Zustandsbasierte Wartung (CBM) ist eine vorbeugende Wartungsstrategie, die mittels Überwachung von Anlagen oder Ausrüstungen feststellt, wann Wartungsarbeiten erforderlich sind.
Bei der CBM werden anhand von Sensoren und anderen Überwachungsgeräten Daten zur Leistung von Ausrüstungen erfasst. Mithilfe von Algorithmen, maschinellem Lernen und KI werden die erfassten Daten dann analysiert, um Muster und Unregelmäßigkeiten zu erkennen, die auf ein Wartungsproblem hindeuten können.
In der Vergangenheit führten Unternehmen Wartungsarbeiten nur nach einem festen Zeitplan oder bei Ausfall von Ausrüstungen durch, was oft kostenintensive und ineffiziente Wartungsabläufe zur Folge hatte (z. B. unerwartete Ausfallzeiten und Notfallmaßnahmen). Die zustandsbasierte Wartung stellt dagegen ein neueres, fortschrittlicheres Konzept für das Wartungsmanagement dar.
Statt die Wartung nach einem vorgegebenen Zeitplan durchzuführen oder abzuwarten, bis Ausrüstungen ausfallen, ermittelt die CBM den Wartungsbedarf anhand von Echtzeitdaten, was effizientere und kostengünstigere Wartungsabläufe ermöglicht.
Erkunden Sie IBM Maximo und erfahren Sie, wie Sie Ihre Anlagenabläufe mithilfe von IoT-Daten, Analysen und KI optimieren können.
IBM Newsletter abonnieren
Zustandsbasierte Wartung und vorausschauende Wartung sind beides Asset-Management-Lösungen, mit deren Hilfe Unternehmen die Wahrscheinlichkeit von Gerätefehlern minimieren und die Lebensdauer von Anlagen maximieren können. Sie unterscheiden sich jedoch in einigen wesentlichen Punkten.
Bei der CBM führt die Wartungsabteilung die Wartung nach Bedarf durch; es handelt sich um einen von Natur aus reaktiven Prozess. Bei der vorausschauenden Wartung hingegen wird mittels Datenanalysen und maschinellem Lernen vorhergesagt, wann es Zeit ist für die Ausführung von Wartungsaufgaben. Sie stellt eine proaktivere Lösung für das Asset Management dar.
Darüber hinaus stützt sich die CBM auf Prüfungen, Tests und Echtzeitdaten, um den aktuellen Zustand von Ausrüstungen zu bewerten, während die vorausschauende Instandhaltung mittels fortlaufender Überwachung und Datenanalyse das künftige Verhalten der Ausrüstungen vorhersagt.
Beide Lösungen können Unternehmen dabei helfen, den Betrieb kritischer Anlagen auf höchstem Niveau zu halten. Daher kann eine der beiden Lösungen (oder beide) für Ihr Unternehmen das Richtige sein. Die Wahl der besten Strategie hängt jedoch von Faktoren wie der Art Ihrer Ausrüstung, der Priorität Ihrer Anlagen, der Branche, in der Sie tätig sind, und/oder der Umgebung ab, in der sich Ihre Anlagen befinden.
Es gibt zwar unzählige Überwachungstechniken für CBM, aber den folgenden Arten der zustandsbasierten Wartung werden Sie wohl am ehesten begegnen.
Bei der Infrarot-Thermografie werden mittels Wärmebildtechnik Überhitzung und andere temperaturbedingte Probleme erkannt. Durch berührungslose Messungen lassen sich potenziell problematische Temperaturschwankungen an Objekten und Oberflächen erkennen.
Bei der Infrarot-Thermografie werden Wärmebildkameras eingesetzt, um die von einem Objekt oder einer Oberfläche abgegebene Infrarotstrahlung zu erfassen und in ein visuelles Bild (oder Thermogramm) umzuwandeln. Anhand des Thermogramms wird dann die aktuelle Anlagentemperatur mit der Referenztemperatur der Anlage verglichen.
Unternehmen nutzen diese Art von CBM hauptsächlich zur Überwachung von Motoren, zur Inspektion von Lagern und zur Überprüfung von Gas-, Schlamm- oder Flüssigkeitsständen.
Bei der Vibrationsüberwachung (oder Vibrationsanalyse) werden Vibrationssensoren eingesetzt, um Vibrationsfrequenzen in einer Anlage zu messen und Anomalien zu erkennen, die auf ein Problem hindeuten können. Da beispielsweise rotierende Anlagen (z. B. Motoren und Pumpen) mit zunehmendem Alter zu stärkeren und lauteren Vibrationen neigen, lassen sich durch Messung von Veränderungen der Vibration Verschleiß und Schäden erkennen, bevor die Anlage ausfällt. Mittels Vibrationsüberwachung lässt sich eine Vielzahl von Problemen erkennen, wie Fehlausrichtungen, Unausgewogenheiten, Verschleiß oder Störungen von Lagern, verbogene Wellen und lose Komponenten, um nur einige Fehler zu nennen.
Die Ölanalyse bewertet die Eigenschaften des Öls (z. B. Viskosität, Azidität usw.) in einer Anlage, um Verunreinigungen oder Verschleißpartikel zu erkennen. Dabei wird in der Regel eine Schmierölprobe aus der Anlage entnommen und zur Analyse an ein Labor geschickt. Die Ölanalyse kann für die Überwachung von Anlagen wie Motoren, Getrieben und Hydrauliksystemen sinnvoll sein.
Die Ultraschallanalyse (oder Ultraschallprüfung) setzt hochfrequente Schallwellen ein, um Lecks, Risse oder Fehler an einer Ausrüstung zu erkennen. Sie ermittelt die Abnutzung von Anlagen sowohl mit berührenden (Körperschall) als auch mit berührungslosen (Luftschall) Datenerfassungstechniken. Berührende Methoden werden in der Regel zum Erkennen von mechanischen Problemen wie Schmierproblemen, Getriebeschäden und gebrochenen Rotorstäben eingesetzt, die hochfrequente Geräusche erzeugen. Berührungslose Methoden können Probleme wie Druck- und Vakuumlecks in Druckgassystemen erkennen, die zum Erzeugen niederfrequenter Geräusche tendieren.
Gas-, luft- oder flüssigkeitsführende Anlagen lassen sich am besten mit Hilfe der Druckanalyse überwachen, d. h. durch Messung und Auswertung der Druckwerte innerhalb einer Anlage. Mit Druckanalysen können Wartungsteams die Förderleistung und Geschwindigkeit von Flüssigkeiten durch Rohre und Ventile bestimmen, die Leistung von Luftkompressoren und -reglern optimieren und den Druck von Gasen und Flüssigkeiten in Tanks und Rohrleitungen kontrollieren.
Bei der elektrischen Analyse wird die Qualität der Eingangsspannung elektrischer Systeme oder Komponenten anhand der mit Strommesszangen ermittelten Motorstromdaten bewertet. Mithilfe von Messwerten wie Spannung, Strom, Widerstand, kapazitivem Widerstand, Induktivität und Leistung können Wartungsteams Spannungsabfälle, Leistungsfaktorprobleme sowie Verbindungsfehler und Verzerrungen erkennen.
Der Lebenszyklus der CBM beschreibt die Phasen des CBM-Prozesses, die für den Gesamterfolg des Programms jeweils eine wichtige Rolle spielen. Bei diesen Phasen handelt es sich um Planung, Implementierung, Überwachung, Analyse und Verbesserung.
In der Planungsphase sollte das Wartungsteam die Ziele seines CBM-Programms klar definieren. Die Ziele sollten an den Gesamtzielen der Organisation ausgerichtet sein und spezifisch, messbar, erreichbar, relevant und zeitgebunden sein.
Sobald Sie Ihre Ziele festgelegt haben, sollten Sie kritische Anlagen bestimmen und den Schwerpunkt des zustandsbasierten Überwachungsprogramms auf diese Anlagen legen. Anschließend entwickeln Sie einen Überwachungsplan, der die spezifischen Überwachungstechniken sowie die Häufigkeit und Dauer der Überwachungsprozesse festlegt. Der Plan sollte auch das Personal benennen, das für die Überwachung und Analyse der Leistungsdaten der Ausrüstungen verantwortlich ist. Dieses Konzept stellt sicher, dass Wartungsabteilungen Ressourcen effektiv einsetzen und ungeplante Ausfallzeiten auf ein Minimum reduzieren.
Schließlich sollte das Wartungsteam in der Planungsphase seine Referenzwerte festlegen. Referenzwerte sind ein wesentlicher Bestandteil der CBM, da sie einen Referenzpunkt für die Messung von Änderungen im Anlagenzustand darstellen und das Erkennen von Mustern im Anlagenverhalten erleichtern.
Verwendet werden können betriebliche Referenzwerte, die die typischen Betriebsbedingungen von Anlagen widerspiegeln, historische Referenzwerte, die auf historischen Daten von Anlagen basieren, Hersteller-Referenzwerte, die vom Hersteller der Ausrüstung festgelegt werden, oder eine andere von der Wartungsabteilung für sinnvoll erachtete Referenzmetrik.
In der Implementierungsphase installiert das Team die Sensoren und Datenerfassungssysteme und schult das Personal im Umgang mit den CBM-Tools. In dieser Phase muss das Team ein Datenmanagementsystem entwickeln und die CBM in das Wartungsmanagementsystem des Unternehmens integrieren.
Die Überwachungsphase ist der wichtigste Teil eines CBM-Programms. Dabei werden Daten von den Sensoren und Datenerfassungssystemen – im Idealfall fortlaufend – erfasst, um den Zustand der Ausrüstungen in Echtzeit zu überwachen.
In der Analysephase interpretiert das Team die während der Überwachungsphase erfassten Daten entweder manuell oder mithilfe von Softwaretools. Dazu gehört das Ermitteln von Mustern und Trends sowie das Erkennen von Unregelmäßigkeiten und potenziellen Störungen.
Sobald das Team die Ergebnisse der Analyse interpretiert hat, kann es einen Aktionsplan entwickeln und umsetzen. Dazu kann die terminliche Planung von Wartungsaktivitäten, das Anpassen von Betriebsparametern oder das Vornehmen von Verbesserungen an der Ausrüstung oder am Überwachungssystem selbst gehören. Das Team dokumentiert außerdem die Ergebnisse des CBM-Programms und integriert sie in zukünftige Planungs- und Implementierungsaktivitäten.
Dabei ist zu bedenken, dass der CBM-Lebenszyklus kein einmaliger Prozess, sondern ein fortlaufender Zyklus ist. Der Erfolg eines CBM-Programms hängt daher davon ab, ob/wie ein Unternehmen sein Wartungskonzept kontinuierlich verbessert und verfeinert.
Die zustandsbasierte Wartung ist eine effektive Strategie zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von Ausrüstungen und zur Senkung der Wartungskosten. Sie kann jedoch nur dann effektiv sein, wenn das zustandsbasierte Managementprogramm gut konzipiert und ausgeführt wird. Hier sind einige Best Practices, mit deren Hilfe Ihr Unternehmen den CBM-Prozess optimieren kann.
Die Kenntnis von P-F-Intervallen und P-F-Kurven kann bei vorausschauenden Wartungsprogrammen sehr nützlich sein, da sich mit ihrer Hilfe der optimale Zeitpunkt für Wartungsaktivitäten bestimmen lässt.
Die P-F-Kurve ist eine visuelle Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Schweregrad eines Fehlers und der Zeit bis zum Ausfall der Anlage. Durch die Analyse der P-F-Kurve für ein bestimmte Ausrüstung lassen sich die kritischsten Fehler erkennen und Wartungsaktivitäten entsprechend der Kritikalität priorisieren.
Das P-F-Intervall zeigt dagegen die Zeit an, die für die Durchführung von Wartungsarbeiten zur Verfügung steht, nachdem eine potenzielle Störung erkannt wurde. Mithilfe des P-F-Intervalls kann das Wartungspersonal Wartungsaktivitäten im Voraus planen, bevor Ausrüstungen ausfallen.
Der CBM-Prozess generiert große Datenmengen, die gespeichert, analysiert und zeitnah verarbeitet werden müssen. Mittels Datenmanagement- und Analysesoftware lassen sich Daten sinnvoll nutzen und in verwertbare Erkenntnisse umwandeln. Darüber hinaus sind viele CBM-Programme mit computergestützten Wartungsmanagementsystemen (CMMS) und Enterprise-Asset-Management-Systemen (EAM) kompatibel, was die Integration der CBM in Ihr bestehendes Asset-Management-Programm erleichtert.
Bei CBM-Programmen müssen Wartungsteams die Wartung ausgehend vom tatsächlichen Zustand der Ausrüstung planen. Für eine effektive Planung müssen Unternehmen ein Wartungsplanungssystem implementieren, das Leistungsdaten berücksichtigen und Wartungsaufgaben entsprechend priorisieren kann.
Die zustandsbasierte Wartung ist keine einmalige Maßnahme, sondern ein fortlaufender Prozess der Überwachung, Analyse und Verbesserung. Unternehmen sollten das Wartungspersonal ständig darin bestärken, Verbesserungsmöglichkeiten zu erkennen und anhand der Ergebnisse Änderungen vorzunehmen.
Die zustandsbasierte Wartung ist eine effektive Strategie zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Ausrüstungen. Der Hauptvorteil der CBM ist das schlanke Konzept für das Asset Management. Es gibt aber noch weitere, differenziertere Vorteile.
- Verhindern von Störungen und Ausfallzeiten von Ausrüstungen. Durch die frühzeitige Erkennung potenzieller Probleme und drohender Ausfälle kann ein Wartungsteam mithilfe der CBM Wartungsarbeiten in eigenem Ermessen dann einplanen, wenn sie am kostengünstigsten ausgeführt werden können. Dadurch lassen sich die Kosten für Notfallwartung und -reparatur senken, Verzögerungen in der Produktionsplanung minimieren und die Verfügbarkeit der Anlagen maximieren.
- Verlängerung der Lebensdauer von Anlagen. Durch die regelmäßige Durchführung von Wartungsarbeiten auf der Grundlage von Echtzeitdaten kann das Wartungspersonal die Ausrüstungen in optimalem Zustand halten und so den Verschleiß verringern und die Lebensdauer der Anlagen verlängern.
- Verbesserung der Sicherheit. Mithilfe der zustandsbasierten Wartung lassen sich Probleme erkennen, die im weiteren Verlauf zu Sicherheitsrisiken werden könnten, so dass das Wartungsteam Korrekturmaßnahmen ergreifen kann, bevor es zu einem Unfall kommt, und letztlich das Verletzungs- und Unfallrisiko am Arbeitsplatz verringert werden kann.
- Reduzierung der Wartungskosten. Statt die Wartung nach einem vorgegebenen Zeitplan durchzuführen, müssen Teams dank CBM Wartungsaufgaben nur bei Bedarf durchführen, wodurch unnötige Wartungskosten effektiv reduziert werden.
- Verbesserung der Wartungseffizienz. Die CBM erleichtert die Rationalisierung von Wartungsabläufen durch Verringerung des Zeit- und Ressourcenaufwands für die Wartung und Verbesserung der Genauigkeit der Wartungsabläufe.
Zustandsbasierte Wartungsprogramme ermöglichen Unternehmen die Entwicklung proaktiver Wartungspläne, aber die Umsetzung kann auch mit Herausforderungen verbunden sein.
- Hohe Implementierungskosten. Eine der größten Herausforderungen ist der Bedarf an Spezialausrüstung und Fachwissen. Zur Implementierung der CBM werden fortschrittliche Sensoren und Überwachungsgeräte sowie Software und Algorithmen zur Analyse von Anlagendaten benötigt. Dies kann im Vorfeld kostenintensiv sein, aber die langfristigen Vorteile der CBM überwiegen in der Regel die Anfangsinvestition. Darüber hinaus sind CBM-Programme durch den technologischen Fortschritt erschwinglicher geworden, so dass sie für ein breiteres Spektrum von Unternehmen zugänglich sind.
- Umfangreiche Datenerfassung und -analyse. Die CBM stützt sich auf Echtzeitdiagnosen, die in die Entscheidungsfindung und in Wartungsabläufe einfließen. Daher müssen Daten kontinuierlich erfasst und analysiert werden. Dies erfordert ein leistungsfähiges Datenerfassungssystem und eine Wartungssoftware, die in der Lage ist, große eingepflegte Datenmengen zu analysieren. Darüber hinaus muss das Personal darin geschult werden, die Daten zu interpretieren und auf der Grundlage der Ergebnisse geeignete Maßnahmen zu ergreifen. Unternehmen, die zustandsbasierte Wartungsstrategien einführen möchten, sollten sich daher entsprechend vorbereiten.
- Komplexer Integrationsprozess. Für eine optimal effektive Leistung muss die CBM in bestehende Systeme und Ausrüstungen integriert werden. Dies kann sich in Branchen mit älteren Ausrüstungen oder traditionellen Systemen, die nicht mit modernen Überwachungsgeräten kompatibel sind, als schwierig erweisen. Manche Unternehmen müssen möglicherweise vorhandene Geräte mit neuen Sensoren und Überwachungsgeräten nachrüsten oder Systeme aufrüsten, um die Kompatibilität mit der CBM zu gewährleisten. Sie können auch Lösungen mit Konnektoren in Erwägung ziehen, die die Integration in traditionelle Systeme erleichtern.
- Wichtige Überlegungen zur Datensicherheit. Die CBM ist auf eine umfangreiche Datenerfassung und -speicherung angewiesen, was Bedenken hinsichtlich der Datensicherheit aufkommen lassen kann. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Daten sicher gespeichert werden und dass der Zugriff auf sensible Daten nur autorisiertem Personal vorbehalten ist.
Intelligentes Asset Management, Überwachung, vorausschauende Wartung und Zuverlässigkeit auf einer zentralen Plattform.
Nutzen Sie Daten, IoT und KI, um Räume umzugestalten und neu zu nutzen und dabei den sich ständig ändernden Bedürfnissen in Ihren Einrichtungen gerecht zu werden.
Der IBM Blog erläutert den Unterschied zwischen Zustandsüberwachung und vorausschauender Wartung.
Lesen Sie fünf Beispiele von IBM Kunden, die zeigen, wie die vorausschauende Wartung Unternehmen zu herausragenden Leistungen verhelfen kann.
Erfahren Sie, wie die vorbeugende Wartung funktioniert und wie sie zum Vermeiden unerwarteter Anlagenausfälle beitragen kann.