Instandhaltung Durch das geplante Konzept wird die Arbeit zwar etwas
effizienter, jedoch nicht weniger. Was die Präzision angeht,
hinausgehen und so kann durch die Vermeidung von Fehlern, die zu Produktions-
abfällen, Gesundheits-, Sicherheits- oder Umwelt-
Innovationen ermöglichen problemen führen, der Arbeitsaufwand reduziert werden.
Ein präzisions- oder evidenzbasiertes Konzept für die Wartungsaufgaben werden effizient und präzise unter
Instandhaltung, das über reaktive und kalenderbasierte Berücksichtigung von Einzelheiten und Sicherheitsaspekten
Konzepte hinausgeht, kann die Zuverlässigkeit und Leistung durch Vermeidung von Fehlerursachen und die
von Assets verbessern. So sagt O’Hanlon: „Ohne eine Kultur Veränderung von Verhaltensweisen durchgeführt. In
hoher Zuverlässigkeit ist es sehr wahrscheinlich, dass jeder anderen Worten: mit hoher Präzision. Hier gibt O’Hanlon
im Unternehmen zu Fehlern im System beiträgt, und zwar Folgendes zu bedenken: „Die einzigen Fehler wären Fehler
schneller als das Wartungs- und Prüfsystem diese beheben aufgrund von Verschleiß oder durch das Personal
kann“. Verfahren, Prozesse und Technologien erstrecken vermeidbare Ereignisse, wo durch manuellen Eingriff
sich aller Voraussicht nach sowohl auf Wartung als auch Verschleiß vermieden wurde.“
Betrieb und umfassen Einkauf, Personal, Entwicklung,
Investitionsprojekte und Finanzen.
Ein Unternehmen, das nicht ständig reaktiv eingreifen
muss, kann stattdessen neue Ideen entwickeln und etwas
Außergewöhnliches erreichen, wie nachstehend beschrieben.
Innovation
Erweiterung
Präzision
Geplant
Reaktiv
Zeit
Quelle: Reliabilityweb.com
5Intelligente Assets, maschinelles
Lernen und digitale Zwillinge
ermöglichen ein neues Modell
zur Vermeidung veralteter
Betriebsabläufe.
Was Erweiterungsmöglichkeiten angeht, also den Kay Murphy von IBM Global Asset Optimization Services sagt
nächsten Schritt, gibt es nur Positives zu berichten. Folgendes zum Bedarf an Schulung und Support für neue
Qualifizierte Mitarbeiter müssen keine Zeit auf reaktive Mitarbeiter: „Personen mit Erfahrung und fundiertem Wissen
Eingriffe verwenden, sondern können expansiv und mit gehen massenweise in den Ruhestand. Unternehmen
einer chancenorientierten Denkweise vorgehen. benötigen eine Strategie für Schulung und Support neuer
Nachhaltigkeit, Sicherheit, Energie, Kosten, Produktivität Mitarbeiter, um die Zuverlässigkeit zu erreichen, die für
und Risiken können optimiert werden. Es ergeben sich kritische Geräte erforderlich ist.“ Zum „Wie“ sagt sie: „Wir
fortlaufend Vorteile, da Regeln und Logik mittels KI haben die einmalige Gelegenheit, IoT-Daten und KI
festgelegt und unterstützt werden. Dies führt zu einer einzusetzen, um nicht nur Informationen zum Gerätezustand,
effizienten Anwendung automatisierter Workflows, was sondern auch Anweisungen für Techniker zu den zu
wiederum zu verbesserten Assetlebenszyklen führt. ergreifenden Maßnahmen und die optimale Durchführung
dieser Maßnahmen bereitzustellen.“
Die „neue Generation“ der „Die digitale Transformation bei Instandhaltungsprozessen
Wartungstechniker wird zu ist erreicht, wenn Sie vernetzte Assets, den digitalen
Footprint für diese Assets und eine zusammenhängende
digitalen Experten Übersicht zu deren Zustand und Leistung haben“, so Joe
Berti, VP von IBM AI Applications. „Unternehmen, die
Der Mangel an internem qualifiziertem Personal im Bereich digitale Daten in ihre Instandhaltungsprozesse integrieren,
vernetzter vorausschauender Wartung wurde von kommen schneller und kostengünstiger zu Ergebnissen
Wartungsprogrammleitern in über 20 Branchen, wie und erreichen eher einen unternehmensspezifischen
Stromerzeugung, Erdöl und Bergbau, als Hauptproblem Maßstab.“
genannt.9 Da qualifizierte Wartungstechniker in vielen
Branchen in den Ruhestand gehen, kommt es zu einem So werden Techniker in Zukunft arbeiten und KI einsetzen,
demografischen Umbruch – oder dem „großen die ihnen sagt, was wann zu tun ist (siehe Seitenleiste auf
Schichtwechsel“. Neue Technologie wird die nächste Seite 7, „Gerätehersteller: KI und Vorhersageanalysen für
Generation von Wartungstechnikern prägen und diese mit den Außendienst“).
den Tools ausstatten, die zum Schließen der
Erfahrungslücke notwendig sind. Durch Technologie wird
auch die Gesundheit der Mitarbeiter geschützt, die in
reaktiven Umgebungen, insbesondere in gefährlichen
Branchen, arbeiten. Die „neue Generation“ kann virtuell
mit einem Entwickler oder internen Techniker eines
Geräteherstellers zusammenarbeiten, um den
Lernprozess zu verbessern und zu beschleunigen.
6Gerätehersteller: KI und Handlungsleitfaden
Vorhersageanalysen für den Ein neues Modell für vernetzte Assets
Außendienst10 Das wahre Potenzial eines vernetzten Assets ist das
Treffen fundierterer Entscheidungen in Abstimmung mit
Ein Hersteller mit Hunderten von speziellen Assets
den Unternehmenszielen und das Unterstützen einer
nutzt eine KI-gestützte Analyseplattform, um den
anpassungsfähigeren Betriebsinfrastruktur durch
Einblick in den Echtzeitzustand von Geräten im
Personen an zentralen Positionen des Unternehmens.
Außeneinsatz und erweiterte Wartungshinweise dafür
Das kann wie folgt erreicht werden:
zu vereinfachen. Durch den Zugriff auf Reparaturberichte,
Arbeitsanweisungen, Sicherheitsanweisungen und
1. Nutzung einer Analyseplanung
Abbildungen können Techniker Geräte direkt beim
ersten Mal ordnungsgemäß warten und damit die Quote Wenn Geräte mit Sensoren versehen werden, unterstützt
der „Fehlerbehebung beim ersten Mal“ verbessern, was dies noch lange nicht die Datenerfassung. In Daten
zu Einsparungen von mehreren Millionen US-Dollar müssen nützliche Erkenntnisse gefunden und dann wieder
führen kann. in Prozesse und Systeme eingepflegt werden, um effiziente
Betriebsabläufe zu fördern und die Transformation des
Unternehmens zu ermöglichen.
2. Konsequente Vernetzung
Mit den richtigen Maßnahmen für vorbeugende,
vorausschauende und vorgeschriebene Wartung kann der
Lebenszyklus eines Assets verlängert, dessen
Zuverlässigkeit verbessert und schließlich die
Betriebskosten reduziert werden.
3. Kenntnis der vorhandenen Geräte
Wenn die Risiken und Folgen, von den Auswirkungen des
Ausfalls eines Assets bis zum maximalen Nutzen dieses
Assets, bekannt sind, können Unternehmen die Leistung
im gesamten Unternehmen optimieren. Ermitteln Sie, wo
neue Analysetools in traditionellen Systemen angewendet
werden können, um Entscheidungshilfen zu unterstützen,
die Betriebsabläufe optimieren und letztendlich das
Unternehmen effizienter, kosteneffizienter und
ausfallsicherer machen.
7Anmerkungen und Quellen 5 „Sandvik transforms mining asset management with
IoT and analytics“. IBM. Abgerufen im Mai 2020.
1 IBM Institute for Business Value. „The intelligent https://www.ibm.com/case-studies/sandvik-ibm-iot?
operations advantage: Chief Operations Officer mhsrc=ibmsearch_a&mhq=sandvik
insights from the Global C-suite Study“. Februar 2020.
6 Sterke, Sebastiaan de. „Schiphol aims to be the world’s
https://www.ibm.com/downloads/cas/JPMKDBVZ
leading digitally innovative airport“. IBM. 2019. https://
2 Anand, Rajiv, Michael K. Andrews, Mary Bunzel, Sandra www.ibm.com/blogs/client-voices/schiphol-aims-
DiMatteo, Blair Fraser, Rendela Wenzel und Terrence worlds-leading-digitally-innovative-airport/
O’Hanlon. A New Digitalization Strategy Framework to
7 Yusuf, Kareem. „How IBM is Applying AI to Improve
Advance Reliability and Asset Management. 2018.
Operational Asset Performance“. IBM. Februar 2019.
Reliabilityweb. https://reliabilityweb.com/articles/
https://www.ibm.com/blogs/think/2019/02/
entry/a-new-digitalization-strategy-framework-to-
watson-iot-apm/
advance-reliability-and-asset-ma
8 „Predictive Maintenance Versus Preventive
3 Fruhlinger, Josh und Keith Shaw, „What is a digital twin
Maintenance“. Sensor-Works. November 2017. http://
and why it’s important to IoT“. Network World. Januar
sensor-works.com/predictive-maintenance-versus-
2019. https://www.networkworld.com/
preventive-maintenance/
article/3280225/what-is-digital-twin-technology-and-
why-it-matters.html 9 Trout, Jonathan. „While Predictive/Preventive
Maintenance Is Still King, Maintenance Personnel Are
4 Moore, Paul. „Sandvik OptiMine® selected by
Reluctant to Use Internet-based Maintenance“.
Outokumpu to drive digitalization forward at Kemi
Reliable Plant. 2019. https://www.reliableplant.com/
Mine“. International Mining. Februar 2020. https://
Read/31707/predictive-maintenance-survey-2019
im-mining.com/2020/02/14/
sandvik-optimine-selected-outokumpu-drive- 10 Basierend auf einem IBM Kundenprojekt.
digitalisation-forward-kemi-mine/
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