Condition Monitoring planen: Messgrößen, Referenzzustand und Wartungsentscheidung

Für meine selbst auf CNC umgerüstete Optimum BF 20 sind hier weder ein installiertes Überwachungssystem noch aufgezeichnete Zustandsdaten belegt. Die folgenden Zahlen sind ein selbst entwickeltes Lehrbeispiel. Es zeigt, wie sich eine Messänderung einordnen lässt, ohne daraus vorschnell einen Lagerschaden oder eine Restlebensdauer abzuleiten.

Zustandsüberwachung, Wartung und Prognose unterscheiden

Zustandsüberwachung beantwortet zunächst eine Beobachtungsfrage: Welche messbaren Merkmale verändern sich? Zustandsorientierte Instandhaltung verwendet bewertete Befunde für Maßnahmen. Predictive Maintenance ergänzt eine Vorhersage, etwa zur voraussichtlichen Entwicklung eines Schadens. Diese Vorhersage benötigt ein geeignetes, geprüftes Modell und passende Daten. Eine steigende Kurve ist dafür allein nicht ausreichend.

Condition Monitoring kann kontinuierlich mit fest installierter Erfassung oder in wiederkehrenden Messungen erfolgen. NI unterscheidet ausdrücklich kontinuierliche und intermittierende Überwachung. Die Entscheidung hängt unter anderem davon ab, wie schnell sich der relevante Zustand ändern kann und welche Folgen ein übersehener Fehler hätte. Eine monatliche Messung kann einen Vorgang zwischen zwei Terminen vollständig verpassen.

Mit einer konkreten Ausfallfrage beginnen

Vor der Sensorwahl steht die Baugruppe: Geht es um eine Kühlmittelversorgung, einen Antrieb oder eine Lagerstelle? Danach folgen mögliche Ausfallarten und ihre Folgen. NI empfiehlt, wichtige Anlagen und relevante Fehlerarten zuerst zu bestimmen und daraus die Sensorik abzuleiten. ISO 17359:2018 behandelt allgemeine Verfahren zum Aufbau eines Zustandsüberwachungsprogramms. Der hier verlinkte öffentliche Normabstract ersetzt dabei nicht den vollständigen Normtext.

Eine eigene Planungsfrage für die Werkstatt könnte lauten: „Wie bemerken wir nachlassende Kühlung, bevor die betroffene Bearbeitung unzuverlässig wird?“ Das ist konkreter als „Wir wollen alle Daten sammeln“. Zum Plan gehören Messort, zuständige Person, Prüfverfahren bei einer Meldung und eine dokumentierte Reaktion. Die Überwachung muss zur tatsächlich vorhandenen Anlage passen; eine angenommene Sensorfunktion darf nicht als bereits installiert gelten.

Messgrößen nach ihrer Aussage auswählen

Diese Größen können sich ergänzen, sind aber keine eindeutigen Fehleretiketten. NI beschreibt unterschiedliche Messverfahren und die jeweils nötige Signalaufbereitung. Ein Temperaturfühler und ein dynamischer Schwingungssensor stellen verschiedene Anforderungen an die Erfassung. Messbereich, Versorgung, Auflösung und zeitliches Verhalten müssen zusammenpassen. Die Details der Frequenzauswertung behandelt der eigenständige Artikel zur Schwingungsüberwachung.

Lehrbeispiel: Temperaturanstieg mit Vergleichsbedingungen

Wir betrachten eine frei angenommene Gehäusetemperatur nach einem festgelegten Betriebsabschnitt. Der Referenzwert sei 42 °C bei 22 °C Umgebung. Als einfache zusätzliche Kenngröße bilden wir die Temperaturdifferenz zur Umgebung: ΔT = T_Gehäuse − T_Umgebung = 20 K. Diese Differenz ist kein allgemeines Schadenskriterium und ersetzt keine thermische Modellierung.

Gegenüber der Referenz ist die Differenz bei Messung B um 8 / 20 · 100 = 40 % größer. Gemeint ist ausschließlich der relative Anstieg der Temperaturdifferenz in Kelvin. Das sind weder 40 % Verschleiß noch 40 % weniger Lebensdauer. Selbst Messung A beweist keinen unveränderten Maschinenzustand: Ein vereinfachtes Abziehen der Umgebung bildet Wärmeübergang, Kühlverhältnisse und wechselnde Lasten nur unvollständig ab.

Referenz und Datenqualität gemeinsam pflegen

Für das Lehrbeispiel würde ein brauchbarer Datensatz neben den Temperaturen Zeitpunkt, Drehzahl, Lastzustand, Warmlaufdauer und Sensorposition enthalten. Ein Wechsel der Befestigung oder des Sensors wird als Änderung markiert. Sonst kann ein Sprung im Trend aus der Messkette stammen. Fehlende Werte dürfen nicht unbemerkt als Nullwerte in eine Auswertung eingehen; ein alter Messwert braucht eine erkennbare Zeitangabe.

Auch ein Referenzzustand ist nicht automatisch gesund, nur weil er zuerst aufgenommen wurde. Er wird mit dem bekannten Anlagenzustand abgeglichen. Nach einem Umbau braucht es eine bewusste Entscheidung, welche alten Vergleiche weiterhin gültig sind. Eine neue Referenz darf auffällige Werte nicht einfach „normalisieren“. Die Ausgangsdaten gehören zusammen mit Änderungen in ein Messprotokoll.

Aus einer Meldung einen bearbeitbaren Vorgang machen

TURCK beschreibt die Verarbeitung von Zustandsdaten vom Sensor über lokale Auswertung bis zur Anzeige und Wartungsplanung. Die konkrete Architektur kann vorhandene Diagnosedaten nutzen oder zusätzliche Sensoren erfordern. Eine Cloud ist dafür kein Begriffsbestandteil. Entscheidend bleibt, dass eine Meldung bei einer zuständigen Person ankommt und zu einer passenden Prüfung führt.

Für einen eigenen Pilotversuch würde ich drei Ergebnisse getrennt erfassen: tatsächlicher Anlagenbefund, Messfehler und ungeklärte Meldung. Bei einem auffälligen Trend folgt zunächst die Prüfung von Daten und Betriebsbedingungen, danach die fachkundige Ursachenklärung. Ein Anlagenfehler darf nicht durch bloßes Heraufsetzen einer Meldeschwelle verschwinden. Grenzen und Reaktionen müssen zur Maschine und ihren Herstellerangaben passen; die Zahlen dieses Artikels sind dafür nicht vorgesehen.

Zustandsdaten geben keine pauschale Erlaubnis zum Weiterbetrieb. Bestehende Schutzfunktionen und vorgeschriebene Wartungen werden dadurch nicht ersetzt. Ein untersuchter Befund kann anschließend in den Wartungsplan eingehen. Bei Schmierstofffragen sind Ölwechsel und Zustandsprüfung getrennt vom bloßen Temperaturtrend zu betrachten.

Den Nutzen am erledigten Problem messen

Ein sinnvoller Abschluss des eigenen Pilotprojekts wäre eine kleine Auswertung: Wie viele Meldungen wurden geprüft? Welche waren durch einen dokumentierten Befund bestätigt? Wie oft fehlten Daten oder eine zuständige Person? Erst diese Rückmeldungen zeigen, ob Messung und Arbeitsablauf zusammenpassen. Die Anzahl gesammelter Datenpunkte allein ist kein Erfolgsnachweis.

Im Lehrbeispiel endet der Ablauf deshalb nicht bei „28 K erkannt“, sondern bei einer dokumentierten Entscheidung und einer vergleichbaren Nachmessung. Eine niedrigere Temperatur nach einer Maßnahme ist ein Beobachtungsergebnis; ob tatsächlich die vermutete Ursache behoben wurde, muss zum Befund passen. So entsteht eine überprüfbare Wartungshistorie statt einer Sammlung unkommentierter Kurven.