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Anlagenüberwachung: Ein Bereich, der sich dynamisch entwickelt.

Diese Instandhaltung ist ebenso effektiv wie effizient Effektivität entsteht dabei aus einer umfassenden Anlagenanalyse, die Risiken für den Gesamtprozess identifiziert und den einzelnen Bauteilen zuordnet Das ist auch effizient, weil sich aus dem – nunmehr bekannten – Zustand des Bauteils ableiten lässt, wann es gewartet, repariert oder ausgetauscht wird Diese Instandhaltung ist ebenso effektiv wie effizient. Effektivität entsteht dabei aus einer umfassenden Anlagenanalyse, die Risiken für den Gesamtprozess identifiziert und den einzelnen Bauteilen zuordnet. Das ist auch effizient, weil sich aus dem – nunmehr bekannten – Zustand des Bauteils ableiten lässt, wann es gewartet, repariert oder ausgetauscht wird.

Gedankengänge dieser Art waren wahrscheinlich schon der Grund, warum beim Pyramidenbau darauf geachtet wurde, ob sich nicht ein Seil an den Flaschenzügen aufgespleißt hat. Aber die Sichtkontrolle, das zeigte sich bald, konnte noch nicht der Weisheit letzter Schluss sein. So kam später der legendäre Schraubenzieher am Ohr des Maschinenführers auf, der als einfaches Schwingungsmessgerät diente. Allerdings gab es danach erst einmal eine Pause bei der Entwicklung von Sensoren und Fühlern zur Einschätzung des Anlagenzustandes. Das hatte vielleicht auch mit den Kriegen im 20. Jahrhundert zu tun. Wo viel zerstört wird, kommt es eben nicht so sehr darauf an, mit sensiblen Methoden nach versteckten Schäden zu suchen.

Immerhin trug aber nach 1945 das Militär zur Weiterentwicklung der Anlagendiagnostik bei: Schon in den 1950er Jahren wurden die ersten Raketen mit Infrarot-Zielsucheinheiten ausgerüstet. Gegen Ende der 1980er Jahre begann das dann das amerikanische Unternehmen FLlR seine Erfahrungen mit der Wärmebildtechnik für kommerzielle Anwendungen zu nutzen. Diese Technik wird heute sowohl von betrieblichen Instandhaltern, als auch von Dienstleistern eingesetzt. Viele davon verfügen mittlerweile über einen reichen Erfahrungsschatz bei der Anlagendiagnostik. Mehr als 300 dieser Profis sind im Bundesverband für Angewandte Thermografie zusammengeschlossen. Der Verband sorgt für die Weiterbildung seiner Mitglieder, kümmert sich aber auch um die Erstellung von Normen und Richtlinien.

Schwingungsmessungen umfassen ein breites Spektrum

Anlagenüberwachung Grafik

Für die Anlagenüberwachung steht ein breites Spektrum an Sensoren zur Verfügung. Nun kommt es darauf an, die damit gewonnenen Informationen effektiv zu nutzen. Grafik: Fraunhofer IML

Auch die Schwingungsmessung entwickelte sich innerhalb nur eines halben Jahrhunderts von der „Schraubenziehermethode“ zu einer ausgefeilten Technik der Anlagendiagnose. Das Angebot an Schwingungssensoren verschiedener Auslegungen auf Frequenzenzbereiche, Einbauformen oder Schutzarten ist inzwischen schier unübersehbar. Da geht es nicht mehr nur um Vibrationen und Geräusche, sondern um Geschwindigkeiten, Beschleunigungen, Amplituden- und Frequenzspektren.

Wichtige Fortschritte ermöglichte hier die Wissenschaft, insbesondere bei der Bearbeitung von Messdaten mit Methoden wie der Fourier-Transformation oder der Hüllkurvenanalyse. Diese Funktionen sind heute bereits in moderne Analysegeräte integriert. Das gilt sowohl für stationär installierte, als auch für offline betriebene Handgeräte. Dazu gehören auch Geräte zur Erfassung von Schwingungen in verschiedenen Frequenzbereichen wie Körperschall oder Ultraschall, aber auch von Korrosionsprozessen oder zur Ölanalyse. In letzterem Bereich, der früher weitgehend durch Laboruntersuchungen abgedeckt wurde, gibt es inzwischen auch eine Vielzahl von optischen Sensoren zur automatisierten Überwachung.

In der Vergangenheit wurden Zustandsüberwachungen in großem Umfang nur in hochtechnisierten Branchen praktiziert. Dazu gehörten insbesondere die Luftfahrt und die Kernenergietechnik. Dort entstand beispielsweise auch die Praxis, Zustandsdaten während des Betriebes oder des Fluges zu erfassen und später umfassend auszuwerten.

Inzwischen hat sich die Situation jedoch grundlegend geändert. In den vergangenen zehn Jahren entwickelte sich das Konzept des „Condition Monitoring“ von Anlagen. Dabei geht es um in erster Linie um die Früherkennung von Schäden sowie allgemein um die Ermittlung von Bauteilzuständen. Gelingt es, diese Aufgaben zu lösen, so lässt sich damit zuerst einmal die Zeit der unplanmäßigen Maschinenstillstände verringern. Das ist gut für die Anlagenverfügbarkeit und damit für die Wirtschaftlichkeit. Zudem verbessert sich auch die Effizienz der Instandhaltung. Dazu trägt auch die bessere Planbarkeit der Arbeiten zur Instandhaltung bei. Zudem lassen sich so die Abnutzungsvorräte von Bauteilen besser ausnutzen.

Sensoren müssen nicht mehr unbedingt verkabelt werden

Thermografie

Thermografie: Eine Diagnosetechnik, die besonders hohe Anforderungen an die Auswertung der gewonnenen Informationen stellt.

Diese Perspektiven werden unterstützt durch weitere technische Entwicklungen. In der Sensorik wären hier die Energie-Harvester zu nennen. Das sind Versorgungseinheiten für Messsysteme, die ihre Energie aus Quellen in der direkten Umgebung beziehen. Dabei kann es sich um Prozesswärme, oder auch um Schwingungen eines Motors im Betrieb. Derartige Energieversorgungen erlauben den Aufbau oder die Nachrüstung von Überwachungsnetzwerken ohne umfängliche Verkabelung. Das gilt insbesondere dann, wenn auch die Signalübertragung „wireless“ erfolgt. Umfangreiche Sensorik oder sogar ganze Netzwerke sind damit heute zu durchaus erschwinglichen Kosten realisierbar.

Allerdings taucht dann ganz schnell ein Problem auf, das sich zunehmend als grundlegend erweist: Was tun mit all den Daten? Wie lassen sich die gewonnenen Messwerte erfassen, verdichten, auswerten und speichern? Deshalb kommt es im nächsten Schritt darauf an, die Datenströme so zu leiten, dass am Ende optimal nutzbare Informationen entstehen. Diese sind dann im Grunde immer Handlungsanweisungen, etwa für den Instandhalter in der Form: Hier musst Du ein Teil ersetzen oder eben nicht – Du kannst noch zwei Wochen warten!

Der Linerecorder von ifm sorgt für die Kanalisierung der Daten
Vom Sensor bis ins ERP

Als Beitrag zur Lösung des Problems der „Datenkanalisierung“ hat ifm consulting ein System entwickelt, das alle wichtigen Parameter der Produktion und der Infrastruktur eines Unternehmens zusammenführen kann. Der ifm-Linerecorder ist in der Lage, die dazu nötigen Daten-Schnittstellen zu bedienen. Er sorgt somit dafür, die vorhandenen Informationen an die im Unternehmen richtigen Stellen zu bringen.
Mit dem Linerecorder lassen sich Signale eines Sensors aufnehmen, auswerten und beispielsweise auch an Instandhaltungs-Planungs-Programm, den Service eines Maschinenherstellers oder einem ERP-System zur weiteren Bearbeitung zur Verfügung zu stellen. Der modulare Aufbau des Leinerecorders ermöglicht Module wie Condition Monitoring, Traceability, MDE, Wissensdatenbank, oder Energiemanagement einzubinden. Damit wird eine komplette Transparenz der Prozesse erreicht.

Auch Daten die in Energiemanagementsystemen, Datenbanken, MDE Systemen und ERP, etwa SAP, bereits genutzt werden, müssen bei einem konsequenten Condition Monitoring System mit eingebunden werden. So wachsen in den Unternehmen die einzelnen Datenverarbeitungssysteme zusammen. Noch werden Systeme des Condition Monitoring nur selten serienmäßig in Maschinen und Anlagen eingebaut. Das bedeutet jedoch zunehmend den Verzicht auf globale Wettbewerbsvorteile. Condition Monitoring wird nämlich ein wichtiger Bestandteil umfassender Servicekonzepte. Diese bilden die Informationsgrundlage für sichere und schnelle Reaktionen, etwa der Maschinen- und Anlagenbauer im Rahmen der Gewährleistung, aber auch in der zunehmend angestrebten Rolle als Lifecycle-Dienstleister.

Mit der rasanten Entwicklung der Industrie in Richtung „Industry 4.0“ gewinnt die Informationsverarbeitung für die Instandhaltung eine besonders hohe Bedeutung. Heute arbeiten wir – bestenfalls – auf Level 2.0. Die gesamte Industrie soll jedoch in den nächsten Jahren schon Level 4.0 erreichen. So steht etwa die diesjährige Hannover Messe bereits unter dem Leitthema „Integrated Industry“: Maschinen, Anlagen, Werkstücke und Bauteile werden künftig Daten und Informationen in Echtzeit austauschen. Für die Instandhaltung ist es also an der Zeit, ihren Traum ein Stück weiter zu verwirklichen, so etwa auf Level 3.0+ – mindestens.

Christoph Schneider

Kontakt:
ifm consulting
Tel.: 07805 9586 41
Email: christoph.schneider@ifm.com
www.ifm-consulting.com
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