Condition Based Maintenance

Bei Condition-based Maintenance (CBM; deutsch: zustandsorientierte Instandhaltung) handelt es sich um eine Unterart der vorbeugenden Instandhaltung. Bei dieser Instandhaltungsstrategie wird das Bauteil oder Werkzeug erst gewechselt, wenn der höchste Abnutzungsgrad vollständig erreicht wurde. Hierfür wird der tatsächliche Zustand einer Anlage stetig überwacht, um festzustellen, welche Instandhaltungsmaßnahmen erforderlich sind.

Die Erwartungen an zustandsorientierte Instandhaltung sind die Reduzierung ungeplanter Ausfallzeiten, Produktionssteigerung und die Zuverlässigkeit der gesamten Anlage zu verbessern. Dafür ist es wichtig zu verstehen, wie sich die Geräte in einer Anlage verhalten, um Ausfälle vorhersagen und verhindern zu können.

CBM schreibt vor, dass eine Wartung nur durchgeführt werden sollte, wenn bestimmte Indikatoren auf eine Leistungsabnahme oder einen bevorstehenden Ausfall hinweisen. Die Überprüfung der Maschinen kann mit Hilfe nicht-invasiver Messungen, visuellen Inspektionen, Leistungsdaten sowie geplanten Tests erfolgen. Die Zustandsdaten können in bestimmten Abständen oder kontinuierlich erfasst werden.

Im Gegensatz zur vorbeugenden Instandhaltung wird die zustandsorientierte Instandhaltung erst durchgeführt, wenn eine Verschlechterung des Zustands einer Anlage beobachtet werden konnte. Im Vergleich zur vorbeugenden Instandhaltung erhöht sich dadurch der Zeitabstand zwischen den Wartungsarbeiten, da die Wartung nur noch bedarfsgerecht erfolgt.

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Ziel der zustandsorientierten Instandhaltung

Das Ziel der zustandsorientierten Instandhaltung ist es, bevorstehende Geräteausfälle vor Auftritt aufzudecken, sodass die Wartung proaktiv geplant und der Ausfall verhindert werden kann.

Da CBM auf der Erfassung und Analyse von Daten basiert, kann die Strategie verwendet werden, um Trends in der Anlagenperformance auszuwerten. Auf Basis der Auswertungsdaten kann dann der Lebenszyklus des Vermögenswerts beurteilt werden. Dies erleichtert es Ihnen, fundierte Entscheidungen in allen Bereichen zu treffen.

Techniken in der zustandsorientierten Instandhaltung

Die zustandsorientierte Instandhaltung steht im engen Zusammenhang mit dem zustandsorientierten Monitoring. Dabei wird der Zustand einer Anlage anhand bestimmter Leistungsindikatoren überwacht.

Es gibt eine Reihe von verschiedenen Werkzeugen und Techniken, die die Überwachung der Anlagen ermöglichen. Diese Methoden können Low-Tech-Ansätze wie die Beobachtung durch einen Techniker oder technologisch fortgeschrittene Prozesse wie die Datenerfassung durch Sensoren umfassen.

Im Folgenden finden Sie eine kurze Übersicht über einige der Techniken, die im Bereich des zustandsorientierten Monitorings verwendet werden:

Schwingungsanalyse

Diese Art des Monitorings identifiziert potenzielle Fehler, indem sie Änderungen der normalen Schwingungssignatur erkennt. Die Vibration wird durch Amplitude, Intensität und Frequenz beeinflusst. Sensoren können bereits geringe Anomalien in diesen Elementen erkennen. Auf diese Weise können Anzeichen für ein fehlerhaftes Gerät schnell aufgedeckt werden.

So weisen zum Beispiel rotierende Geräte wie Kompressoren und Motoren eine gewisse Vibration auf. Wenn die Geräte sich verschlechtern, nimmt die Intensität der Vibration zu. Die Sensoren erkennen dann eine Anomalie anhand der Vibration und senden eine Meldung an das System, dass das Bauteil repariert oder ausgetauscht werden muss.

Infrarot

Wenn sich bestimmte Teile oder Systeme über die angegebenen Temperaturen hinaus erwärmen, kann dies dazu führen, dass sie sich verschlechtern, verziehen, brechen, ausbrennen oder einen Brand auslösen.

Um dies zu verhindern, werden Infrarotkameras und Wärmesensoren verwendet. Diese sollen feststellen, wann ein Gerät zu heiß geworden ist und alarmieren das Wartungsteam, damit weitere Vorkehrungen zur Reparatur getroffen werden können.

Die Infrarot- und Thermoanalyse wird häufig an stromführenden Geräten, wie z. B. elektrischen Leitern und motorisierten Teilen, die mit hohen Drehzahlen arbeiten, eingesetzt.

Ultraschall

Ultraschallgeräte helfen bei der Erkennung tiefer, unterirdischer Defekte. Hierfür messen sie Geräusche, die für uns unhörbar sind und wandeln diese wiederum in hörbare Töne um.

Sobald diese Geräusche vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden können, ist es einfacher, Anomalien an einem Gerät zu erkennen und zu beseitigen. Wenn beispielsweise Kugellager verschleißen, verformen sie sich, wodurch unebene Oberflächen auf dem Lager entstehen und sich die Emission von Ultraschall-Schallwellen erhöht. Dies kann einem Techniker signalisieren, dass das Lager gewartet werden muss.

Akustik

Die akustische Analyse ist mit der Schwingungs- und Ultraschallanalyse vergleichbar. Sie verwendet ebenfalls Sensoren und Mikrofone, um Geräusche zu erkennen, die darauf hindeuten, dass ein Gerät nicht richtig funktioniert.

Die akustische Analyse hat allerdings den zusätzlichen Vorteil, dass sie Gas-, Flüssigkeits- oder Vakuumlecks gezielt beseitigen kann. Dies ist ein entscheidender Vorteil für Produktionsanlagen in der Öl-, Energie- und Bergbauindustrie.

Ölanalyse

Die Ölanalyse ermöglicht die Diagnose von ölbenetzten Komponenten und deren Schmierstoffen. Sie dient dazu, den Zustand eines Gegenstandes zu bestimmen, der Öl, Kraftstoff oder Kühlmittel verwendet und festzustellen, ob dieser kurz vor dem Ausfall steht.

Anhand der Überprüfung verschiedener Elemente, wie z. B. den Grad der Verschleißmetalle oder der Verschmutzung im Öl, kann der Zustand des Geräts ermittelt werden.

Zudem können Informationen über Viskosität, Säuregehalt, Wassergehalt usw. erfasst werden, um die Wirksamkeit des Öls als Schmierstoff zu bestimmen.

Elektrisch

Wenn ein elektrischer Strom zu stark oder zu schwach ist, kann dies zu Problemen bei einer Anlage führen. Um diesen Problemen vorzubeugen, misst die elektrische Analyse den Strom in einer Schaltung mittels Amperemeter. Mit diesem Tool können Wartungsteams einfach überwachen, wann bei einer Maschine eine ungewöhnliche Menge an Strom anliegt.

Das Gerät kann dann abgeschaltet und gewartet werden, bevor ein größeres, elektrisches Problem auftritt.

Operative Leistung

In vielen Branchen ist die Produktion darauf angewiesen den richtigen Druck in den Geräten aufrechtzuerhalten, damit sich Flüssigkeit, Gas oder Luft durch eine Rohrleitung oder einen Hydraulikschlauch bewegen kann.

Wenn der Druck in einem Gerät beispielsweise sinkt, kann dies bedeuten, dass es ein internes Problem gibt, welches einer Wartung bedarf. Ein Druckanstieg wäre hingegen ein Anzeichen für einen Bruch oder eine drohende Explosion. Die Durchführung einer Druckanalyse ermöglicht es den Wartungsteams, diese Veränderungen in Echtzeit zu erkennen und darauf reagieren zu können, bevor es außer Kontrolle gerät.

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Einschätzung

Vorteile von CBM

  • CBM wird während des Betriebs der Anlage durchgeführt, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Unterbrechung des normalen Betriebs verringert wird
  • Reduziert die Kosten von Anlagenausfällen
  • Verbessert die Zuverlässigkeit der Anlagen
  • Minimiert ungeplante Ausfallzeiten aufgrund von katastrophalen Ausfällen
  • Minimiert den Zeitaufwand der Wartung
  • Minimierung die Mehrarbeitskosten durch Terminierung der Aktivitäten
  • Minimiert den Bedarf an Notfall-Ersatzteilen
  • Optimiert die Wartungsintervalle
  • Verbessert die Sicherheit der Mitarbeiter
  • Reduziert die Wahrscheinlichkeit von Kollateralschäden am System

Nachteile von CBM

  • Hohe Installationskosten für Monitoring-Geräte
  • Aufwendige und kostenintensive Auswertung und Analyse der Datenbanken
  • Hohe Kosten für die Schulung des Personals
  • Ermüdung oder gleichmäßige Verschleißausfälle sind nicht so leicht erkennbar
  • Zustandssensoren überleben möglicherweise nicht in der Betriebsumgebung
  • Möglicherweise sind Anlagenmodifikationen erforderlich, um das System mit Sensoren nachzurüsten
  • Unvorhersehbare Wartungszeiten

Beispiel für eine zustandsorientierte Instandhaltung

Kraftfahrzeuge verfügen über einen vom Hersteller empfohlenen Intervall für den Ölwechsel. Diese Intervalle basieren auf Analysen des Herstellers, langjährigen Leistungsdaten sowie Erfahrungen. Somit bauen die Intervalle auf einer durchschnittlichen Schätzung und nicht auf dem tatsächlichen Zustand des Öls in einem bestimmten Fahrzeug auf.

Die Idee hinter einer zustandsorientierten Instandhaltung besteht hingegen darin, dass das Öl nur dann ersetzt wird, wenn ein Austausch erforderlich ist und nicht nach einem vorgegebenen Zeitplan.

Im Beispiel von Industrieanlagen kann die Ölanalyse auch eine zusätzliche Funktion übernehmen. Betrachtet man die Art, Größe und Form der im Öl abgesetzten Metallpartikel, kann auch der Zustand der zu schmierenden Geräte bestimmt werden.

Herausforderungen der zustandsorientierten Instandhaltung

Die zustandsorientierte Instandhaltung erfordert eine Investition in Messgeräte und die Weiterbildung des Personals, sodass die Anfangskosten für die Implementierung dieser Instandhaltungsstrategie hoch sein können.

Zudem können ältere Geräte schwierig mit Sensoren und Überwachungsgeräten nachgerüstet werden oder während der Produktion schwer zugänglich sein, um Punktmessungen durchzuführen.

Trotz Condition-based Maintenance sind immer noch kompetente und fachkundige Mitarbeiter erforderlich, die Leistungsinformationen aus einem System in umsetzbare proaktive Wartungselemente umwandeln.

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Fazit

Bei korrekter Ausführung ist die zustandsorientierte Instandhaltung eine optimale Instandhaltungsstrategie, welche die Risiken für die Mitarbeiter und Ausfallzeiten aufgrund unerwarteter Ausfälle reduziert.

Instandhaltungsleiter sollten sich jedoch darüber im Klaren sein, dass die Einrichtung eines Condition-based Maintenance-Programms kostspielig sein kann und dass die für die Festlegung der Strategie erforderlichen Änderungen mit Widerständen einhergehen können.

Letztendlich erfordert diese Strategie viel Knowhow, um die präsentierten Daten und Zustandsinformationen zu analysieren.


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Ein Kommentar zu "Condition Based Maintenance"

Sven Bucher - 15. Oktober 2019 | 12:20

Für die Auslegung von Hydraulikschläuchen ist, wie Sie bereits anführen, vor allem der Druck in den Leitungen auf das Material bzw. den Querschnitt anzupassen. CBM sehe ich hier als sinnvoll an, sofern durch einen geeigneten Hydraulikservice die Auslegung der Schläuche an die Anwendung sinnvoll gestaltet wurde. Vielen Dank für die vielen Informationen zu dieser Systematik. http://www.goosmann-baumaschinen.de/htm-php/baumaschine-liste15.php?hauptkategorie=Baumaschine&begriff=Hydraulikservice

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