Prädiktive Analyse liefert frühzeitig nutzbare Echtzeit-Warnsignale über drohende Probleme mit der Ausrüstung oder bei der Prozessführung, die anderenfalls unerfasst bleiben würden. Diese Warnungen versetzen den Betreiber in die Lage, das zu reparieren, was repariert werden muss – und das nicht zu reparieren, was keiner Reparatur bedarf. Damit lässt sich der Schritt von der reaktiven und zeitabhängigen Instandhaltung von Anlagen zur proaktiven und vorausschauenden Instandhaltung vollziehen.
Prädiktive Analyse beruht auf dem Verständnis eines Grundsatzes – nämlich dessen, dass jedes Anlagenteil einzigartig ist. Sie entwickelt einen Satz von Charakteristika, von ‚Fingerabdrücken’ für jedes einzelne Teil im gesamten Spektrum der Belastungen, Umgebungsbedingungen und Einsatzumgebungen. Dabei werden die tatsächlichen Beziehungen zwischen allen relevanten Betriebsparametern wie Belastungen, Temperaturen, Drücke, Vibrationswerte oder Umgebungsbedingungen berechnet. Danach erfolgt der Vergleich von Echtzeit-Messwerten mit den normalen Betriebswerten der Maschine.
Auf Grundlage der Abweichungen zwischen Echtzeitwerten und Normalwerten über einen gewissen Zeitraum erfasst die prädiktive Analyse anormale Verhaltensweisen und stellt sie im Kontext der Betriebsbedingungen dar. Mit anderen Worten: mithilfe der prädiktiven Analyse lässt sich feststellen, dass der Messwert für ein bestimmtes Anlagenteil im Kontext seiner Betriebsbedingungen anormal ist – selbst wenn beispielsweise eine Temperaturanzeige in der Mitte zwischen der Minimum- und Maximumanzeige steht.
Die Technik wird bereits weltweit eingesetzt
P-F-Kurve: Die wichtigsten Punkte stellen den ,potenziellen Ausfall’ P und den ,funktionellen Ausfall’ F dar.
Prädiktive Analyse lässt sich an allen kritischen rotierenden, nicht-rotierenden und prozesstechnischen Ausrüstungen in allen Anlagen, im Fuhrpark und in allen Industriezweigen einsetzen. Derzeit wird sie in allen Bereichen der Kraftwerkstechnik, also in Kohle-, Kombi-, Kern-, Wind- und Wasserkraftwerken, und in der Öl- und Gasindustrie sowohl in der Gewinnung als auch in der Weiterverarbeitung angewandt. Tatsächlich nutzen bereits 50 Prozent der Energieerzeuger der USA diese Technik, ebenso wie einige führende Öl- und Gas-Großkonzerne, wobei die globale Verbreitung fortschreitet.
Prädiktive Diagnostik bildet die starke Grundlage der prädiktiven Analyse. Während jedoch die prädiktive Analyse ermittelt, was ausfallen wird, geht die prädiktive Diagnostik weiter. Sie informiert zusätzlich darüber, was die Ursache des Defekts ist, und welche Priorität dieser drohende Ausfall hat.
Prädiktive Analyse wurde möglich, nachdem Daten aus Hunderten von Millionen Maschinenstunden und Zehntausenden Schadensfällen über alle Ausrüstungsarten in der weltweit größten Datenbank für Anlagenbetriebsdaten zur Verfügung standen. Die eingehende Analyse von Daten aus zehn Jahren resultierte in der Erkennung von Schadensmustern im Zusammenhang mit dem Betriebsverhalten.
Auf diese Grundlage wurde, mit Unterstützung der Anwender, eine neue Technologie entwickelt, welche die Erfassung von Anlagenstörungen um die Diagnose und deren Einordnung nach ihrer Schwere erweitert.
Obwohl es eine unbegrenzte Anzahl von Grundursachen für Störungen gibt, ist die Zahl der mit Sensoren erfassbaren Auswirkungen unbegrenzt. Algorithmen der prädikativen Diagnose sind in der Lage, diese Effekte genau aufzuzeigen. Wenn die Daten die notwendigen Informationen enthalten, wird die prädikative Diagnostik sie auch einem der vorher festgelegten Betriebsstörungs- oder Bruchmuster zuordnen.
Vorwarnung mit Angabe der Priorität
Zeitgewinn: Mihilfe der Prädikativen Analyse lässt sich das Zeitfenster für die Instandhaltung vergrößern.
Prädikative Analyse warnt den Bediener, wenn ein Anlagenteil einen sofortigen Eingriff erfordert oder wenn künftig Instandhaltungsbedarf besteht. Die Erfassung kleinerer Probleme ist dabei der Schlüssel zur Vermeidung größerer. Die Software überwacht die Ausrüstung kontinuierlich und legt die Priorität entsprechend der Anzahl der abweichenden Messwerte und der Geschwindigkeit fest, mit der sich die Abweichungen entwickeln.
In einer Anlage oder einem Maschinenpark mit vielgestaltigen Problemen geben die Mitteilungen des prädiktiven Diagnosesystems den Instandhaltern die Informationen, die sie benötigen, um die eigenen Aktivitäten zu priorisieren. Das heißt, sie können sich zuerst um die wichtigsten Probleme kümmern. Das Personal arbeitet dann zum richtigen Zeitpunkt an der richtigen Stelle und verfügt auch über die richtigen Teile und Ausrüstungen. Die Kosten für Material und Arbeit sinken.
Wenn geplante Abstellungen an die Stelle von erzwungenen ungeplanten Aktionen treten, lassen sich die Kosten für Teile und Arbeit senken – und dabei die Stillstandzeiten verkürzen sowie die Intervalle zwischen den Instandhaltungsmaßnehmen verlängern. Darüber hinaus vermeidet prädiktive Diagnostik höhere Risiken sehr schwerer Havarien mit Stillständen, die auftreten können, wenn die Ausrüstung ihren potenziellen Laufvorrat aufgebraucht hat.
Hier ein Beispiel dafür, wie die steigende Priorität eines durch prädikative Analyse erfassten sich verschärfenden Problems den Anlagenbetreibern eine Frühwarnung vor einem Brennkammerschaden erteilte:
Wichtiges Indiz für einen Schaden an Kondensatorrohren sind Peaks bei den Messwerten chemischer Parameter. In diesem Falle gelang es, mithilfe der prädiktiven Diagnose über die Abweichungen zweier Parameter ein entstehendes Leck zu ermitteln. Anfangs wurde das Problem mit der Schwere 4 auf einer Skala von 1-5 eingestuft, mit 5 als niedrigster Problemstufe.
SmartSignal
Softwaretools
Seit 2009 hat SmartSignal die folgenden neuen Produkte auf den Markt gebracht:
- EPI*Center 3.0 – ein neuer Release von EPI*Center, dem Spitzenprodukt des Unternehmens, der neue, komplett internationalisierte Anwendungen umfasst, mit denen die Bedienungsfreundlichkeit noch weiter gesteigert wurde. Anwendung und Daten werden in der Landessprache des Kunden angezeigt, für multinationale Unternehmen steht die Software sogar in mehreren Sprachen zur Verfügung.
- SHIELD – die weltweit erste Lösung für die prädiktive Diagnose, die noch über die prädiktive Analyse hinausgeht und bei einem drohenden Anlagenausfall mögliche Ursachen und Prioritäten angibt.
- xConnector – eine umfassende, bidirektionelle Verbindung zwischen EPI*Center und dem OSIsoft-PI-System, mit der Anwender von PI weltweit direkt aus Bildschirmanzeigen von PI ProcessBook und PI WebParts auf Daten von SmartSignal zugreifen können.
- CycleWatch™- eine Softwarelösung, die Probleme in Anlagen und Prozessen markiert, die während der Hochlaufphase von Gasturbinen erkannt werden.
Einen Tag später stieg die Priorität von 4 auf 3, wobei ein dritter Parameter in die Diagnose einbezogen wurde. Diese Mitteilung setzte das vom SmartSignal Verfügbarkeits- und Leistungszentrum (Availibility and Performance Center) an die Betreiber ab. Mit der Vorwarnung waren die Betreiber dann in der Lage, das Leck während des nächsten Kurzstillstandes zu beseitigen. Somit wurden Korrosion des Kessels verhindert und längere Stillstände zu einem späteren Zeitpunkt zu vermieden.
Ein großer Vorteil der prädikativen Diagnose besteht darin, dass sich die dafür benötigten Ausrüstungen an allen kritischen Teilen einer Anlage oder eines Maschineparks innerhalb einiger Wochen oder Monaten – je nach Größe der Anlage – installieren lassen. Sie kann flexibel in die Prozesse und in die Kultur des Anlagenbetreiber integriert werden und ist in der Lage, die Daten-Infrastruktur des Anwenders, seine Energiebetriebs-Software, sein RCM System oder andere IT-Werkzeuge zu nutzen. Jedes Ausrüstungsteil ist einzigartig, und dasselbe gilt auch für jeden Betriebszustand. Deshalb können Nutzer die Dienstleistungen nach ihren Bedürfnissen wählen. So wie die Bedürfnisse sich verändern, werden dann auch die Dienstleistungen nachgeführt.
Ein Anwender kann die Software selbst verwalten oder das SmartSignal in-house Availibility and Performance Center APC (integriertes Verfügbarkeits- und Leistungszentrum) nutzen. Die APC-Ingenieure bieten flexible Dienstleistungen bis hin zum umfassenden Service mit Vor-Ort-Einsatz, Modellnachführung und Überwachung. Sie können auch die Software überwachen und die Anwender beraten, wenn die Software auf Probleme hinweist, die Eingriffe notwendig machen. SmartSignal erfasst, untersucht und verifiziert die Probleme der Anwender, ordnet ihnen eine Priorität zu und unterstützt den Anwender bei der Erfassung, Validierung und Speicherung seiner Informationen.
Steve Tonissen
Kontakt:
Smartsignal
Tel.: + 001 630 829 4000
Email: info@smartsignal.com
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