Wirtschaftliche und zuverlässige Zustandsüberwachung - WiZuBe

Ungeplante Instandsetzungsmaßnahmen machen derzeit einen Anteil von etwa 15 % der gesamten Lebenszykluskosten einer Werkzeugmaschine aus [NEUG14]. Die Folgekosten durch Stillstandzeiten sind dabei in der Regel noch deutlich höher [THYS07]. Daraus lässt sich eine erhebliche wirtschaftliche Problemstellung für die Produktionstechnik ableiten. Alternativ werden Maschinenkomponenten präventiv in festen, geplanten Zyklen ersetzt [HODA09]. In diesem Fall werden oftmals unbeschädigte Komponenten ersetzt. Auch dies geht mit wirtschaftlichen Schäden einher. Optimal wäre eine planbare, am tatsächlichen Verschleiß der Komponenten orientierte Instandhaltungsstrategie. Zustandsüberwachungssysteme können hier einen wichtigen Beitrag leisten, indem sie den Maschinen- und Maschinenkomponentenzustand erfassen und Aufschluss über die jeweilige Restlebensdauer geben. Auf Basis dieser Informationen können sich Instandhaltungsabläufe wirtschaftlich sinnvoll geplant werden. Sie bedienen sich verschiedener Datenquellen (steuerungsinterne Sensorik sowie zusätzliche periphere Sensorik). In der Vergangenheit wurden unterschiedlichste Auswertungsmethoden verwendet, um aus den Eingangssignalen zur Zustandsüberwachung geeignete Merkmale zu extrahieren [ABEL10]. Entwickelte Systeme sind in der Regel Einzellösungen, die aufwendig parametriert werden müssen und nur spezielle Systeme überwachen können. Aufgrund der Spezifität der einzelnen Lösungen hat ein Transfer von Ergebnissen aus der Wissenschaft in die breite technische Umsetzung in den meisten Fällen noch nicht stattgefunden. Diese technische Problemstellung ist nach wie vor ungelöst, allgemein verlässliche und praxistaugliche Systeme sind kommerziell nicht verfügbar [ABEL10, LEE06]. Eine weitere technische Problemstellung betrifft die Datenverarbeitung- und Speicherung bei der Nutzung von Überwachungssystemen im industriellen Umfeld. Oftmals fehlt nach wie vor ein Konzept zur intelligenten Signalauswertung und zur Extraktion geeigneter Kennwerte und Merkmale zur Zustandsüberwachung. Darüber hinaus fallen bei der Speicherung, abhängig von Abtastrate und Anzahl aufgezeichneter Sensordaten, teilweise erhebliche Datenmengen an. Tatsächlich nimmt das Datenaufkommen oft schneller als die zur Verfügung stehenden Speicherkapazität zu [MÜLL15]. Es werden daher Systeme benötigt, die einerseits relevante Informationen aus einer Vielzahl aufgezeichneter Daten extrahieren können und die andererseits in der Lage sind, die zu speichernden Daten durch Kompressionsalgorithmen auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Der alternative Ansatz, steigendem Speicherbedarf durch eine fortwährende Anpassung der Speicherhardware zu begegnen, ist teuer und führt damit zu neuen wirtschaftlichen Problemstellungen.