In diesem Beitrag erfahren Sie, was Condition Monitoring ist, wie die Zustandsüberwachung funktioniert und welche Vorteile für Sie entstehen. Lernen Sie außerdem, wie Sie ein System zur Betriebsdatenerfassung in Ihrer Produktion etablieren – in fünf Schritten und anhand von Praxis-Beispielen.
Auf einen Blick
- Beim Condition Monitoring werden physikalische Größen erfasst, die Aufschluss über den Zustand einer Produktionsmaschine geben.
- Wichtige Kennzahlen sind unter anderem Temperatur, Drehzahl oder Geräuschpegel.
- Condition Monitoring ist eine Voraussetzung für Predictive Maintenance.
- Condition Monitoring gelingt mithilfe geeigneter Sensoren und Messwertgeber, welche an der Maschine angebracht werden.
- Sie können Condition Monitoring in Ihrer Produktion etablieren, indem Sie fehlende Daten identifizieren, eine geeignete Technologie wählen und die Daten dann interpretieren.
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Was ist Condition Monitoring
Condition Monitoring – englisch für „Zustandsüberwachung“ – meint die regelmäßige oder andauernde Erfassung verschiedener relevanter Parameter. Diese werden in Form physikalischer Größen protokolliert und als Key Performance Indicator (KPI) bezeichnet.
Durch den Vergleich der erfassten Daten mit Referenzwerten lassen sich Rückschlüsse auf den Zustand einer Maschine ziehen.
Welche Zahlen muss ich kennen?
Typische Kennzahlen, die ein Condition-Monitoring-System erfasst, sind beispielsweise diese:
- Temperaturen
- Mechanische Kräfte
- Drehzahlen
- Elektrische Kräfte und Widerstände
- Volumenströme
- Füllstände
- Geräuschspegel
- Schwingungen
- Positionen
- Vibration
Welche KPI in Ihren Produktionsabläufen zu erfassen sind, muss individuell beurteilt werden. Ausschlaggebend sind zum Beispiel
- Art,
- Aufbau und
- Funktionsweise
der jeweiligen Maschine.
Condition Monitoring vs. Predictive Maintenance
Im Zusammenhang mit Condition Monitoring taucht oft auch der Begriff der Predictive Maintenance – englisch für „vorausschauende Wartung” – auf. Zur Erklärung: Beide Modelle bauen aufeinander auf.
Die Zustandsüberwachung von Maschinen per Condition Monitoring macht die ermittelten Kennzahlen
- transparent und
- jederzeit auswertbar.
Deswegen sind diese Parameter sowie die daraus gezogenen Rückschlüsse eine ideale Datengrundlage für Predictive Maintenance.
Erhebt das Condition-Monitoring-System vom Soll-Zustand abweichende Messwerte, kann beispielsweise per Software automatisiert ermittelt werden, wie lange ein Bauteil noch arbeitsfähig ist oder wann sich die Standzeit eines Verschleißteils dem Ende nähert.
Dadurch ist es möglich, prädiktive Instandhaltungsarbeiten zu einem geplanten Zeitpunkt durchzuführen und die erforderlichen Stillstandszeiten optimal in den Produktionsablauf einzuplanen.
Mehr zum Thema erfahren Sie in unserem Beitrag Predictive Maintenance: Das bringt die vorausschauende Wartung.
Welche Vorteile hat Condition Monitoring?
Condition Monitoring bietet zahlreiche Vorteile.
Unter anderem lassen sich durch eine softwaregestützte Analyse des Maschinenzustands
- Betriebssicherheit,
- Maschineneffizienz sowie
- zielgerichtete Instandhaltungsmaßnahmen
planen und optimieren.
Fehler können rechtzeitig erkannt und ungeplante Stillstände vermieden werden.
Wie funktioniert Condition Monitoring?
Jedes Condition-Monitoring-System erfordert Sensoren, die die relevanten Betriebszustände von Maschinen überwachen, messen und zur Auswertung an Controller übermitteln. Je nach Typ der Maschine sind individuell passende Messwertgeber erforderlich.
Neben der Art der zu messenden physikalischen Größe (z. B. Drehmoment, Geschwindigkeit oder Temperatur) unterscheiden sich die verfügbaren Sensoren in ihrem Aufbau (z. B. spritzwassergeschützt, explosionsgeschützt, hoch temperaturbeständig).
Moderne Maschinen verfügen häufig bereits ab Werk über integrierte Sensoren für die Regelung. Auf diese kann ein Condition-Monitoring-System zugreifen. Bei einem nachträglichen Einsatz von Condition Monitoring kann es aber vorteilhafter sein, für das System eigene Messwertgeber zu integrieren.
Tipp: Ein solches Condition-Monitoring-System, das mit eigenen, maschinenunabhängigen Sensoren arbeitet, bietet beispielsweise das einzigartige System von smartblick.
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Will man Maschinen monitoren oder einen ganzen Maschinenpark überwachen, bietet der Markt unterschiedliche Systeme. Unter anderem sind folgende Funktionen möglich:
- Kabelgebundene Signalübertragung per Multiprotokoll-Ethernet
- Drahtlose Signalübertragung per Funk oder IO-Link
- Auswertung der Maschinendaten im Unternehmensnetzwerk oder in der Cloud
- Zugriff auf Daten und Protokolle im Unternehmensnetzwerk oder in der Cloud mit sicherem Zugriff via Web-Browser
- Benachrichtigungen per Anzeige an der Maschine, E-Mail oder Push-Nachricht
Wie lässt sich Condition Monitoring umsetzen? 4 Schritte
Condition Monitoring lässt sich schnell und kosteneffizient in einer Werkhalle etablieren. Folgende Schrittfolge bietet sich für den Einstieg an:
- Analyse des Ist-Zustands
- Fehlende Daten definieren
- Geeignete Technologie wählen & implementieren
- Daten interpretieren
Schritt 1: Analyse des Ist-Zustands
Wenn Sie den Ist-Zustand Ihrer Produktion und die bereits erfassten Parameter kennen, können Sie Rückschlüsse auf etwaige Schwachpunkte ziehen.
Prüfen Sie, welche Daten Ihnen bereits vorliegen und listen Sie diese auf.
Überlegen Sie außerdem, an welchen Stellen in Ihrem Produktionsablauf es hakt:
- Wo kommt es zu ungeplanten Stillständen?
- Welche Stillstände verursachen finanzielle Konsequenzen?
- Welche Produktionsschritte beanspruchen zu viel Zeit?
- Welche Maschinen sorgen bei Stillstand für wesentliche Verzögerungen der Produktion?
Wenn Sie herausgefunden haben, welche Maschinen kritische Schwachstellen aufweisen, können Sie zu Schritt 2 übergehen.
Schritt 2: Fehlende Daten definieren
Überlegen Sie, welche Daten Ihnen fehlen, um belastbare Aussagen zum Zustand der Maschine treffen zu können.
Wichtige Daten sind – je nach Maschinentyp und Funktionsweise – zum Beispiel:
- Temperaturen
- Mechanische Kräfte
- Drehzahlen
- Elektrische Kräfte und Widerstände
- Volumenströme
- Füllstände
- Geräuschspegel
- Schwingungen
- Positionen
- Vibration
Schritt 3: Geeignete Technologie wählen & implementieren
Im dritten Schritt machen Sie sich Gedanken über eine geeignete Technologie zur Zustandsüberwachung.
Nicht jede Software-Lösung ist für jeden Betrieb gleich gut geeignet. Bei der Auswahl des richtigen Tools sind vor allem folgende Faktoren relevant:
- Kompatibilität zwischen Maschine und Software
- Erfassung der richtigen Daten
- überschaubare Initialkosten
Tipp: smartblick funktioniert mit jeder Maschine – unabhängig vom Typ, Hersteller oder Baujahr. Die dazugehörige Hardware ist innerhalb von nur 20 Minuten installiert. In einer personalisierten Live-Übersicht sind wichtige Kennzahlen sofort nachvollziehbar.
Schritt 4: Daten interpretieren
Liegen Ihnen alle wichtigen Daten vor, gilt es diese zu interpretieren. Vergleichen Sie die vorhandenen Daten mit dem Soll-Zustand: In welcher Größenordnung bewegen sich die Daten idealerweise, wenn die Maschine reibungslos funktioniert?
Erkennen Sie Abweichungen vom Soll-Zustand, können Sie daraus Handlungen ableiten: Zum Beispiel sollten Sie ein Maschinenteil warten oder austauschen.
Condition Monitoring in der Praxis: 3 Beispiele
Im Folgenden möchten wir Ihnen drei Praxisbeispiele vorstellen, in welchen die maschinelle Produktion durch Condition Monitoring optimiert werden konnte.
Beispiel 1: Walzwerk
An den Antriebswellen der Hauptmaschine messen Sensoren kontinuierlich das Drehmoment.
Erkennt die Maschinenüberwachung eine plötzliche erhebliche Steigerung der Last, zum Beispiel infolge der Verkeilung eines Werkstücks, schaltet es die Maschine in Sekundenbruchteilen ab.
Dadurch kann vermieden werden, dass eine Welle bricht und der Produktionsbetrieb für einen längeren Zeitraum stillsteht.
Beispiel 2: Sägewerk
Hier messen Thermo-Sensoren unter anderem die Temperaturen an den Lagerböcken der Hauptspindel einer Fräse.
Das Maschinenmonitoring vergleicht die aktuellen Werte mit Referenzen aus der Vergangenheit. Erkennt das Condition-Monitoring-System eine anormal erhöhte Temperatur, erhält der verantwortliche Mitarbeiter unverzüglich eine Meldung per Push-Nachricht.
So wird einerseits die Sicherheit gewährleistet (Brandgefahr) und andererseits ermöglicht, durch Instandhaltungsmaßnahmen einen noch größeren Schaden zu vermeiden.
Beispiel 3: Fertigungswerk für Hydraulik-Zylinder
Hier erfassen nachträglich integrierte, kontaktlose Sensoren von smartblick die Maschinendaten sämtlicher Drehbänke – sowohl moderne CNC-Maschinen als auch ältere Modelle mit einfachster Elektronik.
Die erfassten Daten fließen an das Maschinenparkmonitoring. Dieses gleicht unter anderem die Ist-Drehzahlen der Spindeln mit den gespeicherten Soll-Werten ab.
Sinkt die Drehzahl einer Spindel, kann das System darauf rückschließen, dass sich die Standzeit des Drehmeißels ihrem Ende zuneigt und dieser zu einem errechenbaren Zeitpunkt – also planbar – ausgetauscht werden muss.
Fazit
Das Besondere am System von smartblick: Es lässt sich innerhalb weniger Minuten an einer Maschine installieren und arbeitet komplett mit eigenen Sensoren – ohne jeden Eingriff in die Steuerung der jeweiligen Maschine.
Die zahlreichen Funktionen des Auswertungs- und Analysetools der zugehörigen smartblick Software lassen sich präzise an den jeweiligen Bedarf anpassen. Kurz gesagt: ein hochflexibles, unkompliziertes und sehr leistungsfähiges Condition-Monitoring-System „Made in Germany“.
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