Was ist Condition Monitoring?

Condition Monitoring baut auf zwei Säulen auf: Sicherheit und Maschineneffizienz. In beiden Bereichen können Sie auf die Kompetenz von Funk Fuchs zählen, sowohl bei der Auswahl passender Produkte als auch bei eventuell benötigtem theoretischem Input.
Man versteht unter CM die permanente Überwachung von Maschinen, Anlagen oder anderen Objekten mit Sensoren. Diese Sensoren überwachen Temperatur, Feuchte, Luftdruck, Schwingungen, Füllstände, Anzahl von durchgeführten Manövern, Produktionscheckpoints, usw. – und das in Echtzeit. Der Sinn besteht darin, permanent über den Zustand des Objektes, der Maschine oder der Anlage informiert zu sein. Auf Basis der in Echtzeit erfassten Sensordaten kann ein verlässliches und schnell agierendes System entwickelt werden, welches im Notfall eine automatische Abschaltung realisiert. Die bisher genutzten Systeme sind im Gegensatz zum Condition Monitoring weniger präzise und können in den meisten Fällen die erfassten Daten nicht speichern und für spätere Analysezwecke nutzen.
Grundstein einer zustandsorientierten Instandhaltung ist die laufende Überwachung der Maschinen. Dies löst die bisher praktizierte präventive bzw. reaktive Instandhaltung ab. Dieses „veraltete“ Verfahren der Instandhaltung sah vor, Maschinen und Anlagen in regelmäßigen Zeiträumen herunterzufahren, um so Bauteile warten und überprüfen zu können. Dadurch kam es zu Stillstandzeiten, in denen nicht produziert werden konnte – was natürlich Kosten verursachte. Die zustandsorientierte Instandhaltung vereint die Fächer Mechanik, Akustik, Elektronik, Informatik und Systemtheorie miteinander, um ein optimales Bild an Informationen für modernes Condition Monitoring zu liefern.

Die Vorteile

Die hohen Anforderungen an Sensorik, Messdatenerfassung, Datenweiterleitung und automatische Datenanalyse und –diagnose bieten großes Potenzial an Kostenersparnis sowie Maschineneinsatzoptimierung. Die Lebensdauer kritischer Bauteile kann durch die permanente Überwachung optimal ausgenutzt werden. Zudem ist es möglich, nötige Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten so zu timen, dass sie den Produktionsablauf so wenig wie möglich stören.

Alle erfassten Daten werden gespeichert und können so später zur Analyse des Störfaktors herangezogen werden. Damit ist eine Vermeidung desselben Fehlers für die Zukunft ganz einfach möglich. Das langfristige Ziel des Condition Monitorings ist es, Servicekosten zu sparen, Verschleiß frühzeitig zu erkennen, Reparaturbedarf automatisiert zu erfassen und einzuleiten sowie viele weitere denkbare Anwendungen.
Die Verkabelung bestehender Maschinen oder Objekte ist oft zu aufwendig oder nicht möglich, wodurch sich eine drahtlose Anbindung von Sensoren anbietet. Diese Anbindung kann mit verschiedenen Funktechnologien erfolgen. Häufig ist die Anbindung mit WLAN, innovativ wird die Sensoranbindung beispielsweise mit Bluetooth Low Energy realisiert.

Prozess

So funktioniert Condition Monitoring

1. Zustandserfassung

Hier werden verschiedene Maschinenparameter gemessen und dokumentiert, um den aktuellen Stand der Produktion; des Prozesses widerzuspiegeln.

2. Zustandsvergleich

In diesem Schritt wird der erfasste Zustand mit einem im Vorfeld definierten Richtwert bzw. Sollzustand verglichen. Diese Richtwerte oder Sollzustände werden meist von Maschinenherstellern empirisch ermittelt oder vom Anwender festgelegt.

3. Diagnose

In der Diagnose wird schließlich ein Schluss aus dem Zustandsvergleich gezogen. So können Fehler besonders früh lokalisiert und deren Ursache ermittelt werden.

Auch dieses System hat seine Grenzen

Condition Monitoring bietet dem Anwender eine Vielzahl an Einsatzmöglichkeiten. Doch wie jedes andere System auch stößt CM irgendwo an seine Grenzen.
Die Herausforderungen des CM bestehen momentan in folgenden Bereichen:
- Zunächst muss für jede Anlage bzw. Maschine nach geeigneten Messteilen und Sensoren gesucht werden.
- Weiters ist das Finden von aussagekräftigen Parametern und Zustandsgrößen für den Zustand oder die Schädigung des vermessenen Bauteils schwierig.
- Die gezielte Anwendung von Signalanalyse und Mustererkennung ist eine weitere Herausforderung.
- All dies endet schließlich in einer enormen Menge an Daten, die in den meisten Anwendungsfällen auch gespeichert werden müssen.
Jedes noch so moderne System hat irgendwo seine Grenzen. Mit Predictive Maintenance können viele statistische Voraussagen getroffen und Kosten gesenkt werden, allerdings ist es damit nicht möglich, spontane Ausfälle von Bauteilen (wie z.B. der Ermüdungsbruch einer Welle) zu erkennen und zu vermeiden. Schnelle Abschaltsysteme können helfen, mögliche kostenintensive Folgen von Spontanausfällen zu vermeiden. Die betroffene Maschine oder Anlage wird in diesem Fall innerhalb von Sekundenbruchteilen heruntergefahren. Allerdings gibt es auch komplexe Anlagen, die unter einer derartigen Notabschaltung mehr leiden würden, als unter dem Fortlaufen mit einem beschädigten Bauteil. Für dieses Szenario ist eine gezielte Datenweiterleitung an das verantwortliche Bedienpersonal sinnvoller. Dieses kann dann zuvor definierte Maßnahmen zur kontrollierten Abschaltung einleiten.

Anwendungsbeispiele

Datenfunk als Lösung zur Kanalrohrsanierung

Einer unserer Kunden - die NordiTube Technologies SE – führt alle Vertriebstätigkeiten von Rohrsanierungsmaterialien, -Anlagen, -Geräten, -Technologien und der technische Support für grabenlose Rohrsanierung bzw. Erneuerung in Europa durch. Funk Fuchs hat für NordiTube Technologies SE eine kundenspezifische Datenfunklösung erarbeitet, die den speziellen Anforderungen der grabungslosen Rohrsanierung entspricht. Bei diesem Verfahren wird ein Liner (Schlauch)/Kunststoffrohr in das bestehende Rohr eingebracht und dann mittels Dampf ausgehärtet bzw. mit dem bestehenden Rohr verklebt. Dabei müssen Druck und Temperatur bis zu mehreren Stunden geregelt und in definierten Grenzen konstant gehalten werden. Das von Funk Fuchs entwickelte System ermöglicht es, die Temperaturen und den Druck am Start- und Zielschacht mittels Telemetriefunkmodem zu erfassen und per Funk teilweise mehrere 100m zum Maschinisten zu übertragen. Dieser kann dann die aktuellen Werte am Laptop ablesen und den integrierten Datenlogger aktivieren. Per WEB-Interface werden die Messdaten ausgewertet und visualisiert, Parameteränderungen – wie Aktivierung des Datenloggers – durchgeführt und nach beendeter Messung per Mausklick ein Protokoll (PDF) generiert, welches die ordnungsgerechte Einbringung der Liner dokumentiert.

Autobahntoiletten bleiben sauber dank IoT

Eine bereits erprobte Anwendung des IoT bzw. der Funktechnologie von Funk Fuchs ist bei vielen Autobahntoiletten der ASFINAG zu finden.
Die Instand- und Sauberhaltung von Autobahntoiletten stellt sowohl für Betreiber als auch Reinigungsdienste eine wirtschaftliche Herausforderung dar. Je nach Jahres-, Wochen- und Tageszeit werden diese Toilettenanlagen unterschiedlich oft frequentiert, dennoch wollen die Nutzer sie immer in einwandfrei sauberem Zustand vorfinden. Die Reinigungsdienste können aber nicht immer alle Anlagen anfahren, nur um zu prüfen, ob sie gereinigt werden müssen oder nicht.
Die Lösung bietet ein IoT-basiertes Nutzer-Zählsystem von Funk Fuchs. Dieses arbeitet mit einer Messung der Nutzungsfrequenzen, welches zeitlich und nach Nutzergruppen (Damen, Herren, Pissoir) getrennt erfolgt. Die Personenanzahl wird mit Lichtschranken an den Eingangstüren ermittelt und mit einem Funkmodul per Mobilfunk an eine Device Cloud übertragen, welche die Daten speichert, auswertet und schließlich benutzerfreundlich aufbereitet. Die Reinigungsdienstmitarbeiter können so über externe Mobilgeräte auf die ausgewerteten Daten zugreifen und daraus die Notwendigkeit des nächsten Arbeitseinsatzes ableiten. Dank dem Einsatz einer universellen eSIM-Karte, welche in ein Dataeagle-Funkmodul eingebaut ist, und dem GSM-Netz können weite Entfernungen zu relativ geringen Kosten überbrückt werden.