"Anstatt Feuerwehr und Großreparatur"
Die Expertensysteme sind bereits an sich wesentlich teurer als die auf der „traditionellen“ Schwingungsspektrumanalyse basierenden Maschinendiagnosesysteme. Es muss jedoch auch klar sein, dass die Investition nicht mit dem Kauf des Gerätesystems endet.
Mit den Expertensystemen kann nur dann die angemessene Funktionalität und Effizienz erreicht werden, wenn die Inbetriebnahme und der Betrieb des Systems auch mit angemessenem Fachwissen und technischem Inhalt erfolgen. Dies hat auch Kostenfolgen, die in unserer Tabelle dargestellt sind. Es ist unbestreitbar, dass bei langfristigem (idealerweise kontinuierlichem) Betrieb vieler Maschinen und bei hoher Messfrequenz die Experten-Offline-Systeme sich rentabel machen, und bei noch mehr Maschinen die installierten Online-Systeme durch die Reduzierung des ingenieuraufwändigen Messens und Auswertens für den Systembetrieb rentabel sind. Für selten oder zeitweise betriebene Technologien und Maschinen, die keine detaillierte Fehleranalyse erfordern, wird die Anwendung der „traditionellen“ Schwingungsdiagnose empfohlen.
Kostenvergleich zwischen verschiedenen Diagnosesystemen
Diagnosekosten für 3 Jahre
| Spektrumanalyse | Offline-Expertensystem | Online-Expertensystem | |
| A) Systembeschaffung (Mio. Ft/System) - Hardware - Software - Fachwissen | 1,5–5 0,5–3 0,5 | 3–5 4–7 1–2 | mind. 4 mind. 6 2–4 |
| B) Inbetriebnahme (Mio. Ft/System) - Dateneingabe (Maschinendaten) - Referenzaufnahme (Grundzustand) - System „Einlernen“ - Systemtest | 1 0,5 0 0 | 3 1–2 1–2 1–2 | 4 1–2 1–2 1–2 |
| C) Systembetrieb (Mio. Ft/System) - Durchführung von Messungen (Person) - Auswertung von Messungen (Ingenieuraufwand) - Systementwicklung, -wartung | 3 10 0 | 3 3–5 1–2 | 0 2–3 4–6 |
| 17–22 | 21–35 | mind. 25 |
Vorteile und Grenzen von Expertensystemen
Der unbestreitbare Vorteil von Expertensystemen besteht darin, dass sie bei der Auswertung der Daten sehr viele (bei den in unseren früheren Tabellen und Flussdiagrammen aufgeführten um Größenordnungen mehr) Maschinenfehler-Schwingungsphänomene berücksichtigen. Darüber hinaus können sie aufgrund der modernen Computertechnologie mit ihrer Geschwindigkeit mit keinem einzigen „menschlichen“ Diagnostiker konkurrieren. Dieser Vorteil zeigt sich am deutlichsten bei der regelmäßigen (sogar „massenhaften“) Auswertung einer großen Anzahl von Maschinen. Als Nachteil müssen wir jedoch akzeptieren, dass selbst bei einer äußerst detaillierten Datenbank nicht erwartet werden kann, dass das System Fehler diagnostiziert, die nur auf der Geschichte der Maschine (Konstruktion, Installation, Inbetriebnahme) oder auf dem spezifischen „besonderen Verhalten“ der Maschine beruhen, und es kann auch vorkommen, dass offensichtliche Fehler für das System unsichtbar bleiben. Um dies praktisch zu verdeutlichen, nehmen wir ein sehr einfaches Beispiel: In einem Radiallagerschwingungsgeschwindigkeitsspektrum einer rotierenden Maschine finden sich zahlreiche Oberwellen - ein Musterbeispiel für mechanische Lockerheit.
Unser Expertensystem sagt uns, dass höchstwahrscheinlich eine Lockerheit vorliegt. Aber wo befindet sich diese Lockerheit? Gibt es einen Spalt zwischen Welle und Lagerbuchse, vielleicht zwischen Lager und Lagergehäuse? Oder sind die Befestigungsschrauben des Lagerdeckels oder des Lagergehäuses gelockert? Oder hat sich die Grundplatte von der Basis gelöst, oder ist die Basis gerissen? Worauf sollten wir uns also bei der Reparatur vorbereiten? In unserem Beispiel können wir das Problem bereits durch eine einfache Sichtprüfung (Entdeckung eines Risses oder ausgelaufenen Öls) leicht lösen, den Fehler finden (oder ausschließen).
Ein Fachmann muss hinzugezogen werden
In solchen und ähnlichen Fällen ist die Einbeziehung eines - sowohl in der Diagnose als auch im Maschinenwissen sehr erfahrenen - Fachmanns unerlässlich. Während bei einem Expertensystem das Weglassen des „menschlichen Faktors“ die korrekte Analyse unterstützt, wird die Diagnose nur dann korrekt und vollständig sein, wenn sie den eingegebenen Daten und der Vorbereitung entspricht. Die Betreiber- und Wartungshinweise sowie andere - nicht erfasste - Umstände kann das System nicht berücksichtigen. Und noch eine sehr wichtige Anmerkung: Es ist bekannt, dass es keine fehlerfreie Software gibt. Bevor schwerwiegende Wartungsentscheidungen getroffen werden, muss die Wahrscheinlichkeit und Schwere der vom Expertensystem gemeldeten Fehler unbedingt von einem „menschlichen“ Diagnoseexperten überprüft werden. Es ist ratsam, zusätzliche Messungen zur Bestätigung des gemeldeten Problems durchzuführen. Die Durchführung zusätzlicher Messungen wird übrigens auch von den fortschrittlichsten Expertensystemen empfohlen. Diese sollten durchgeführt und sorgfältig ausgewertet werden.
Kostensparende Alternative: Fehlererkennende Handgeräte
Für Betreiber von größeren oder kostenintensiven Maschinenparks sowie Technologien, die häufige Zustandsüberwachung erfordern, ist der Einsatz von Expertensoftware (Systemen) in den meisten Fällen sinnvoll und rentabel. Für kleinere Unternehmen ist diese Technologie jedoch aufgrund der Investitions- und Betriebskosten derzeit unerschwinglich. Dank der in Handmessgeräten integrierten - zunehmend bedeutenden - IT-Fähigkeiten ist jedoch eine neue Technologie auf den Markt gekommen: Es gibt bereits Handmessgeräte mit integrierten "Expertenfähigkeiten". Ein solches Handmessgerät ist im Grunde ein dialogbasiertes Expertensystem, das nicht auf einer detaillierten maschinenspezifischen Datenbank basiert oder diese enthält. Daher ist es nur zur Erkennung grundlegender - auf allgemeinen Zusammenhängen basierender - Fehlererscheinungen geeignet. Offensichtlich können die "Expertenfähigkeiten" solcher Geräte noch nicht mit den Fähigkeiten der bisher diskutierten PC-basierten Expertensoftware verglichen werden, aber die Entwicklungstendenz ist vielversprechend. Im Folgenden stellen wir ein solches Fehlererkennungshandmessgerät vor, das auch Maschinenbedienern ohne tiefgreifende Diagnosekenntnisse helfen kann. Das nur 105 mm × 220 mm × 35 mm große und 400 g schwere kleine Gerät misst Vibration, Drehzahl und optional auch Temperatur. Es ist in der Lage, breitbandige Schwingungsmessungen gemäß ISO 10816, 3200-Linien-Spektrumanalyse, Demodulation, beschleunigungsbasierte und L-Typ-Wälzlageranalyse durchzuführen. Die Besonderheit des Geräts besteht darin, dass es Maschinenfehler erkennt (und diese in Textform anzeigt), ohne dass ein externer PC und Software erforderlich sind.
Die automatische "Experten" -Auswertung im Gerät führt zur textlichen (ungarischen) Anzeige des wahrscheinlichsten Maschinenfehlers (oder Fehler). Der größte Vorteil besteht darin, dass unmittelbar während der Messung - neben der untersuchten Maschine - Informationen zum vermuteten Maschinenfehler zur Verfügung stehen. Mit einem solchen Gerät kann auch ein qualifizierter, aber ohne Diagnoseerfahrung ausgestatteter Maschinenbediener schnell Informationen über den Zustand der untersuchten Rotationsmaschine erhalten, um die Wartung zu planen. All dies zu einem sehr günstigen Preis von rund 1,2 Millionen Forint, ohne externe Diagnostiker oder "menschliche" Analyse von Schwingungsspektren. Es ist zu erwarten, dass in naher Zukunft viele Neuheiten in diesem Bereich auf den Markt kommen werden.
Zusammenfassende Schlussfolgerungen Aus dem Gesagten wird deutlich, dass Expertensysteme sehr gut in das Betriebs- und Wartungssystem integriert werden können, aber unbedingt an Orten und unter Bedingungen eingesetzt werden müssen, an denen sie wirtschaftlich und effektiv sind. Wir dürfen keine Wunder von ihnen erwarten und müssen akzeptieren, dass nur diejenigen Maschinenelemente und -komponenten erkannt werden können, die sorgfältig definiert wurden, und dass nur Fehler mit den erforderlichen Messdaten mit hoher Wahrscheinlichkeit erkannt werden können. Selbst für einen erfahrenen Schwingungsdiagnoseexperten kann ein gut definiertes Expertensystem bei einer großen Anzahl von Messungen erhebliche Unterstützung bieten, da es nicht müde wird, schnell und frei von Subjektivität ist. Bei der Auswahl eines Expertensystems muss unbedingt berücksichtigt werden, dass die Auswahl, Installation (die Erstellung der Datenbank) sehr umfangreiche Maschinen- und Maschinendiagnosekenntnisse erfordert, die Verantwortung enorm ist und es von großer Bedeutung ist, wem dies übertragen wird. Ein schlecht definiertes System, das möglicherweise mehrere zehn Millionen Forint gekostet hat, wird niemals die Aufgaben in Betrieb und Wartung kosteneffizient erfüllen. Und vor allem sollte es nicht als Wundermittel angesehen werden, das anstelle von Fachleuten eingesetzt werden kann - dies endet garantiert in einem Misserfolg.
Zusammenfassung von Vor- und Nachteilen
Vorteile
Nachteile, Fallstricke
Rahne Eric (PIM GmbH) pim-gmbh.de, gepszakerto.de
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