Überwachungssensoren für Druck- und Tankaufbaurücklauffilter von Bühler Technologies. (Bild: Bühler Technologies)
Nehmen wir als Beispiel ein Hydraulikaggregat oder eine Schmierstoffversorgungsanlage: Tausendfache Realität zur Überwachung des Füllstandes in den Ölbehältern ist ein simples Schauglas. Wenn es ganz hoch kommt, ist bestenfalls noch ein Minimumschalter zum Schutz der Pumpen vor dem Trockenlauf vorhanden. Ist das grundsätzlich falsch? Auf diese Frage kann man eigentlich nur mit Radio Eriwan antworten: im Prinzip ja, aber...
Vor der machbaren und wünschenswerten Generation an Überwachungsdaten sollte doch erst einmal die Frage nach der funktionellen Notwendigkeit dieser Informationen stehen. Anlagen, die in einen kontinuierlichen Fertigungsfluss oder -prozess eingebunden sind, haben ein völlig anderes Informationsbedürfnis als solche, die sporadisch oder intermittierend eine Funktion erfüllen müssen.
Vor allem bei wichtigen Anlagen muss zunächst die Frage geklärt werden, ob das Primärziel der ungestörte Produktionsablauf ist, oder das Condition Monitoring im Vordergrund steht. Ein Widerspruch in sich? Keineswegs – der Produktionsfluss könnte zum Beispiel an die Erfüllung gegebener Losgrößen orientiert sein. Das Condition Monitoring hingegen, hat die Nutzungsdauer auf der Zeitachse im Auge.
Am Anfang steht die Funktion
Vor diesem Hintergrund wird verständlich, dass auch unter der Prämisse von Industrie 4.0 nicht die ununterbrochene Produktion von Überwachungsdaten im Vordergrund stehen kann, sondern, die selektive Bereitstellung funktionsrelevanter Informationen.
Bezogen auf die schon erwähnte Füllstandsüberwachung an Ölbehältern wird schnell klar, dass ein Schauglas auch in Verbindung mit einem Minimalschalter nicht ausreichend sein kann. Selbst in untergeordneten Anlagen liefert nur ein dem Füllstand kontinuierlich folgendes Signal die notwendige Information. Mit der Interpretation dieses Signals wird die Aufgabe aber erst vollständig gelöst. Es ist in solchen Anlagen eher unnötig bis irreführend, gäbe man den Füllstand nun in Litern aus. Das ist für die Funktionssicherheit oder das Condition Monitoring kein Erkenntnisgewinn. Wichtig ist doch nur die Information, dass auf absehbare Zeit genügend Ölvolumen für alle Arbeitsabläufe zur Verfügung steht! Will man ein proaktives Condition Monitoring betreiben, würde die Korrelation des Füllstandsverlaufs mit dem Verlauf eines Arbeitzyklus zusätzliche Sicherheit bei vertretbarem Aufwand bringen und sich anbahnende Leckagen sichtbar machen, bevor es zu größeren Schäden kommt.
Ähnlich wie mit dem Füllstand verhält es sich mit der Filterüberwachung. Dafür lassen sich prinzipiell auch kontinuierliche Signale ausgeben. Hier stellt sich aber besonders die Frage nach dem Nutzen und dem Informationsgehalt eines solchen Signals. Zur Filterüberwachung, besser zur Überwachung der noch vorhandenen Schmutzaufnahmekapazität der eingebauten Filterelemente, wird der sich aufbauende Druckverlust über das Element herangezogen. Die Veränderung dieser Druckverlustkurve folgt einer Exponentialkurve mit einer sehr langen und flachen Anfangssteigerung auf der Zeitachse. In dieser Phase gibt es über eine lange Zeit bestenfalls kurzzeitige Dellen, die aber nichts mit einer veränderten Kapazitätslage zu tun haben, sondern mit Druck- oder Viskositätsschwankungen erklärbar sind. Erst, wenn die Kurve stark steigt, kommt man in den funktionsrelevanten Bereich der Information.
Es ist deshalb zur Systemüberwachung vorteilhafter, das Signal sozusagen sensorintern zu halten und erst, wenn notwendige Aktionen erkennbar werden, entsprechende Informationen weiterzuleiten. Dazu gehört bei Filtern unbedingt eine Vorwarnung, welche sich bei Hinterlegung statistischer Standzeiterfahrungswerte auch als beginnender Countdown zur Restlaufzeit ausgeben ließe. Essentiell für die Filterüberwachung ist natürlich auch die Unterdrückung des temperaturabhängigen Viskositätseinflusses. Die Überwachung darf erst scharf werden, wenn Betriebstemperatur ansteht. Es würde also erst der wirklich wichtige Informationsabschnitt in den Fokus der Systemüberwachung gestellt, unwichtige Abschnitte behält der Sensor für sich.
