Überwachen von Praxistests

Im Werk der Hyster-Yale-Gruppe (HYG) im Industriegebiet in der Nähe der Kanalhäfen von Nijmegen werden in zwei Produktionslinien die schweren Gabelstapler von Hyster hergestellt. Diese Stapler wurden für das Heben und Bewegen schwerer Lasten von 8 bis 52 Tonnen entwickelt. Die Dynamik in Bereichen wie Industrie, Transport und Logistik erfordert die kontinuierliche Entwicklung neuer Modelle, wobei Verbesserungen hinsichtlich Nutzlast, Hubhöhe, Hubgeschwindigkeit, Energieverbrauch, Wartungsfreundlichkeit und Sicherheit die Hauptantriebsfaktoren sind. Dabei erfolgt die gesamte Produktentwicklung und -validierung hausintern bei Hyster. HBM beliefert Hyster mit Sensoren und Datenerfassungsgeräten für die Überwachung von Praxis- und Dauertests.

Die Produktentwicklung bei Hyster in Nijmegen erfolgt nach einem festen Plan und wird sorgfältig dokumentiert. Der Prozess wird kontinuierlich an sich verändernde Präferenzen der Kunden, neue Arbeitsmethoden, neue Technologien und neue Bestimmungen angepasst. Jedes neue Modell entsteht mit Unterstützung einer vollwertigen CAD/CAM-Umgebung und wird mithilfe von Simulationen geprüft. Wie sehr sich ein neues Modell von bereits existierenden unterscheidet kann variieren. Es kann zum Teil auf einem existierenden Modell basieren, mit Verbesserungen an einigen entscheidenden Bauteilen, oder aber eine komplette Neuentwicklung sein. Die Grundannahme in jedem Fall ist, dass ein neues Modell in Serienproduktion gehen soll, wobei die gefertigten Stückzahlen variieren können. In Nijmegen werden über 2000 Gabelstapler pro Jahr produziert, was Hyster zum Marktführer in diesem Segment macht. Das Unternehmen fertigt auch kundenspezifische Lösungen wie beispielsweise Anbauteile zum Heben spezieller Lasten.

Prototyp

Sobald das virtuelle Design eines neuen Modells abgeschlossen und es zu 95% produktionsbereit ist, wird ein erster Prototyp gebaut. Dieser Prototyp wird im hauseigenen Testfeld einer eingehenden Praxisprüfung unterzogen. Der Gabelstapler durchläuft eindeutig definierte Prüfzyklen zur Designvalidierung, Prüfung von Konstruktion und Bauteilen und Leistungsmessung. In dieser Phase werden Rückmeldungen des Kunden mit einbezogen. Nach der Testphase und Weiterentwicklung werden weitere Prototpyen gebaut und von ausgewählten Kunden über mehrere Monate in Praxistests geprüft. Im Werk in Nijmegen ist ein Modell erst reif für die Serienproduktion, wenn diese Prüfungen erfolgreich abgeschlossen wurden. Zur Montage der Stapler sind zwei Produktionslinien eingerichtet: eine Linie für das Massengeschäft im Bereich von 8 bis 16 Tonnen, die andere für Kleinserien; dort werden schwere Modelle für bis zu 52 Tonnen montiert. Die ersten Modelle aus einer Linie werden einer eingehenden Qualitätsprüfung unterzogen.

„Unser Ziel sind null Fehler in der Produktion. Daher ist der gesamte Prozess von Produktentwicklung, Engineering und Prüfung genau definiert. Schleichen sich im Entwicklungsprozess Fehler ein, kann dies zu einer rasanten Kostensteigerung führen. In der Entwicklungsphase mag das noch in Ordnung sein, das Beheben von vor den Praxistests im Prototypen entdeckten Designfehlern kann jedoch sehr teuer werden.“

Mark Janssen, bei Hyster für die Zuverlässigkeitsprüfung verantwortlich

Eingehende Prüfung

„Unsere Anforderungen an die Gabelstapler sind sehr hoch, da sie in industriellen Umgebungen unter besonders harten Arbeitsbedingungen eingesetzt werden“, erklärt Prüfingenieur Rob van den Brink. „Unser neuester Prototyp kann zwei übereinander gestapelte Seefracht-Container heben. In Simulationen während der Designphase werden Aspekte wie Fahreigenschaften, Wendekreise, Stabilität und Hubkapazität untersucht. Die Praxistests sind von entscheidender Bedeutung für die Untersuchung des Verhaltens der Gabelstapler in der physischen Arbeitsumgebung. Dort betrachten wir Aspekte wie Nutzungsdauer, Zuverlässigkeit, d.h. Anzahl der Stunden, die ein Stapler genutzt werden kann, ohne dass Probleme auftreten, Robustheit und Wartungsfreundlichkeit. Ein Stapler und seine Bauteile werden einer Vielzahl von Prüfungen unterzogen. Wir testen Achsen, Abgasanlagen und Reifenverschleiß. Wir führen Bremstests im beladenen Zustand durch sowie Schlauchprüfungen des Hydrauliksystems. Beladene Gabelstapler werden auf Kipp-Plattformen gestellt, um die Längs- und Querstabilität der Ladung und des Gegengewichts auf schiefen Ebenen zu bestimmen. Der Mast inklusive Hydrauliksystem wird in einem speziellen Prüfstand vor Ort einer Dauerprüfung unterzogen. Darüber hinaus werden Stapler mit Lasten beaufschlagt, die ihre tatsächliche Kapazität übersteigen. In diesem Fall werden selbstverständlich zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen ergriffen. Wir betrachten auch die Einflüsse von Umweltfaktoren wie beispielsweise Staubproduktion und Temperatur, die Auswirkungen auf die Motorleistung und die Viskosität des Öls im Hydrauliksystem haben können.“

Prüf- und Messmittel

HBM beliefert die Hyster-Yale-Gruppe seit den 1990er Jahren mit Prüf- und Messmitteln. Dazu gehören auch Dehnungsmessstreifen für Belastungsmessungen an Fahrgestell und Mast. Hyster setzt zum Erfassen und Verarbeiten großer Datenmengen auch verschiedene Datenerfassungssysteme der Serien Somat und QuantumX von HBM ein. Die Messdaten werden mit HBM nCode-Software verarbeitet und analysiert. Van den Brink: „HBM-Messverstärker sind mit nahezu allen Sensoren und Messgeräten anderer Lieferanten kompatibel. Zum Messen der Höhe und Position des Masts schließen wir nicht nur Dehnungsmessstreifen an, sondern auch Lasersensoren, Wägezellen zum Messen von Zugkraft sowie Winkel- und Wegsensoren. Außerdem überwachen wir den Kraftstoffverbrauch, den Öldruck im Hydrauliksystem, den Betrieb und das Steuerungssystem und sammeln GPS-Daten. Mit dem Somat eDAQlite können wir in den Praxistests 95% aller Prüfdaten sammeln, verarbeiten und Berichte dazu erstellen. Das eDAQlite ist IP-zertifiziert und daher äußerst robust; darüber hinaus ist das kleine und handliche Kästchen bestens für den Einbau in Versuchsmodelle geeignet. Es erfasst die Messdaten der Sensoren und kommuniziert mit dem CAN-Bus des Gabelstaplers, der alle Staplerdaten liefert. Wir speichern die Daten in einem Datenlogger oder senden sie über ein Funkmodem an ein Notebook im Testfeld oder direkt an einen PC in Nijmegen. Die Datenverbindung ist sehr zuverlässig, daher können wir die Messgeräte sogar für Dauer- und Praxistests vor Ort an Kunden in den USA senden.“

„Wir nutzen bewusst alle Möglichkeiten, Prüfungen und Messungen durchzuführen. So erhält unsere F&E enorm große Datenmengen für Designvalidierung und Leistungsüberwachung in der Praxis. Benötigen wir für F&E-Zwecke Informationen, sammeln wir diese auf jede erdenkliche Weise. Wir zerlegen manche Gabelstapler sogar in ihre Einzelsysteme wie beispielsweise Motor oder Hydraulik- und Bremssystem, um zu sehen, wie sie die Prüfungen überstanden haben und ob sie Verschleiß zeigen. Wenn wir für einen Kunden ein neues Modell entwickeln möchten, können wir die Kundendaten zur Entwicklung neuer Anwendungen nutzen; und die Daten helfen uns, die richtigen Prüfbedingungen zu simulieren.“

Mark Janssen