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Nachhaltigkeit und Lebenszykluskosten am Beispiel Schiene 4.0

Nachhaltigkeit und Lebenszykluskosten
Nachhaltigkeit am Beispiel von Schiene 4.0

Bei näherer Betrachtung besitzen Radsätze mit dazugehörigen Radsatzlagerungen in Zügen eine eigene Kreislaufwirtschaft, die zur nachhaltigen und kosteneffizienten Nutzung sowie zu einer kontinuierlichen Optimierung beiträgt. So setzt SKF im neuen Railway Service & Competence Center auf eine nachhaltige Aufarbeitung von Eisenbahn-Radsatzlagern und nutzt dafür gekonnt Vorteile von Digitalisierung und Teilautomatisierung.

»Nico Schröder, Korrespondent KEM Konstruktion, Augsburg

Inhaltsverzeichnis

1. Intelligente Instandhaltung
2. Application Engineering und Testen
3. Aufarbeitung und Re-Manufacturing
4. Kreislaufwirtschaft und Vernetzung
5. Digital Business Transformation
6. Buchtipp: „Der entgrenzte Mensch und die Grenzen der Erde“

In einem Zug befinden sich Systeme, Subsysteme und einzelne Komponenten, die sicher und zuverlässig zusammenarbeiten müssen. Eines dieser Zugsysteme ist der Radsatz mit dazugehörigen Radsatzlagerungen. Bei näherer Betrachtung besitzt ein solcher Radsatz eine eigene Kreislaufwirtschaft, die zur nachhaltigen und kosteneffizienten Nutzung sowie zur kontinuierlichen Optimierung eines Schienenfahrzeugs beiträgt.

In der Betrachtung einer solchen Kreislaufwirtschaft richtet SKF den Fokus seines Wälzlagergeschäfts auf die Fernüberwachung (Remote Monitoring), aufs Machine Learning sowie aufs Application Engineering. Laut Stefan Gladeck, Director Industrial Sales Central Europe und Mitglied der SKF-Geschäftsleitung, sieht das Unternehmen diesbezüglich seine Hauptaufgabe darin, Daten in Wissen zu transformieren und für Betreiber oder Service-Provider intelligente Handlungsentscheidungen abzuleiten.

Intelligente Instandhaltung

Zur Frage, welche technologischen Ansätze beziehungsweise Entwicklungsschwerpunkte SKF aktuell in den Bereichen Remote Monitoring sowie Data Analytics und Machine Learning in Hinblick aufs Ziel Schiene 4.0 verfolgt, erläutert Gladeck: „In Vergangenheit und Gegenwart konnten wir mittels Fernüberwachung eine riesige Datenmenge sammeln und so wichtige Erkenntnisse über die Performance unserer Produkte im Feld gewinnen. In unserer Anwendung ist sowohl die unter dem Schlagwort ‚Predictive‘ bekannt gewordene vorausschauende als auch die betriebsbedingte Wartung abgebildet. Damit helfen wir unseren Kunden, ihre Instandhaltungskosten erheblich zu minimieren. In naher Zukunft helfen uns diese ‚Felddaten‘ darüber hinaus, unsere Produkte kontinuierlich, quasi in Echtzeit, zu verbessern. Durch die digitale Vernetzung von Fernüberwachung, Prüfstandversuchen und Re-Manufacturing können wir einen digitalen Zwilling des im Einsatz befindlichen Lagers ununterbrochen mit Live-Daten füttern und sehen, was wir verändern müssen, um zum Beispiel die Lebensdauer einer Komponente zu verlängern. Unsere Kunden erhalten damit – neben dem reinen Produkt – ein Performance- beziehungsweise Funktionalitätsversprechen. Am Ende profitiert unser Kunde von einer klar kalkulierbaren Zusage über langfristige Lebenszykluskosten. Die Daten, die wir mit der Zustandsüberwachung unserer Lager gewinnen, können im Sinne der ‚Track Maintenance‘ zudem zur Überwachung der gesamten technischen Infrastruktur beitragen. Denn klar ist: Ein Lager sieht und hört alles“.

Application Engineering und Testen

SKF-Produkte werden stetig optimiert und für neue Projekte angepasst. Dabei stützen sich die Ingenieure auf Simulationen und auf Analyseprogramme, die einen digitalen Zwilling eines Wälzlagers erzeugen. Diese Modelle wiederum basieren auf jahrzehntelanger Felderfahrung und zahlreichen Prüfstandsreihen.

In der vollumfänglich vernetzten Kreislaufwirtschaft könnte man direkt auf Felddaten in Echtzeit zugreifen und auch diese in die Produktoptimierung miteinfließen lassen. Für die Entwicklung und Homologation kundenspezifischer Produkte werden spezielle eigenentwickelte Iso-akkreditierte Prüfstände verwendet. Für diese Zwecke stehen SKF weltweit 25 Prüfstände – acht davon in Schweinfurt – zur Verfügung.

Auch während der Nutzungszeit arbeitet SKF mit Anwendern daran, die Produkte zu verbessern. Neue Erkenntnisse fließen dabei in bereits existierende Applikationen ein. Anhand von Befunden können Schadursachen ermittelt und anschließend geeignete Maßnahmen umgesetzt werden. So werden laut SKF längere Wartungsintervalle für Radsatzlager von 800.000 km, 1,2 Mio. oder 1,7 Mio. km möglich. Das Testen ermöglicht eine längere Lebensdauer der Produkte, was für die Gesamtlebenszeit des Zuges wiederum den Material- und Energieverbrauch deutlich senkt und die Nachhaltigkeit verbessert.

Aufarbeitung und Re-Manufacturing

Kommt ein Radsatzlager an das Ende eines Wartungsintervalls, wird es ausgetauscht. Die Aufarbeitung von Radsatzlagern ist ein wichtiger Bestandteil der Kreislaufwirtschaft, und zwar mit den folgenden Prinzipien: Materialverbrauch reduzieren, Material wiederverwenden und Material wiederverwerten – oder Neudeutsch: reduce, re-use und recyclen.

Laut SKF lassen sich durch die Wiederaufarbeitung eines Wälzlagers im Vergleich zur Herstellung eines Neu-Lagers bis zu 60 % CO2-Emission einsparen.

Die Aufarbeitung von Eisenbahn-Radsatzlagern ist in erster Linie Handarbeit. Stück für Stück werden die Lager zerlegt, gereinigt, auf Schäden untersucht und gegebenenfalls entsprechend behandelt. Anschließend werden sie neu geschmiert, montiert, verpackt und an den Kunden zurückgeschickt. Im neuen Railway Service & Competence Center von SKF in Schweinfurt wird dieser Prozess durch Digitalisierung und Teilautomatisierung professionalisiert. Das soll Kunden aus ganz Mitteleuropa noch zufriedener machen.

Transportbänder bringen die Lagerkomponenten im von Station zu Station – zuerst aber durch die hochleistungsfähige Industriewaschmaschine, die Fett und sonstige Verunreinigungen nahezu rückstandsfrei aus den Lagern entfernt und dabei alle gängigen Umweltstandards erfüllt. Bei der nachfolgenden Schadensanalyse stützt sich SKF neben allgemeinen ISO-Vorgaben auf den hauseigenen SKF-Fehleratlas – eine umfangreiche Datenbank, in der alle anderweitig bekannten Schadensfälle dokumentiert sind.

Nach der visuellen Kontrolle wird an der nächsten Arbeitsstation die Lagerluft geprüft und gegebenenfalls neu eingestellt. Die Vermessung der Lagerringe erfolgt dann in einer speziellen 3D-Messeinrichtung, anschließend geht es zum Konservieren. Bevor die Lager zurück zum Kunden kommen, werden sie spezifikationsgerecht gefettet, montiert und für einen sicheren Transport verpackt. Basierend auf teilautomatisierte Abläufe und straffer Logistik verspricht SKF die Bearbeitung der Kundenaufträge binnen zehn bis 15 Tagen. „Das ist deutlich kürzer als die Fertigungs- und Lieferzeit eines neuen Lagers“, erklärt Gladeck.

Ein besonderer Service des Schweinfurter Railway Service & Competence Centers soll mit dem so genannten 100/100 Konzept geboten werden. SKF garantiert dabei verlässliche Lagerlaufleistung und liefert für jedes zur Aufarbeitung eingelieferte Eisenbahn-Radsatzlager ein aufgearbeitetes oder neues Lager zurück. „So bleibt die Mobilität auf der Kundenseite zu vertraglich vereinbarten und klar kalkulierbaren Kosten dauerhaft gewährleistet“, fasst Gladeck das Leistungsversprechen zusammen.

Das Service-Center biete die Aufarbeitung von Radsatzlagern inklusive Analyse, Dokumentation und einer Nachverfolgung mit GS1-Datamatrix-Code/DMC-Coding zur Serialisierung und Rückverfolgung der einzelnen Radsatzlager. Zukünftig soll diese Rückverfolgbarkeit/Traceability auch für Neulager angeboten werden, stellt Gladeck in Aussicht.

Kreislaufwirtschaft und Vernetzung

Um die Vorteile der Teilbereiche bestmöglich nutzen zu können, müssten die Bestandteile vernetzt sein. Das sei heute, so SKF, über Remote Monitoring und Application Engineering umgesetzt. Die Zustandsdaten der Radsatzlager würden genutzt, um beispielsweise eine Laufleistungsspreizung durchzuführen. Oder sie würden auch derart genutzt, dass im Bereich der Entwicklung automatisch die Erkenntnisse aus hunderttausenden von befundeten und aufgearbeiteten Radsatzlagern einfließen, um Designparameter festzulegen und realistische RAMS-Betrachtungen zu ermöglichen (Anm. d. Red.: Betrachtungen zu Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Instandhaltung und Sicherheit). Dennoch bestünden selbst in dieser überschaubaren Kreislaufwirtschaft noch Lücken der Vernetzung, woran SKF mit Hochdruck arbeite, erklärt Gladeck.

Digital Business Transformation

Im Sinne einer Digital Business Transformation geht es SKF auch darum, einen zentraler Ort zur Verfügung zu stellen, an dem Daten dieser Kreislaufwirtschaft für den Kunden nutzbar zusammengeführt werden. Im Makrosystem Zug ist der Radsatz nur ein Teil neben weiteren Komponenten und Subkomponenten. Deshalb ist es auch wichtig, eine übergreifende Vernetzung zu betrachten, die wie folgt aussieht: Über Sensoren sind die Subsysteme Motor, Getriebe und Radsatz miteinander vernetzt.

In Bremssystemen werden Komponenten aus der Lagerüberwachung genutzt. Mittels KI können Algorithmen Signale sämtlicher vorhandener Sensoren auswerten. Der GS1-Datamatrix-Code kann herstellerübergreifend verwendet werden, um digitale Lebensläufe zu Komponenten zu erstellen und die Instandhaltung somit intelligenter zu machen. Laut Gladeck handele es sich dabei heute allerdings oft nur um „Einzelanwendungen und Insellösungen“.

Gladecks Fazit zur Umsetzung der Schiene 4.0 lautet: „Es gibt bereits gute Ansätze, um durch die digitale Vernetzung in der Kreislaufwirtschaft einen Mehrwert zu schaffen – unter anderem im Sinne intelligenter Instandhaltung, die die Lebenszykluskosten senkt und den Schienenverkehr nachhaltiger gestaltet.“

Youtube-Video rund ums Testen von Lagern für Hochgeschwindigkeitszüge:
hier.pro/qSB6j

Kontakt:
SKF GmbH
Gunnar-Wester-Straße 12
97421 Schweinfurt
Tel.: +49 9721 56–0
E-Mail: marketing@skf.com


Erschienen im März 2021: „Der entgrenzte Mensch und die Grenzen der Erde“, von Kersten Reich
Bild: Westend Verlag
Erschienen im März 2021: „Der entgrenzte Mensch und die Grenzen der Erde“, von Kersten Reich
Bild: Westend Verlag

„Der entgrenzte Mensch und die Grenzen der Erde“

Kersten Reich bespricht und analysiert nicht nur einen der relevantesten Themenkomplexe unserer Zeit, er liefert auch wichtige Ansätze, um „Nachhaltigkeitsfallen“ zu erkennen.

Wie Nachhaltigkeit gesellschaftlich letztlich besser gelingen kann, lässt sich aus den beiden Bänden „Wie Erziehung und Verhalten die Nachhaltigkeit erschweren“ und „Wie Ökonomie und Politik die Nachhaltigkeit verhindern“ ableiten, die differenziert auf systemische Besonderheiten unserer Gesellschaft(en) eingehen – was hilfreich ist, gerade angesichts Reichs Erkenntnis: „Die Nachhaltigkeitskrise ist so umfassend, dass sie in kleinere Dimensionen aufgeteilt werden muss, um überhaupt erfasst werden zu können“. (sc)


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