Pressenprüfstand zur Betriebs- und Fehlerdatengenerierung
Die zustandsorientierte Wartung ist ein Kernelement moderner Wartungsstrategien. Besonders der Einsatz von Methoden des Maschinellen Lernens (ML) bietet zahlreiche Vorzüge für eine effiziente Umsetzung entsprechender Lösungen. Unerlässlich ist dabei eine umfangreiche Datenbasis, die verschiedenste Fehler- und Betriebsszenarien umfasst. Am hydraulischen Pressenprüfstand werden Themen rund um die Generierung, Zusammensetzung und Verarbeitung anfallender Sensor- und Steuerungsdaten für das Condition Monitoring untersucht.
Prüfaufbau
Der Aufbau des Prüfstands ist an den Aufbau einer hydraulischen Presse angelehnt. Der Pressenstößel ist an einen Hydraulikzylinder gekoppelt, welcher über ein Proportional-Wegeventil positionsgeregelt gegen eine Last verfahren wird. Die hydraulische Leistung wird von einem Aggregat bereitgestellt und mittels Schaltventilen mit dem Arbeitssystem verbunden oder getrennt. Eine separate hydraulische Lasteinheit erlaubt die flexible Einstellung verschiedener Lastprofile.
Nachbildung von Fehlerszenarien
Über den fehlerfreien Regelbetrieb hinaus, lassen sich am Prüfstand diverse Fehler und Fehlerkombinationen an Komponenten des Systems kontinuierlich einstellen. Bypass-Schaltungen an verschiedenen Stellen im System erlauben die Einstellung von Leckagen, wie etwa interne und externe Leckagen am Zylinder der Arbeitseinheit. Darüber hinaus lässt sich über hydraulische Bremsen entlang der Führungen des Stößels eine erhöhte Reibung am Zylinder einbringen. Durch modularen Aufbau und einfache Zugänglichkeit können Komponenten schnell ausgetauscht werden und somit etwa Proportional-Wegeventile verschiedener Verschleißgrade verbaut und dessen Effekt auf das Systemverhalten untersucht werden. Die im Prüfaufbau integrierte Messtechnik erlaubt zu jedem Zeitpunkt eine gezielte Einstellung und Überwachung der vorliegenden Fehlerintensitäten, sodass die generierten Datensätze entsprechend annotiert werden können. Des Weiteren lassen sich nicht nur statische Fehlerzustände einstellen, sondern nach Vorgabe einer Verlaufsfunktion, auch fortschreitende Degradationsvorgänge abbilden.
Framework zur Fehlerklassifizie-rung
Die generierten Daten können direkt auf der Maschinensteuerung verarbeitet werden oder zunächst auf externe Recheneinheiten exportiert werden.
Basierend auf einem eigens entwickelten Framework, dessen Elemente wiederum auf open-source Code-Toolboxen basieren, können dann verschiedenste Teilschritte der Datenverarbeitungskette im Hinblick auf eine effektive Fehlerklassifizierung untersucht und werden.
Im Zusammenhang mit dem Pressenprüfstand kann insbesondere das Vermengen oder gar Ersetzen der Daten aus der realen Maschine mit Daten aus einer zugehörigen Systemsimulation untersucht werden. Dies kann aus Perspektive der Zusammensetzung der Datenbasis sowie der genutzten Vorverarbeitungsschritte, Datenmerkmale und ML-Modelle erfolgen.