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Integriertes Condition Management

12.12.2011 -

Integriertes Condition Management. 50 % der Aufwendungen für vorbeugende Wartung sind überflüssig / Es ist Zeit zum Umdenken. Asset-Management liegt in der Prozessautomatisierung im Trend. Als ein Teil des Ganzen trägt das Condition-Management dazu bei, Produktionsprozesse zu verbessern. Mit seiner Hilfe können Anwender den Wandel von der vorbeugenden Wartung zur vorausschauenden Wartung vollziehen und dadurch ungeplante Stillstände minimieren, ihr Investment schützen und die Sicherheit der Anlagen erhöhen.

Das Condition-Management ist ein wichtiges Werkzeug des Asset-Managements, um Produktionsprozesse hinsichtlich Anlagenbetrieb, Auslastung, Qualität, Quantität und Reproduzierbarkeit zu optimieren. Entscheidend dabei ist, zukünftige Anforderungen und Trends unterschiedlicher Branchen sowie regionale Unterschiede zu erkennen. Teil dieses Prozesses ist die Entwicklung und der Aufbau von Kompetenz der Lieferanten in den einzelnen Industriesegmenten, bei Gesamtlösungen, Teillösungen, aber auch einzelnen Komponenten und im Support. Siemens erfüllt mit seinem Produktportfolio und seinem weltweiten Netzwerk an Spezialisten all diese Bedingungen.

Die Optimierungsmaßnahmen hängen u.a. vom Applikations- und Lösungs-Knowhow des Anbieters ab. Dazu gehören Planungskompetenzen und Auswahl der optimalen Messgrößen, Technologien und Produkte/Lösungen. Zunehmend wichtiger werden hierbei intelligente Diagnoseinformationen, das Condition-Monitoring und dessen Interpretation, die auf den Erfahrungen aus dem Condition-Management basiert. Ebenso gilt es Statusmeldungen oder interne Algorithmen für den Anwender als verständliche Informationen und Diagnosefunktionen mit intelligenten Definitionen und Interpretationen aufzubereiten.

1001 Möglichkeiten intelligenter Technik

Condition-Management beinhaltet Maßnahmen zur Verlängerung der Instandhaltungszyklen von Maschinen, Anlagen und ihren Komponenten sowie deren Optimierung. Ziel ist u.a. der wartungsfreie oder selbstüberwachende bzw. wartungsauslösende Betrieb. So lassen sich beispielsweise Probleme aufgrund von Verschmutzungen durch den Einsatz von berührungslosen Messsystemen reduzieren, z. B. durch den Einsatz von Clamp-on Ultraschall- Durchflussmessungen. Des Weiteren kann man zusätzliche Prozessinformationen dazu nutzen, aktive Reinigungsvorgänge der Komponenten zu starten (Echo Amplitude zur Steuerung von Spülsystemen).

Ausgewaschene Ventile, defekte Dichtungen und Leckagen sind die häufigsten Fehlerursachen bei Pumpen. Geräte von Siemens, wie das Diagnosesystem Sitrans DA400 zur kontinuierlichen Zustandsüberwachung erkennen beides frühzeitig und helfen ungeplante Stillstandzeiten zu reduzieren. Ebenso verfügen der Stellungsregler Sipart PS2, der Radarfüllstandmesser Sitrans LR 250, der kapazitive Grenzwertgeber Pointek CLS 300 und der Drucksensor Sitrans P DS III über intelligente, erweiterte Diagnosefunktionen. Mit 18 anwendungsspezifischen Diagnosefunktionen führt der Stellungsregler die Liste der diagnosefähigen Geräte an. So spürt er z. B. schwer gängige Armaturen, pneumatische Leckagen, verstopfte Rohrleitungen sowie Anbackungen an Ventilsitz und -kegel auf. Mit Hilfe des Partial- Stroke-Tests (PST) detektiert das Gerät Anbackungen, Verkrustungen oder Korrosion und entfernt sie, auch an Auf- Zu- und Sicherheitsabsperrventilen. So lässt sich durch den PST der Sicherheitslevel (SIL) erhöhen. Der Radarfüllstandsensor meldet Verkrustungen auf der Antenne, die bei Bedarf mit einer Selbstreinigungsvorrichtung während des Betriebs beseitigt werden können. Der kapazitive Grenzwertgeber ist in der Lage zwischen Messwertabweichungen durch Anbackungen oder Korrosion zu unterscheiden. Der Drucksensor gibt Auskunft über Dauer, Häufigkeit und Ausmaß von Grenzwertüberschreitungen und informiert über die Qualität der Prozesse. Anhand der Messwertüberschreitungen kann der Anwender den Zustand des Messumformers und des gesamten Prozesses bestimmen.

Mögliche Einsatzgebiete von Condition-Monitoring könnten in der Zukunft Lager, Antriebe, Leckageerkennung, Kompressoren oder andere Pumpen sein.

Innovative Lösungen tragen dazu bei, die vorhandenen Optimierungspotentiale noch besser auszuschöpfen, wie:

  • akustische Diagnosesysteme zur Pumpen- und Ventilüberwachung, Detektion von Partikeln im Gasstrom sowie Leckageerkennung
  • Schaumdetektion in Prozessbehältern durch Auswertung von Reflektionssignaldämpfung von Radar und Ultraschall- Füllstandmesssystemen
  • Signaldämpfung an Durchflusssensoren durch Anbackungen in Durchflussleitungen
  • Abweichungen bei der Ventilinitialisierung (Partial-Stroke- Test) durch Anbackungen am Ventilsitz, Ventilverschleiß und Leckage in der Luftversorgung bzw. Ventilmembran

Zusätzliches Optimierungspotential erschließt die Überwachung von möglichen Fehlerquellen bzw. Zuständen wie interne Elektronik, Energieversorgung, Umgebungstemperatur sowie Kurzschluss oder Unterbrechung der Kommunikation. Abweichungen in den Applikationen und Schnittstellen können sich genauso wie Verschmutzungen, Anbackungen und Erosion oder Korrosion negativ auswirken. Ebenso sind die Prozessbedingungen oftmals inkompatibel mit dem Messprinzip. Die Überwachung muss drei Kriterien erfüllen:

  • Die NE107 hat höchste Priorität
  • Sie muss sehr zuverlässig sein
  • Sie muss vorhandene Sensorinformationen nutzen

Vorteile der Integration

Das im Prozessleitsystem Simatic PCS7 integrierte Asset-Management stellt durchgängige Instandhaltungsinformationen und -funktionen bereit und trägt dazu bei den Total Cost of Ownership zu senken. Der Asset-Management-Baustein wird als branchenneutrales Softwarepaket nahtlos in das Prozessleitsystem integriert. Da das Asset- Management die systemeigenen Hardware- und Softwarekomponenten von Engineering- und Operator-System nutzt, fallen keine zusätzlichen Mehrkosten für Hardware oder Software an. Der Anlagenfahrer kann über das Operator-System alle prozessrelevanten Informationen abrufen und gezielt in den Prozess eingreifen. Systemschnittstelle für den Instandhalter ist die auf dem Engineering-System basierende Wartungsstation. Über sie kann er auf die gesamte Hardware-Struktur des Prozessleitsystems zugreifen, sich um Diagnosemeldungen kümmern und Wartungsanforderungen bearbeiten. Die Selbstüberwachung der Feldgeräte ist einfach in der Bedienung, unabhängig vom Einbauort und den Einsatzbedingungen, ist sehr zuverlässig und lässt sich schnell in Betrieb nehmen. Da die intelligente Funktion vorhandene Informationen des Sensors bzw. Aktors nutzt und keine zusätzlichen Geräte benötigt werden, fallen nur geringe Mehrkosten an. Im Gegenzug erhält der Kunde echten Mehrwert zum kleinen Preis.

Erweiterte Asset-Management- Funktionen steigern die Verfügbarkeit des Prozessleitsystems und der gesamten Anlage. Mit dem integrierten Plant-Asset-Management-System (PAMS) von Siemens lassen sich zahlreiche Echtzeitfunktionen online realisieren: Überwachung der Komponenten, Benachrichtigung bei Änderung des aktuellen Status, Anzeige der Diagnoseinformationen, Erzeugung von Wartungsanfragen und Verfolgung von Wartungsmaßnahmen.

Alle Assets verfügen über eine einheitliche Visualisierung (Symbole, Standardbedienbilder). Zudem lassen sich die Diagnosebilder für das Asset- Management innerhalb kürzester Zeit automatisch aus den Konfigurationsdaten erstellen. Ein pfiffiges Feature, das viel Zeit spart, weil die Bilder nicht mehr einzeln programmiert werden müssen.

Vorausschauende Wartung minimiert Kosten

Die vorausschauende Wartung minimiert Folgekosten und damit den Total Cost of Ownership, reduziert Produktionsausfälle und vermeidet unerwartete Modifikationen zur weiteren Optimierung.

Die Kernaufgaben des Condition- Managements zur Effektivitätssteigerung sind:

  • ungeplante Anlagenstillstände minimieren
  • Qualität und Quantität verbessern
  • Produktionseffektivität und Reproduzierbarkeit steigern
  • Ausrüstung und Komponenten schützen
  • Sicherheit erhöhen
  • nicht sinnvolle vorbeugende Instandhaltung reduzieren

Mit einem Wechsel von reaktiven, vorbeugenden (preventive) Instandhaltungsmaßnahmen zu vorausschauenden (predictive) Strategien, wie er mit Condition-Management realisiert werden kann, lassen sich die Geschäftsergebnisse deutlich verbessern. Denn bis zu 50 % der Aufwendungen für vorbeugende Wartung sind überflüssig. Diese Kosten können bis zu 20 % der gesamten Instandhaltungskosten ausmachen. Diese Zahlen sprechen eindeutig dafür, dass die Zeit für einen Paradigmenwechsel in der Instandhaltung reif ist.

Condition-Monitoring/-Management

  • Teile des Asset-Managements. Das Condition-Monitoring erfasst regelmäßig aussagefähige Daten und Informationen des Maschinenzustandes (Maschinen, Anlagen und ihrer Komponenten). Der Fokus liegt auf: Abrasion, Abnutzung und Verschmutzungen. Das Gerät soll seinen aktuellen Zustand rechtzeitig vor seinem Ausfall melden.
  • unterstützt die „zustandsbasierte“, sprich „vorausschauende Wartung“
  • Ziel ist es, kontinuierlich Zustandsdaten der Assets zur Verfügung zu stellen
  • Das Condition-Management sammelt die Daten und Informationen, koordiniert diese, erstellt Aktionsabläufe und verwaltet die Daten.

Instandhaltung

Die Kombination aller technischen, administrativen und geschäftsführenden Aktionen während des Lebenszyklus eines Gegenstandes um ihn zu erhalten oder ihn wieder in einen solchen Zustand zu versetzen, der es ermöglicht seine ursprüngliche Aufgabe weiter auszuüben.

Diagnose

  • Identifizierung von Fehlern der Assets (Maschinen, Anlagen und ihre Komponenten)
  • Fehler lokalisieren/Fehlerursachen evaluieren
  • Protokoll der einzelnen Fehler und Fehlerursachen

Asset

  • Anlagenkomponenten: Apparaturen, Kessel, Maschinen, Rohrleitungen und Instrumente zur Prozesskontrolle
  • Nicht berücksichtigt wird Infrastruktur, die nicht die Produktionsanlagen betrifft: Gebäude, Straßen, Gleise…
  • Plant-Asset-Management
  • umfasst einen „Gesundheitscheck“ aller Assets, Condition-Monitoring, Diagnosefunktionen mit den dazugehörigen Entscheidungshilfen. Zudem trifft das System eine Vorhersage über die verbleibende Lebenszeit und schlägt dem Anwender Wartungsmaßnahmen vor.

Autor:
Rolf Panzke, Director Industry
Marketing Chemie HPI O&G.
Siemens Industry Automation,
Sensors and Communication,
Karlsruhe


Kontakt:
Karin Kaljumäe
Siemens AG, SIS GO GIO DS G O2, Fürth
Fax: 0911/9783282
karin.kaljumae@siemens.com
www.siemens.com

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