Condition-Monitoring-Systems (CMS)

Im Allgemeinen technischen Sprachgebrauch basiert das Konzept des Condition-Monitorings (dt. Zustandsüberwachung) auf einer zeitlich regelmäßigen oder permanenten Erfassung des Systemzustands durch Messung und Analyse aussagefähiger physikalischer Parameter (Kräfte, Momente, Vibrationen, Schwingungen, Temperaturen, Position/Lage etc.). Das Condition-Monitoring verfolgt hierbei im Wesentlichen zwei Ziele:

• aktive und passive Sicherheit

• Effizienz.

Eingebettet in die Industrie 4.0 hat ein CMS zum Ziel das Ausfallrisiko von Systemen bei der bestimmungsgemäßen Nutzung durch vorausschauende Logik zu minimieren. Ansätze von aktiver und passiver Sicherheit sind hier Bestandteil der Strategie.

 

Anforderungen an moderne Zustandsüberwachungssysteme

Moderne Zustandsüberwachungssysteme stellen höchste Anforderungen an das Sensorelement, an die Datenwandlung, an die Datenvorverarbeitung und -weiterleitung und schlussendlich an die (semi-) automatische Informationsverarbeitung (Analyse und Diagnose). Eine Herausforderung der Gegenwart besteht in der Entwicklung, Herstellung und Integration geeigneter Sensorelemente, um den jeweiligen Spannungszustand direkt in den Verschleiß- bzw. Schädigungszonen aufnehmen zu können. Die Herausforderungen von Zustandsüberwachungssystemen können wie folgt zusammengefasst werden:

·        die Herleitung/Ableitung aussagekräftiger physikalischer Parameter (Zustandsgrößen) für die Beschreibung der Degradation oder den Verlust an Lebensdauer-Performance der interessierenden (Teil-) Komponenten und Systeme – Systemanalyse bspw. mittels HAZOP-Verfahren

·        die Suche nach geeigneten Meßstellen (lokale Integration für die Erfassung oben definierter Parameter, Wechselwirkung der Sensoren untereinander etc.) – Strukturanalyse bspw. mittels Kerbgrundkonzept

·        die gezielte, miss-interpretationsfreie Anwendung von Signalanalyse und Mustererkennung – statistische Auswertung

·        die Datenflut und Mehrkanalverarbeitung in Echtzeit oder ereignisgesteuert – künstliche Intelligenz.

 

Was die Zustandsüberwachung heute noch nicht leistet

Das Erkennen und Vermeiden von spontan auftretenden Ausfällen aus unvorhergesehenen oder unvorhersehbaren Zustandsänderungen wie bspw. der Ermüdungsbruch einer hochdynamisch belasteten Welle oder Tragwerksstruktur. Dies wirft die Frage nach einer differenzierten Betrachtung und Definition der oben genannten Begriffe "Sicherheit" im Hinblick auf Zuverlässigkeit und Effizienz auf.