Condition Monitoring

Die Inhalte des VDMA-Einheitsblattes 24582

Condition Monitoring, VDMA
© VDMA

Der Nutzen von Condition Monitoring ist unbestritten und es existiert bereits einer Reihe spezifischer Systeme im Markt. Im Sinne einer einfacheren Integrierbarkeit durch den Anwender gilt es nun, diese 'Insellösungen' hinsichtlich ihrer Handhabbarkeit soweit wie möglich herstellerübergreifend zu vereinheitlichen.

Condition-Monitoring- und Diagnosesysteme verzeichnen nicht ohne Grund eine steigende Nachfrage: Sie unterstützen die Betreiber dabei, bevorstehende Anlagenausfälle rechtzeitig zu erkennen und deren Ursachen vorausschauend zu beheben. Dadurch kann effiziente Wartung mit zuverlässig planbaren Stillstandzeiten erreicht werden und es lässt sich zudem eine höhere Energie-Effizienz durch Verringerung ungeplanter Leerlaufzeiten erzielen. Kurzum: Die aus Condition-Monitoring-Systemen gewonnenen Aussagen sind in der betrieblichen Umsetzung die Basis für neue Wartungs- und Instandhaltungskonzepte und liefern valide Maschineninformationen für die übergeordneten Informationssysteme. Technologie-Anbieter aus den Bereichen elektrischer, pneumatischer und hy­draulischer Antriebstechnik, aus der Förder-, Schmier- und Lagertechnik bieten – jeweils für ihre Technologie – seit geraumer Zeit derartige Lösungen an und entwickeln diese rasant weiter. – Ein paar praktische Beispiele:

Condition Monitoring von Siemens
Zwei typische Beispiele von Condition Monitoring: Hier ein System von Siemens, mit dem sich mechanische Komponenten wie Motoren, Generatoren, Pumpen od.Lüfter durch d.Erfassung von Schwingungen, Drehzahl und Temperatur überwachen lassen...
© Siemens

Für die Hydraulik von Werkzeugmaschinen oder die Hydraulik von Mobilmaschinen ist die Ölqualität stark von den Betriebs- und Belastungsprofilen der Maschinen abhängig. Wird das Öl regelmäßig zu früh gewechselt, werden Geld und Ressourcen verschwendet. Wird zu spät gewechselt, setzt der Betreiber die „Gesundheit“ der Maschine aufs Spiel. Der Hydraulik-Spezialist Hydac hat aus diesem Grund ein Fluid Monitoring System zur Überwachung der Ölqualität entwickelt, mit dem sich die Reststandzeit des Öls ermitteln lässt.

Im Bereich der Handhabungstechnik kommen oft Vakuum-Greifsysteme zum Einsatz. Anwendungen mit hoher Taktzahl im Dauerbetrieb wie beispielsweise in Automobil-Presswerken erfordern höchste Verfügbarkeit und schnelle Reaktion im Wartungsfall. Für diesen Anwendungsfall hat das Unternehmen Schmalz in Greifsysteme integrierte Condition-Monitoring-Funktionen entwickelt, welche nicht nur den Systemzustand erfassen, sondern auch aus Trendanalysen der Systemzustände vorausschauende Wartungsinformationen berechnen.

Auch in elektrischen Antriebssträngen ermöglicht die Früherkennung mechanischer Schäden eine vorausschauende Instandhaltung und steigert die Anlagenverfügbarkeit. Dies wird zum Beispiel beim System Siplus CMS 2000 von Siemens durch Lager- und Schwingungsüberwachung erreicht. Funk­tionen sind die Ermittlung von Kennwerten, die frequenzselektive und Trendanalyse, Grenzwertüberwachung, Aufzeichnung mit Zeitstempel, Ausgabe von Meldungen und Web-Server-Funktionalität.

Greifsystem mit integriertem Condition Monitoring, VDMA
... und hier ein Greifsystem mit integrierter Condition-Monitoring-Funktion – der dort angebrachte Vakuum-Ejektor verfügt über eine integrierte Wartungs­prüfung um mögliche Leckagen zu vermeiden.
© VDMA

Rein aus technologischer Sicht ist das Thema Condition Monitoring also bereits weit entwickelt. Die Maschinenbauer sehen sich nun mit der Herausforderung konfrontiert, aus diesen Systemen ein für ihre Maschine oder Anlage relevantes Maschinendiagnosesystem zu erstellen und in die Automatisierungskonzeption zu integrieren. Aus technologischer Sicht ist dies die Kernkompetenz von Technologielieferanten und Maschinenbauern: Prozess- und qualitätsrelevante Größen werden interpretiert und überwacht, das Bewegungsverhalten der Aktuatoren wird auf Fehlerbilder analysiert, Parameter für langfristige Ausfälle werden ermittelt und modellgestützte Diagnose in Feldgeräten untergebracht.

So weit so gut – aus automatisierungstechnischer Sicht steckt dieses Gebiet bisher allerdings noch in den Kinder­schuhen: Denn in der Realität muss die Konzeption eines Maschinendiagnosesystems für jede Applikation neu konzipiert und programmiert werden. Dies liegt daran, dass unterschiedliche Hersteller nicht nur unterschiedliche Datenprotokolle und Übertragungsmechanismen verwenden, sondern auch unterschiedliche informationstechnische Konzepte verfolgen. Erfahrungen aus konkret umgesetzten Projekten der Vergangenheit – sei es in Verpackungsmaschinen, in der Automobil-Endmontage oder im Bereich der Werkzeugmaschinen – belegen es: Immer wenn Condition-Monitoring-Funktionen unterschiedlicher Technologien und Hersteller zu einem Konzept zusammengestellt werden mussten, stiegen Komplexität und Integrationskosten. Der Grund hierfür ist das Problem der heutigen heterogenen Landschaft:

■ Die Zusammenführung unterschiedlicher Systeme verursacht hohe Komplexität.
■ Es entsteht hoher Aufwand für das Engineering, da es keine übergeordneten Inbetriebnahme-Tools gibt.
■ Die Form der Nutzdaten und deren Inhalte sind unterschiedlich: Die Vereinheitlichung der Diagnosedaten und Statusmeldungen muss aufwendig durch den Integrator erfolgen.
■ Die letzte Strecke zum Nutzer fehlt: Die Informationen müssen immer bis zu den Systemen durchgereicht werden, an denen die unterschiedlichen Nutzergruppen diese abfragen. Eine Differenzierung nach Benutzergruppen erfordert unterschiedliche Bereitstellung über das Netz, über LEDs, über Operator-Panels oder über Mailserver. Zusätzlich müssen die Nutzdaten an MES- oder ERP-Systeme übergeben werden.

All dies steigert den Aufwand für die Integration von Condition-Monitoring- und Diagnosesystemen, erhöht die Komplexität und treibt letztlich die Kosten unnötig in die Höhe. Angesichts dieser Tatsachen haben die Maschinenbauer für die Integration der Condition-Monitoring-Systeme unterschiedlicher Technologien klare Forderungen aufgestellt:

■ Einfache, standardisierte Parametrierung und Einbindung in die vorhandenen Automatisierungs- und Kommunikationskonzepte.
■ Einheitliche Daten- und Zustandsanzeigen.
■ Vereinfachte Datenauswertung durch Standardisierung.

Klar ist: Die Umsetzung der Forderungen ist über verschiedene Hersteller und Technologien nur möglich, wenn Standards entwickelt werden. Als Dachverband der Maschinen- und Anlagenhersteller hat sich daher der VDMA dieser Aufgabe angenommen. Nach intensiven Beratungen der Spezialisten wurde offensichtlich: Es fehlen Basisdefinitionen und ein einheitliches Architekturverständnis für Condition Monitoring. Deshalb hat sich die dafür ins Leben gerufene Arbeitsgruppe entschieden, zunächst die Ausarbeitung einer Referenzarchitektur für den Bereich von Condition Monitoring und Maschinendiagnose anzugehen, um damit die Basis für die Erstellung von Kommunikationsprofilen und weiterer normativer Arbeit zu schaffen. Das Ergebnis liegt mittlerweile mit dem Einheitsblatt VDMA 24582 vor.


  1. Die Inhalte des VDMA-Einheitsblattes 24582
  2. Die Referenzarchitektur

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