Condition Monitoring: Definition, Vorteile, Anwendung

Alles über Condition Monitoring im industriellen Umfeld ✓ Funktionen ✓ Einsatzgebiete ✓ Vorteile
Letzter Autor: induux Team, 30. März 2022. Zum Verlinken: https://wiki.induux.de/Condition-Monitoring

Das Condition Monitoring (auch als Zustandsüberwachung bezeichnet) dient der Maschinensicherheit (Einsatz, Möglichkeiten, Software) und der Maschineneffizienz in der Industrie. Mithilfe einer durchgängigen Erfassung des Maschinenzustandes durch eine Analyse und Messung physikalischer Größen, werden die Maschinen lückenlos überwacht. Zu den zu messenden physikalischen Größen zählen Schwingungen, Geschwindigkeit, Druck, Temperaturen, Füllstände und die Lage.

Zustandsüberwachung für reibungslose Fertigungsprozesse - Quelle: ifm

Condition Monitoring Systeme sind entscheidend für das Verständnis des Verhaltens von Maschinen und sind wesentlicher Bestandteil für die Zuverlässigkeit von Anlagen. Damit sich Kosten für Anschaffung und Produktion lohnen, müssen Maschinen immer mehr Leistung bringen und werden stark belastet. In Zeiten der Digitalisierung, Industrie 4.0 (Definition, Geschichte, Prozesse, Technologien) und IIoT (Industrial Internet of Things) ist Condition Monitoring ein zentraler Bestandteil von Vernetzung und Datenerfassung bzw. -verarbeitung. Im Rahmen der Überwachungstechnik werden Sensor- und Maschinendaten visualisiert und ausgewertet. Die Maschinendaten werden in verwertbare Erkenntnisse umgewandelt, die echten operativen Nutzen und finanzielle Rendite bringen.

Funktionen

Mithilfe der Zustandsüberwachung können Maschinen und Produktionsanlagen stetig kontrolliert und Veränderungen schnell erkannt werden. Auf Fehler und Abnutzungserscheinungen kann somit frühzeitig reagiert werden, sodass die Lebensdauer von Maschinen erhöht, Ausfälle vermieden und Kosten gespart werden können. Mit den diversen Zustandsüberwachungssystemen kann eine extrem breite Palette an physikalischen Maschinenparametern erfasst werden: Von der Beschleunigung über die Motoren-Vibration bis hin zu den anlegenden Zugkräften.

Condition Monitoring Systeme (CMS) werden häufig im Bereich Predictive Maintenance (vorausschauende Instandhaltung) angewendet, wobei Daten in Echtzeit ausgewertet werden und so Prognosen für anstehende Wartungsarbeiten getroffen werden können. Sensoren an Maschinen bieten die Möglichkeit, um Schwingungsüberwachung, Wärmeüberwachung (Wärmemanagement) oder akustische Überwachung zu gewährleisten. So werden Stillstandszeiten vorgebeugt und die Zuverlässigkeit sowie Sicherheit von Anlagen erhöht.

Ein großer Vorteil ist, dass auch die genaue Ursache für Ausfälle identifiziert werden kann. Manchmal sind spezielle Komponenten bzw. Bauteile besonders fehleranfällig - für diese können mithilfe von Condition Monitoring und einer großen Datengrundlage individuelle Lösungen entwickelt werden.

Einsatzgebiete

Condition Monitoring einfach erklärt - von Turck TV

Die Anwendungsbereiche von Condition Monitoring sind vielfältig. Die Technologie ist bspw. in der Antriebstechnik (Unterteilung & Antriebsarten), Prozesstechnik sowie im Maschinen- und Anlagenbau im Einsatz. In der Automobilbranche werden unter anderem Verbrennungsmotoren überwacht. Auch Industrieroboter und Roboteranlagen müssen permanent beaufsichtigt werden. Das Überwachungskonzept lässt sich in drei Teilbereiche gliedern:

1. Zustandserfassung: Hier werden die Maschinenparameter und Zustandsdaten gemessen sowie dokumentiert.
2. Zustandsvergleich: Vergleich von Ist-Zustand mit bestimmten Referenzwerten. Dies kann ein Sollwert sein, der eingehalten werden muss, oder ein Grenzwert, der nicht überschritten werden darf.
3. Diagnose: Daten aus der Gegenüberstellung werden analysiert und daraus werden Maßnahmen wie Wartung/Instandhaltung abgeleitet (Predictive Maintenance).

Vorteile

• Regelmäßige Maschinenüberwachung, Erhebung und Auswertung von physikalischen Werten
• Systemabweichungen können rechtzeitig erkannt werden und Unternehmen präventiv handeln
• Reduktion von Ausfallzeiten / Maschinenstillstand → Anlagenverfügbarkeit optimieren
• Optimierung von Prozessen
• Einführen von Sicherheitsmaßnahmen im Betrieb (für Arbeitsschutz der Mitarbeitenden)
• Senkung von Wartung- und Instandhaltungskosten; Wartungsintervalle optimieren
• Durch die kontinuierliche Überwachung von Systemen und Anlagen können Ursachen für Betriebsausfälle herausgefunden werden

Zustandsüberwachung im Bereich Energieführung

Prozesse der Zustandsüberwachung an Energieketten - Quelle: igus

Leitungen und Energieketten (Typen, Einbau, Anbieter) müssen stetig überwacht werden, damit sie Höchstleistungen erbringen können. Mithilfe von Condition Monitoring Systemen werden zum Beispiel die Zug- und Schubkräfte von Energieführungsketten kontrolliert. Durch Predictive Maintenance Anwendungen lassen sich im nächsten Schritt Überlastungen bzw. Kettenbrüche und andere Schäden frühzeitig erkennen, wodurch Stillstandzeiten vermieden werden können.

Condition Monitoring Software

Die Datenerfassung, Datenaufzeichnung, Evaluierung und Berechnung erfolgt mittels spezieller Software. Condition Monitoring Software muss mit folgenden Standards umgehen können: S7 ISO, Modbus RTU/TCP, OPC DA, OPC UA. Für die vernetzte Produktion und Prozessüberwachung sind hochwertige Softwarelösungen essenziell. Häufig werden auch Schnittstellen zu MES- oder ERP-Systemen angeboten.

Für die Ergebnis-Darstellung sowie die grafische Darstellung von Zusammenhängen wird eine softwarebasierte Visualisierung verwendet, meist als webbasierte Datenvisualisierung. Hierbei werden z. B. Histogramme, 3D-Grafiken sowie Trendanzeigen eingesetzt.