Bachmann electronic GmbH

Ganzheitliches Condition Monitoring verhindert scheinbar plötzliche Anlagenausfälle.

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Schluss mit scheinbar plötzlichen Maschinenausfällen Ganzheitliches Condition Monitoring

03.03.2020

Seit Beginn der Industrialisierung nutzten Menschen die „Humansensorik“ für die Zustandsanalyse von Maschinen und Anlagen anhand von Geräuschen. Sensoren für die Erfassung von Schwingungen, Temperaturen und Drücke sind hier deutlich feinfühliger – doch nur ein ganzheitliches Condition Monitoring verhindert scheinbar plötzliche Maschinenaufälle rechtzeitig.

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Sogenannte Condition Monitoringsysteme (CMS) wurden zunächst bei teuren und exklusiven Anwendungen eingesetzt; beispielsweise für die Überwachung von Walzstraßen, Papiermaschinen und Dampfturbinen zur Stromerzeugung. Exklusiv war neben der Anwendung auch der Preis für solche Systeme. Das lag vor allem an der anspruchsvollen Aufgabe, die eine Aufzeichnung und Analyse von Schwingungssignalen mit sich bringt. Diese frühen Monitoring Systeme konnten Investitionen von mehreren 100.000 € erfordern.

Stand der Technik

Aktuell geht es aber nicht nur um die Erfassung einzelner Prozesswerte, beispielsweise im Minuten- oder Sekundentakt, sondern es werden mitunter 20.000 – 50.000 Messwerte in einer Sekunde an einem einzigen Schwingungssensor erfasst. Damit wird schnell ersichtlich, dass es nicht um die Verarbeitung von wenigen kbit/s geht, sondern bei mehreren Messstellen gleich um einige Mbit/s.

Bei diesen Anforderungen wird gleichzeitig klar, was den Einsatz und die Verbreitung von CMS deutlich begünstigt hat. Wie in vielen Bereichen unserer modernen Gesellschaft ist es auch hier der rasante Anstieg der Rechenleistung und Speicherkapazität von Industrie-PCs und SPS bei gleichzeitig sinkenden Preisen, der für diesen signifikanten Anstieg der Einsatzmöglichkeiten von CMS verantwortlich ist.

Die Spezialität von Bachmann Monitoring (1998 als my-sen gegründet) lag neben der Nutzung neuer Mikrotechnologien zur Sensorentwicklung auf der Schwingungsdiagnose extrem langsam laufender Maschinen- und Anlagenkomponenten. Als die noch junge Windbranche am Anfang des 21. Jahrhunderts gerade ihre ersten schmerzhaften Erfahrungen mit Schäden an Großlagern und Getrieben machte, welche eigentlich für eine konstruktive Lebensdauer von mind. 20 Jahren ausgelegt waren, entstand hier eine sehr spannende Anwendung für Condition Monitoring zur Fehlerfrüherkennung.

Allerdings wurde schnell klar, dass hier CM-Systeme weder 100.000 €, noch 20.000 € kosten durften. Gleichzeitig waren die Randbedingungen für den Einsatz der Systeme sehr anspruchsvoll: hohe Dynamik, variable Drehzahlen, weltweiter dezentraler Einsatz unter zumeist nicht stabilen Kommunikationsanbindungen.

Für diese Randbedingungen wurden in den vergangenen zwei Jahrzehnten Lösungsbausteine und Tools geschaffen und weiterentwickelt, die teilweise schon die technologische Antwort auf die aktuellen Aufgabenstellungen in einigen Industriebereichen darstellt.

CM und Automatisierungstechnik

Folgende Faktoren kennzeichnen die Herausforderungen, denen sich Maschinen- und Anlagenbauer heute stellen müssen:

  • Der Automatisierungsgrad ist in den letzten Jahrzehnten kontinuierlich gewachsen.

  • Die Margen beim Verkauf von neuen Maschinen und Anlagen sind kontinuierlich rückläufig.

  • Globale Konkurrenz ist stetig gestiegen, dadurch wurde ein Technologiewettbewerb in der stetigen Konstruktionsverbesserung ausgelöst.

  • Die Bedeutung des After Sales beziehungsweise des Service ist für die Kundenbindung und damit das kontinuierliche Geschäft von enormer Bedeutung.

  • Wirtschaftliche Potentiale lassen sich beispielsweise durch Verfügbarkeitsgarantien, Prozess- und Qualitätsoptimierung und insbesondere bei Logistikkosten erschließen.

Natürlich sind diese hier angeführten Punkte nicht vollständig, illustrieren aber etwas besser, was mit Industrie 4.0 gemeint ist. Gleichzeitig bieten die skizzierten Faktoren ein enormes wirtschaftliches Potential. Schließlich ist auch die Digitalisierung kein Selbstzweck, denn unter anderem soll „Big Data“ zu Predictive Maintenance und zu neuen Möglichkeiten im Asset Management führen.

Um hier an dieser Stelle wieder an unserem eigenen Beispiel anzuknüpfen: die Fusion mit Bachmann electronic geschah nicht zufällig, sondern hatte ebenfalls sehr stringent mit dem Plan zu tun, Condition Monitoring größer und damit als Technologie zu fassen. Bachmann electronic ist ein stark technologieorientiertes Unternehmen in der Automatisierungstechnik. Die gemeinsamen Potentiale, die eine Portierung der CM-Technologie auf die Automatisierungsplattform von Bachmann electronic bietet, waren schnell identifiziert:

  • Zugang zu allen möglichen Interfaces und Übertragungsprotokollen

  • Zugang zu den wichtigsten Prozessgrößen (damit steigt auch die Diagnosesicherheit deutlich)

  • Hochverfügbarkeit des Messsystems, auf Basis hoch verfügbarer Steuerungstechnologie

  • IT-Sicherheit

  • Möglicher Aufbau flexibler Topologien (Einbindung weiterer messtechnischer Subsysteme mit gleichzeitiger Verringerung der Komplexität)

Zukünftig werden wir mechanisches Condition Monitoring mit elektrischem CM verbinden und damit das Condition Monitoring noch globaler fassen. In der modularen Bachmann Automatisierungswelt bedeutet das neben den Modulen zur Schwingungserfassung AIC214 und AIC206 den Einsatz sogenannter GMP-Module.

Die erwähnten Module befinden sich letztlich alle auf einer Backplane und benötigen nur noch ein zentrales CPU M1 Modul zur Verbindung zu einem Mess­system; basierend auf robuster und hochverfügbarer Automatisierungstechnik. Gerade diese Anforderungen nach Robust­heit und Hochverfügbarkeit finden sich im besonderen Maße auch bei vielen industriellen Anwendungen.

Potenziale für Wertschöpfung und Entwicklung

Neben all den sicherlich wichtigen technischen Aspekten sind es aber vor allem Fragen nach dem richtigen Geschäftsmodellen und nach einer durchgängigen Prozessgestaltung, die für den erfolgreichen Einsatz der Condition Monitoring Technologie entscheidend sind, denn die Ergebnisse von Messungen können entweder als Datenmüll oder als wertige Information in einem Serviceprozess münden.

Die Analyse der verfügbaren Daten kann als Basis für neue Ansätze im bestehenden Geschäft genutzt werden, zum Beispiel durch die Optimierung des Angebots von Service- und Verschleißteilpaketen, höheren Sicherheiten bei Verfügbarkeitszusagen und der Garantieabwicklung sowie der Weiterentwicklung von Produktionsanlagen. Ein hohes Einsparpotenzial bei den Logistikkosten soll nur an dieser Stelle einen Abschluss der Aufzählung der Chancen durch den Einsatz von Condition Monitoring Systemen bilden.

Darüber hinaus ergeben sich naturgemäß weiter vielfältige Perspektiven, die abhängig von der jeweiligen Branche und den Geschäftsmodellen sind. Bei der Nutzung aller Potenziale von CMS stehen am Ende zufriedene Kunden und eine höhere Wertschöpfung. Und welches Unternehmen will darauf bewusst verzichten?

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