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Wartungsstrategie mit Online-Zustandsüberwachung

Condition Monitoring

Wartungsstrategie mit Online-Zustandsüberwachung

Mithilfe von Condition Monitoring lassen sich ungeplante Anlagenstillstände vermeiden und Reparaturen auf den günstigsten Zeitpunkt verlegen. Bei der Wahl der passenden Überwachungslösung gilt es, die eigenen Anforderungen zu ermitteln und mit der Leistung der Wunschlösung zu vergleichen.

Bild: Signal.X Technologies

In der vom Wettbewerb bestimmten Weltwirtschaft ist eine Strategie zur vorbeugenden Wartung von Anlagen nützlich, um eine zuverlässige Produktion und die Kundenzufriedenheit sicherzustellen – zwei der wichtigsten Aspekte für einen erfolgreichen Betrieb. Die Zustandsüberwachung ist ein Bestandteil der vorbeugenden Wartung, der Informationen liefert, die für die Planung anfallender Arbeiten nötig sind. Dazu zählt, die Schlüsselindikatoren einer Messung wie Schwingungsverhalten und Stromverbrauch mit dem Verhalten im Normalzustand zu vergleichen, um festzustellen, ob sich der Zustand einer Maschine verschlechtert. Die Zustandsüberwachung umfasst auch die Datenerfassung sowie die Signalverarbeitung und -analyse, damit ein vollständiges Bild des Maschinenzustands gezeichnet werden kann.

Das amerikanische Electrical Power Research Institute hat vergleichbare Wartungskosten pro Pferdestärke (PS) in US-Dollar für verschiedene Wartungsstrategien berechnet. Laut dieser Studie ist eine geplante Wartungsstrategie mit 24 Dollar pro PS am kostenintensivsten. An zweiter Stelle folgt eine reaktive Wartungsstrategie mit 17 Dollar pro PS, doch auch diese birgt einige Gefahren. Eine vorbeugende Wartungsstrategie ist mit nur neun Doller pro PS am kosteneffizientesten und senkt neben dem Bedarf an Ersatzteilen auch das Risiko, dass Menschen im Katastrophenfall zu Schaden kommen.

Automatisierte oder manuelle Zustandsüberwachung

Üblicherweise wird die Zustandsüberwachung in routinemäßigen, manuellen Diagnoserunden durchgeführt. Doch Entwicklungen wie kostengünstigere Sensoren und automatisierte Überwachungssysteme sowie die Analyse der Datenflut treiben den Einsatz automatisierter Lösungen voran. Wird Online-Zustandsüberwachung auf kritische (zum Beispiel Turbinen) und nicht-kritische Anlagen (zum Beispiel Kompressoren, Pumpen und Lüfter) in einer vorhandenen Produktionsumgebung angewendet, bietet dies den größten Einblick in die Gesamtzuverlässigkeit von unternehmenseigenen Anlagen oder Kraftwerken. Dadurch können Unternehmen ihre betrieblichen Abläufe umfassend nachvollziehen und geschäftliche Entscheidungen fundierter treffen. Bei großen, kostenintensiven sowie bei rotierenden Maschinen sind die Investitionen für das Implementieren einer Lösung für die Online-Zustandsüberwachung in der Regel einfach zu rechtfertigen. Der wichtigste Vorteil ist die Erwartung einer Umsatzsteigerung, die sich aus der verbesserten Betriebszeit und dem Wirkungsgrad der Produktionsmaschinen ergibt.

Durch die Überwachung der Produktionsmaschinen lassen sich Fehler an den Endprodukten erkennen, die auf Maschinenverhalten basieren, und so die Menge an Ausschussware und den Rohstoffverbrauch bei zunehmender Produktqualität reduzieren. Mithilfe strategischer Reparaturen können über ein Zustandsüberwachungssystem die Betriebs- und Wartungskosten von Maschinen oft deutlich verringert werden. Das System kann entstehende Fehler mit ausreichend Vorlaufzeit identifizieren, damit eine Wartung rechtzeitig während geplanter Ausfallzeiten erfolgen kann. Durch die Überwachung verschiedener Leistungsparameter kann das Zustandsüberwachungssystem dabei helfen, vor drohenden Ausfällen zu warnen und ernsthaften Schaden zu verhindern. Zudem erübrigen sich durch den Einsatz von Zustandsüberwachungssystemen viele Messungen von Mitarbeitern in gefährlichen Umgebungen.

Gründe für online-basierte Zustandsüberwachung

Es gibt zahlreiche Gründe, weshalb sich Unternehmen dafür entscheiden, ihre Daten nicht manuell und offline zu erfassen, sondern automatisierte Online-Überwachungs- und -Diagnosewerkzeuge für ihre vorbeugenden Wartungsprozesse einsetzen. Manuelle Diagnoserunden können sehr zeitaufwändig sein und erfordern ein wesentliches Maß an Lauf- und Vorbereitungszeit. Somit bleibt Fachleuten weniger Zeit für die Analyse der Daten und das Bewerten erforderlicher Wartungsmaßnahmen. Hinzu kommt, dass sich in vielen Branchen qualifizierte Fachkräfte für die vorbeugende Wartung und Schwingungsexperten dem Renteneintrittsalter nähern. Mithilfe von Online-Zustandsüberwachung kann sichergestellt werden, dass spezialisiertes Personal die größtmögliche Zeit auf wesentliche Aufgaben aufwendet.

Beispiel Datenlücken: Bei manuellen Runden zur Datensammlung kann das Bedienpersonal in Unternehmen üblicherweise jeweils nur – wenn überhaupt – ein paar Messergebnisse für eine Maschine pro Monat sammeln. In manchen Fällen macht Bedienpersonal, das die Datenergebnisse manuell vermerkt, dabei Fehler oder kopiert ältere Ergebnisse. Mit Online-Zustandsüberwachung können diese Fehler vermieden und Daten kontinuierlich erfasst werden. Mehr Informationen zu vergangenen Messergebnissen und zum Verhalten im Normalzustand sind verfügbar, werden Messwerte in einer einzigen Datenbank vorgehalten. Auf dieser Basis können Fehler mit größerer statistischer Wahrscheinlichkeit vorhergesagt werden. Zudem basiert die Interpretation eines Fehlers bei manueller Diagnose häufig auf den Erfahrungswerten und dem Wissen von Fachleuten. Diese Erfahrung kann sich von Mitarbeiter zu Mitarbeiter stark unterscheiden.

Beispiel eines unternehmensweiten Online-Zustandsüberwachungssystems. Bild: Signal.X Technologies

Das richtige System zur Überwachung finden

Vor der Wahl eines Zustandsüberwachungssystems ist es wichtig zu wissen, welche Maschinentypen es gibt und welche Fehlermodi überwacht werden müssen. Die Bandbreite und Vielzahl der Anlagen, die für das Erkennen der Fehler benötigt werden, bilden die Grundlage für diese Entscheidung. In vielen Fällen wird durch das Verknüpfen der Messergebnisse unterschiedlicher Sensortypen eine präzisere Diagnose möglich sein. Sind diese Kriterien erst einmal identifiziert, müssen weitere Punkte bei der Anbieterwahl beachtet werden:

Datenverwaltung und -analyse

Bei der Implementierung eines Zustandsüberwachungssystems spielen drei wichtige Faktoren bei der Technologie eine Rolle. Der erste Faktor ist die Datenverwaltung. Hierzu gehören eine geeignete Datenstruktur, Datenbanküberlegungen für eine einfache Datensuche, Alarmfunktionen und das Implementieren einer Strategie zum Umlagern älterer Daten. Ein zweiter Faktor ist die Datenanalyse, die anwendungsspezifische Algorithmen und prognostische Analysen oder Prognosen auf einer höheren Ebene umfasst. Zu ihr zählen sowohl Entscheidungen in Echtzeit als auch intelligente Embedded-Funktionen, die näher an der Sensorquelle liegen. Außerdem fallen darunter Analysen von gespeicherten Daten. Die verwendeten Daten werden auf mehreren Maschinen gesammelt und auf Servern analysiert.

Mit steigender Anzahl an Datenerfassungs- oder Überwachungssystemen werden die Datenverwaltung und -analyse zunehmend komplexer, sodass ein dritter Faktor wichtig wird: die Systemverwaltung. Das dezentrale Verwalten einer großen Anzahl von Überwachungssystemen hilft Anwendern dabei, die Zuverlässigkeit, Wartbarkeit und Verfügbarkeit der Gesamtlösung zu erhöhen. Mit der Suite NI InsightCM Enterprise können Anwender solche Aufgaben effizient durchführen. Beispielsweise können sie sich den Zustand aller Systeme anzeigen lassen, sich mit dem Netzwerk verbinden und präzise Daten erfassen, aber auch dezentral Kanäle konfigurieren und Bilder von Firmware-Anwendungen in Systeme laden. Abschließend ist zu erwähnen, dass Anwender mit dieser Softwarelösung Daten und Ergebnisse darstellen und verwalten können und so die dezentrale Verwaltung großer Überwachungssysteme vereinfacht wird.