Ein Condition-Monitoring-System besteht nicht nur aus Messtechnik und Sensorik, sondern erfordert auch ein zentrales Messdatenmanagementsystem sowie einen plattformunabhängigen Datenzugriff. Mit seiner Komplettlösung verspricht Delphin alle drei Bereiche umfassend abzudecken. Maschinen- und Anlagenhersteller sollen damit durch ‘Condition Monitoring as a service‘ ihren Endkunden einen deutlichen Mehrwert bieten und sich so klar vom Wettbewerb absetzen können.
Condition Monitoring – Ein weit gefächerter Bereich mit immer größer werdender Bedeutung. Eine zunehmende Zahl von Maschinen und Anlagen wird mit Messtechnik ausgerüstet, um den aktuellen Zustand sowie alle wichtigen Betriebsparameter stets im Blick zu haben. Um Zeit und Kosten bei der Instandhaltung zu sparen, wird immer öfter auch an kleineren Assets eine zustandsbasierte Überwachung installiert. Oft passiert das im Rahmen eines Retrofits, bei dem bisher nicht überwachte ältere Maschinen entsprechend ausgerüstet werden. Aber auch neue Maschinen werden vermehrt ab Werk mit vorinstallierter Messtechnik ausgeliefert. Dabei können die Hersteller sogar ihr Geschäftsmodell erweitern, indem sie ihren Endkunden nicht mehr nur die Maschine oder Anlage, sondern zusätzlich die Dienstleitung ‚Condition Monitoring as a service‘ anbieten.
Die drei Ebenen eines Condition- Monitoring-Systems
Doch worauf kommt es dabei eigentlich an? Um ein Condition-Monitoring-System aufzubauen, werden nicht nur Sensorik und Messtechnik benötigt. Bei genauer Betrachtung gibt es drei Ebenen, die berücksichtigt werden müssen: Die Datenerfassungsebene, die zentrale Messdatenmanagementebene und die Visualisierungs- und Steuerungsebene. Der folgende Beitrag zeigt auf, wie diese drei Ebenen aufgebaut sind und welche Vorteile sich daraus ergeben können. Außerdem gibt er Anregungen, wie sich Geschäftsmodelle um die zusätzliche Dienstleistung ‚Condition Monitoring as a service‘ erweitern lassen.
Ebene 1: Datenerfassungsebene
Die Grundlage für ein funktionierendes Condition Monitoring ist eine zuverlässige Datenerfassung an der Maschine oder Anlage. Neben der Auswahl der richtigen Sensoren ist es wichtig auf ein qualitativ hochwertiges Datenerfassungssystem zu setzen. Zunächst einmal ist es essenziell, präzise und unverfälschte Messwerte zu erhalten. Diese Anforderung lässt sich nur durch Datenerfassungsgeräte mit galvanisch getrennten Analogeingängen erfüllen, weil sie parasitäre Einflüsse, wie zum Beispiel Erdschleifen, sicher unterbinden können. Außerdem muss darauf geachtet werden, dass die passenden Eingänge für die anzuschließenden Sensoren vorhanden sind und die verfügbare Abtastrate den Anforderungen entspricht. Auch auf die verfügbaren Schnittstellen sollte man achten, damit ein Einbinden der Messtechnik in die vorhandene Infrastruktur problemlos möglich ist. Neben einem ausfallsicheren Datenspeicher, der Datenverlust auch dann verhindert, wenn einmal die Netzwerkverbindung abreißt, sollte auch eine Vorverarbeitung der Messwerte im Gerät möglich sein, beispielsweise um eine Notabschaltung einer Maschine vornehmen zu können, wenn ein bestimmter Messkanal einen Grenzwert überschreitet.
Mit der Messtechnik von Delphin werden alle genannten Anforderungen erfüllt. Die Datenerfassungsgeräte verfügen über universell konfigurierbare, galvanisch getrennte Analogeingänge und lassen sich problemlos für jede Messaufgabe einrichten. Darüber hinaus gibt es einen echten Schwingungsexperten, der passgenau bei jeder Condition-Monitoring-Aufgabe einsetzbar ist, bei der Schwingungsüberwachung eine Rolle spielt. Alle Geräte verfügen über einen ausfallsicheren internen Datenspeicher in Industriequalität und bieten mit den Softwarekanälen Automatisierungsmöglichkeiten, die über das einfache Abschalten einer Maschine bei einer Grenzwertüberschreitung weit hinaus gehen.
Ebene 2: zentrales Messdatenmanagement
Eine präzise Messwerterfassung ist die Basis eines zuverlässigen Condition Monitoring-Systems. Aber was passiert mit den Daten, die oftmals räumlich verteilt entstehen und zunächst einmal nicht miteinander vernetzt sind? Hier wird eine zentrale Instanz benötigt, die die dezentral entstandenen Daten einsammelt, synchronisiert, speichert, vorverarbeitet und für die gemeinsame Visualisierung und Analyse zur Verfügung stellt. Bei einer solchen zentralen Messdatenmanagement-Software kommt es vor allem auf eine hohe Performance an, um auch große Datenmengen verzögerungsfrei verarbeiten zu können. Wichtig ist außerdem eine große Schnittstellenvielfalt. Es dürfen nicht nur DAQ-Geräte eines bestimmten Anbieters als Datenquellen nutzbar sein, sondern die Software muss offen für die Kommunikation mit beliebigen Geräten sein, egal ob es sich um Datenerfassungsgeräte, SPSen, andere Feldgeräte oder intelligente Sensoren handelt. Auch die Verfügbarkeit eines zentralen Benutzermanagements sowie übergreifender Alarmierungsmöglichkeiten sind Punkte, auf die man achten sollte.
Auch hier kann Delphin alle genannten Anforderungen erfüllen. Das Delphin Data Center ist eine zentrale Messdatenmanagementsoftware, die wegen einer eigens entwickelten binären Messdatenbank bis zu 100 Millionen Messwerte pro Sekunde verarbeiten kann. Performanceprobleme werden so von Anfang an ausgeschlossen. Die Offenheit des Systems ist durch Kommunikationsschnittstellen wie OPC UA und Modbus TCP sichergestellt. Für den individuellen Datenaustausch steht außerdem eine API-Schnittstelle zur Verfügung. Hierdurch können die erfassten Messdaten auch in externe Anwendungen übernommen werden, die z. B. über Python programmiert wurden. Auch eine globale Benutzer- und Alarmverwaltung ist problemlos realisierbar.
Ebene 3: Visualisierungsebene
Was nützen die präzisesten Messdaten ohne eine gute Visualisierung? Hier wird eine Messtechniksoftware benötigt, die Messdaten möglichst unabhängig vom Standort und vom genutzten Endgerät darstellen kann. Oftmals wird nicht nur eine Diagrammdarstellung der Messdaten benötigt, sondern es soll eine komplette Anlagenvisualisierung ähnlich einem Scada-Systems realisiert werden.
Zur Erfüllung dieser Anforderungen verfügt Delphin über eine besondere plattformunabhängige Messtechniksoftware, mit der Messdaten ohne Konfigurationsaufwand in passenden Diagrammtypen wie y(t), y(x), Multispurdiagramm, Balkendiagramm und vielen weiteren dargestellt werden können. Der besondere Clou dabei ist, dass die Software sowohl auf dem Smartphone oder Tablet als auch auf dem Desktop-PC funktioniert. Ein weltweiter standortunabhängiger Datenzugriff ist somit problemlos möglich. Die Software kann aber nicht nur Messdaten visualisieren, sondern bietet auch die Möglichkeit, individuelle Dashboards zu erstellen, um Prozesse darzustellen und zu steuern. Dazu stehen viele Visualisierungselemente wie Analog- und Digitalanzeigen, LEDs aber auch Steuerelemente wie Buttons und Drehregler zur Verfügung. Scada-ähnliche Prozessschaubilder lassen sich so ohne Programmieraufwand realisieren.
Anwendungsbeispiel: Baumaschine
Zuviel Theorie? Dann geht es jetzt in die Praxis: Eine konkretes Anwendungsbeispiel stellt dar, wie ein modernes Condition Monitoring an Baumaschinen mit Delphin bereits umgesetzt wurde.
Die Anforderung: Ein Baumaschinenhersteller möchte seinem Endkunden einen Mehrwert bieten, indem er ihm als zusätzliche Dienstleistung aktuelle Informationen über den Wartungszustand und die Prozessparameter seiner Baumaschinen zur Verfügung stellt.
Die Umsetzung: Wenn der Endkunde die Dienstleistung beauftragt, wird in der entsprechenden Baumaschine ein Datenerfassungsgerät eingebaut, das sowohl eine Schwingungsüberwachung durchführt als auch weitere Prozessparameter wie Drücke und Temperaturen überwacht. Somit wird eine umfassende Datenbasis für ein zuverlässiges Condition Monitoring geschaffen. Zum Einsatz kommt hier das Schwingungsmessgerät Expert Vibro von Delphin, das eine kombinierte und synchrone Erfassung von Schwingungsmessdaten bis 50kHz und langsameren Prozessdaten ermöglicht. Die erfassten Messdaten werden zunächst im Gerät zwischengespeichert und anschließend gesammelt an einen zentralen Server des Herstellers übermittelt, auf dem ein Delphin Data Center installiert ist. Hier werden die Daten synchronisiert, gespeichert und analysiert. Der aktuelle Wartungszustand der Baumaschine wird ermittelt und entsprechende Handlungsempfehlungen abgeleitet. Die Software sorgt nun dafür, dass jedem Endkunden genau die aktuellen Betriebsdaten und Handlungsempfehlungen zur Verfügung gestellt werden, die seine Baumaschinen betreffen. Er kann nun mit der Messtechniksoftware ProfiSignal 20 standort- und plattformunabhängig auf diese Informationen zugreifen.
Der Kundennutzen: Der Baumaschinenhersteller hat sein Geschäftsmodell um ‚Condition Monitoring as a service‘ erweitert und kann zusätzlichen Umsatz generieren. Der Baumaschinen-Endkunde kann Zeit und Geld sparen, weil er immer über den aktuellen Zustand seiner Baumaschinen informiert ist und Instandhaltungsarbeiten deutlich besser planen kann.
Bild: ©visoot/stock.adobe.com / Delphin Technology AG