In modernen Unternehmen können selbst kurze Maschinenausfälle erhebliche Folgen für Produktionsabläufe, Liefertermine und Ausgaben haben. Um Störungen frühzeitig zu erkennen und ungeplante Stillstände zu vermeiden, setzen immer mehr Betriebe auf Condition Monitoring. Dabei überwachen intelligente Sensoren und moderne Technologien des Industrial Internet of Things (IIoT) kontinuierlich Maschinen und Anlagen. So lassen sich potenzielle Defekte identifizieren, bevor sie zu kostspieligen Ausfällen führen.
Was Condition Monitoring genau bedeutet, wie die Zustandsüberwachung funktioniert und welche Vorteile sie für Ihr Unternehmen bietet, erfahren Sie in diesem Beitrag.
Unter Condition Monitoring (CM) versteht man die permanente Überwachung von Maschinen und Anlagen in Unternehmen anhand von Sensordaten.
Das Prinzip kommt in zahlreichen Branchen und einer Vielzahl von Anlagen zum Einsatz, z.B bei Motoren, Pumpen und Produktionssystemen.
Die Kernelemente von Condition Monitoring sind Datenerfassung, Datenverarbeitung, Zustandsanalyse und Diagnose-Erstellung für Geräte.
Ein Condition-Monitoring-System wertet die Daten an zentraler Stelle aus, sodass Probleme bei einzelnen Maschinen sofort identifiziert und behoben werden können.
Condition Monitoring ist eine Vorbedingung von Predictive Maintenance, es liefert die Datengrundlage dafür.
Sie können ältere Maschinen in Ihrem Unternehmen mit Modulen nachrüsten und fit für Condition Monitoring und somit die Anforderungen der Industrie 4.0 machen.
Internet of Things: Alles aus einer Hand
Durch die intelligente Vernetzung von Maschinen und Gegenständen werden unter anderem Produktion und Logistik effizienter gestaltet. So sparen Sie wichtige Ressourcen und erweitern Ihre Geschäftsmodelle.
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Condition Monitoring (CM) bezeichnet die kontinuierliche Überwachung des Zustands von Maschinen und Anlagen anhand von Sensordaten. Sensoren erfassen hierbei wichtige Betriebsparameter wie Schwingungen, Temperaturen, Drehzahlen, Druckwerte und Stromaufnahmen. Die gewonnenen Daten werden zentral ausgewertet, um Verschleiß, Anomalien und drohende Defekte frühzeitig zu erkennen. Die generellen Bestimmungen zur Umsetzung von Condition Monitoring sind in der ISO-Norm 17359 festgehalten.
Zum Einsatz kommt Condition Monitoring in zahlreichen Branchen und Anwendungen, beispielsweise bei Motoren, Pumpen, Kompressoren, Förderanlagen und komplexen Produktionssystemen. Dadurch erhalten Wartungs- und Instandhaltungsteams jederzeit Informationen über den aktuellen Zustand ihrer Anlagen – standortübergreifend und in Echtzeit.
Erkennt das CM-System ungewöhnliche Veränderungen, gibt es automatisch eine Warnung aus. Dann können verantwortliche Personen erforderliche Maßnahmen frühzeitig einleiten, bevor es zu Stillständen oder Ausfällen kommt.
Die Kernelemente von Condition Monitoring sind:
Datenerfassung: Sensoren erfassen kontinuierlich relevante Maschinen- und Prozessdaten.
Datenverarbeitung: Die Rohdaten werden gefiltert, strukturiert und für die Analyse aufbereitet.
Zustandsanalyse: Abweichungen, Trends und Auffälligkeiten werden erkannt und bewertet.
Diagnose: Die Ursache eines Problems wird identifiziert, beispielsweise Verschleiß oder Fehlfunktionen.
Alarmierung: Wenn die Daten auf akute oder bald zu erwartende Probleme hinweisen, erfolgt ein Warnhinweis.
Wartung: Zuständige Mitarbeiter:innen führen Wartungen oder Reparaturen durch, noch bevor es zu einem Ausfall der Maschine oder Anlage kommt.
Das Prinzip von Condition Monitoring
Condition Monitoring schafft damit die Grundlage für eine zustandsorientierte und zunehmend vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance). Dadurch reduzieren sich Ausfallzeiten und die Verfügbarkeit von Maschinen verbessert sich.
Je nach Maschine, Anwendungsbereich und möglichem Fehlerbild kommen unterschiedliche Verfahren des Condition Monitoring zum Einsatz. Ziel ist dabei immer, den technischen Zustand einer Anlage kontinuierlich zu überwachen, um frühzeitig auf Abweichungen reagieren zu können.
Die wichtigsten Verfahren und Techniken von Condition Monitoring umfassen:
Schwingungsanalyse (Vibrationsmessung)
Die Schwingungsanalyse zählt zu den wichtigsten Verfahren im Condition Monitoring. Sensoren messen die Vibrationen von rotierenden Komponenten wie Motoren, Lagern, Pumpen und Getrieben. Veränderungen im Schwingungsverhalten können auf Unwuchten, Fehlausrichtungen, Lagerdefekte oder Verschleiß hinweisen.
Temperaturüberwachung und Thermografie
Überhitzungen sind häufig ein frühes Anzeichen für technische Probleme. Durch das kontinuierliche Messen von Temperaturen oder den Einsatz von Wärmebildkameras lassen sich beispielsweise defekte Lager, überlastete Motoren oder fehlerhafte elektrische Verbindungen erkennen.
Ölanalyse
Bei Maschinen mit Schmierstoffen liefert die Analyse von Öl und Schmiermitteln wichtige Informationen über den Anlagenzustand. Metallpartikel, Verunreinigungen oder Veränderungen der Ölqualität können auf Verschleiß bzw. Schäden an Bauteilen hinweisen.
Ultraschallüberwachung
Ultraschallsensoren erfassen hochfrequente Geräusche, die für das menschliche Ohr nicht hörbar sind. Mit dieser Methode lassen sich unter anderem Druckluftleckagen, beginnende Lagerschäden oder Blasenbildung in Flüssigkeiten, die durch Pumpen fließen, frühzeitig erkennen.
Strom- und Leistungsanalyse
Die Überwachung von Stromaufnahme, Spannung und Energieverbrauch ermöglicht Rückschlüsse auf den Zustand elektrischer Anlagen und Antriebe. Auffällige Veränderungen können auf Überlastungen, Defekte oder eine nachlassende Effizienz hinweisen.
Druck- und Durchflussüberwachung
In hydraulischen und pneumatischen Systemen benötigen Druck- und Durchflusswerte eine kontinuierliche Kontrolle. Abweichungen können auf Leckagen, Verstopfungen oder Verschleiß von Komponenten hindeuten.
Akustische Überwachung
Mikrofone und spezielle Sensoren analysieren Geräusche von Maschinen. Veränderte Klangmuster können auf mechanische Probleme, lockere Bauteile oder Schäden an beweglichen Komponenten hinweisen.
Zustandsüberwachung mit IoT-Sensoren
Moderne Lösungen des Industrial Internet of Things (IIoT) bilden die Grundlage für Condition Monitoring. Erst die IIoT-Sensorik ermöglicht die Kombination verschiedener der genannten Messverfahren in einer zentralen Plattform. Dieses Condition-Monitoring-Tool wertet die gesammelten Daten in Echtzeit aus und kann automatisierte Warnungen oder Wartungsempfehlungen auslösen.
Condition Monitoring hilft, durch eine konstante Überwachung der Maschinen Kosten zu sparen.
Woraus bestehen Condition-Monitoring-Systeme?
Ein modernes Condition-Monitoring-System besteht in der Regel aus vier zentralen Komponenten: Sensoren, Datenerfassungssysteme, Gateways sowie Analyse- bzw. Monitoring-Software. Gemeinsam erfassen, übertragen und analysieren sie Maschinendaten in Echtzeit.
Sensoren: Sensoren bilden die Grundlage jeder Condition-Monitoring-Lösung. Sie messen kontinuierlich den Zustand einzelner Maschinenkomponenten.
Edge-Geräte und Datenerfassungssysteme: Zwischen Sensoren und IT-Systemen kommen häufig sogenannte Edge-Computing-Geräte oder Datenerfassungsgeräte am Rand des Unternehmensnetzwerks zum Einsatz. Sie entlasten die Bandbreite und sorgen für niedrige Latenzen.
IoT-Gateways:IoT-Gateways fungieren als Bindeglied zwischen der Produktionsanlage und dem zentralem Monitoring-System, das sich auf einem zentralen Unternehmensserver oder in der Cloud befindet.
Monitoring-Plattformen und Analyse-Software: Die Software ist das Zentrum des gesamten Condition-Monitoring-Systems und steht entweder On-Premises oder in der Cloud zur Verfügung. Sie wertet die gesammelten und aufbereiteten Daten aus. Auf dieser Grundlage können Mitarbeiter:innen bei Bedarf sofort reagieren.
Der Wandel zur Industrie 4.0 hat eine Vielzahl neuer Möglichkeiten geschaffen. IIoT-Überwachung, Automatisierung und Robotik können dazu beitragen, Herausforderungen in der Fertigung zu bewältigen. Doch der rasante Wandel birgt die Gefahr, dass Unternehmen aufgrund veralteter Technik nicht mehr mithalten können. Condition Monitoring beugt dieser Gefahr vor.
CM spielt gerade bei älteren Maschinen eine wichtige Rolle, um drohende Ausfälle frühzeitig zu erkennen. Sollte Ihre Firma über einen älteren Maschinenpark verfügen, können Sie diesen relativ einfach nachrüsten. Dadurch finden Sie rasch Anschluss an Unternehmen, die bereits mit IIoT-Technologie arbeiten – und bleiben wettbewerbsfähig. Expert:innen bezeichnen die Nachrüstung älterer Maschinen als Retrofitting.
Vorteile von Retrofitting
Die Nachrüstung alter Anlagen mit IIoT-Technologie für Condition Monitoring stellt sicher, dass die Maschinentechnik in einer Welt der zunehmend vernetzten Fabriken nicht zurückbleibt. Hohe Investitionen in neue Maschinen entfallen, da IIoT-Nachrüstsätze zunehmend verfügbar sind.
Gateways können die bestehende Infrastruktur zur Datenerfassung optimieren. Sie senden Betriebsdaten von Sensoren kabellos an Ihre Cloud und/oder an Ihre Condition-Monitoring-Software.
Die Verbindung Ihrer Anlage mit dem Internet hat einen weiteren Vorteil: Sie können mit automatischen Cloud-Back-ups sicherstellen, dass Daten über die Maschinenleistung stets erhalten bleiben – selbst bei einem Stromausfall, einem Cyberangriff oder einem ähnlichen Ereignis.
Optimierte Datenverfügbarkeit dank Retrofitting
Wenn Sie ältere Maschinen fit für das Industrial Internet of Things machen, profitieren Sie von der verbesserten Verfügbarkeit Ihrer Maschinendaten. Sie können beispielsweise manuelle Messgeräte mit IIoT-Sensoren ergänzen. Diese übermitteln die Gerätedaten dann direkt an Ihre CM-Software.
Die Daten manueller, noch nicht vernetzter Geräte können auch für die Prozessoptimierung nützlich sein. Fabrikmanager:innen oder KI-Algorithmen können die Informationen analysieren, die zu den Maschinen in der gesamten Anlage vorliegen. Die Erkenntnisse dieser Analyse helfen bei der Optimierung von Arbeitsabläufen.
Außerdem geben die Daten Auskunft darüber, welche Bereiche Ihrer Fertigungsanlage für Ihre Beschäftigten tendenziell unangenehmer sind als andere: heißer, feuchter oder mit weniger effektiver Beleuchtung. Anhand dieser Informationen können Sie Änderungen vornehmen und dadurch das Wohlbefinden Ihrer Mitarbeiter:innen verbessern.
Eine praktische Lösung zum nachträglichen Umrüsten ist beispielsweise Vodafone Modbus Cloud Connect. Hierbei erhalten Sie All-in-one-Module, mit denen Sie Ihre Anlagen per sogenanntem Plug and Work einsatzbereit für die Cloud machen können – Sie können also Ihre Geräte ohne lange Einrichtung direkt im IIoT nutzen und in Ihr Condition Monitoring einbinden.
Vodafone Modbus Cloud Connect
Das All-in-One-Produkt für eine direkte Verbindung von Modbus-RTU-Geräten über LPWA (NB-IoT & LTE-M) in die Cloud.
Einfache Installation & Inbetriebnahme
Einfaches IoT-Upgrade von Bestandsgeräten (Retrofit)
Einfache, autarke Datenkommunikation über Narrowband-IoT & LTE-M
Einfacher und gesicherter Betrieb über den Lebenszeitraum
Vorteile und Einsatzbereiche von Condition Monitoring
Der größte Vorteil von CM ist der proaktive Charakter. Er kann für Ihr Unternehmen einen echten Fortschritt bedeuten. Darüber hinaus ergeben sich unter anderem folgende Vorteile:
Weniger ungeplante Ausfälle: Sie erkennen Verschleiß und technische Störungen, bevor sie zu einem Maschinenstillstand führen. Dadurch können Sie ungeplante Produktionsunterbrechungen vermeiden.
Höhere Anlagenverfügbarkeit: Dank der reduzierten Ausfälle stehen Ihre Maschinen länger für die Produktion zur Verfügung, liefern also mehr Output.
Reduzierte Wartungskosten: Sie können Ihre Anlagen bedarfsgerecht warten statt in starren Intervallen (und dadurch teilweise unnötig). Das senkt Material-, Personal- und Reparaturkosten.
Längere Lebensdauer von Maschinen: Frühzeitig erkannte Defekte verhindern Folgeschäden an Komponenten und tragen dazu bei, die Nutzungsdauer von Anlagen zu verlängern.
Höhere Produktivität: Stabile Produktionsprozesse und kürzere Stillstandzeiten sorgen für eine bessere Auslastung von Maschinen und Personal.
Mehr Transparenz in Echtzeit: Als Unternehmen erhalten Sie kontinuierlich Einblicke in den Zustand Ihrer Maschinen und können dadurch fundierte Entscheidungen treffen.
Schnellere Fehlerdiagnose: Durch die Analyse von Sensordaten lassen sich Ursachen für Störungen schneller identifizieren und beheben.
Verbesserte Arbeitssicherheit: Frühzeitig erkannte technische Probleme reduzieren das Risiko von Maschinenschäden und sicherheitsrelevanten Vorfällen.
Planungs- und Investitionssicherheit: Sie können Wartungen, Ersatzteilbeschaffung und Instandhaltungsmaßnahmen langfristiger und zuverlässiger planen.
Condition Monitoring kommt vor allem dort zum Einsatz, wo Ausfälle von Maschinen hohe Kosten oder Produktionsunterbrechungen verursachen können. Beispiele dafür sind:
Pumpen: Überwachung von Lagern, Dichtungen, Vibrationen und Durchflusswerten
Kompressoren: Erkennung von Verschleiß, Leckagen, Druckabweichungen und Überhitzung
Elektromotoren: Kontrolle von Temperatur, Schwingungen, Stromaufnahme und Drehzahl
Turbinen: Früherkennung von Unwuchten, Materialermüdung und Lagerschäden
Werkzeugmaschinen: Überwachung von Spindeln, Achsen, Lagern und Bearbeitungsprozessen
Getriebe: Analyse von Schwingungen, Geräuschen und Schmierstoffzustand
Förderanlagen: Überwachung von Antrieben, Rollen, Lagern und Förderbändern
Hydraulik- und Pneumatik-Anlagen: Kontrolle von Druck, Durchfluss und Leckagen
Lüfter und Ventilatoren: Erkennung von Unwuchten, Verschmutzungen und Verschleiß
Produktions- und Prozessanlagen: Ganzheitliche Überwachung kritischer Maschinen und Fertigungslinien
Übrigens: Condition Monitoring liefert die Datenbasis für vorausschauende Wartungskonzepte, die Ausfälle prognostizieren können. Es bildet damit also die Grundlage für Predictive Maintenance – mehr zu den Unterschieden zwischen beiden Konzepten erfahren Sie im folgenden Abschnitt.
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Condition Monitoring und Predictive Maintenance: Der Unterschied
Im Zusammenhang mit der Industrie 4.0 fallen die Begriffe „Condition Monitoring“ und „Predictive Maintenance“ oft in einem Atemzug. Beide Konzepte bauen aufeinander auf, verfolgen jedoch unterschiedliche Ziele.
Condition Monitoring überwacht den aktuellen Zustand einer Maschine. Sensoren erfassen kontinuierlich Daten wie Vibrationen, Temperaturen, Druckwerte oder Stromaufnahme. Die zugehörige Software analysiert diese Informationen in Echtzeit und meldet Auffälligkeiten sofort. Die zentrale Frage lautet: „Wie geht es meiner Maschine aktuell?“
Predictive Maintenance geht einen entscheidenden Schritt weiter. Hier werden die beim Condition Monitoring gesammelten Daten mit historischen Informationen und Algorithmen kombiniert, um sie dann (teilweise mit KI-Modellen) auszuwerten, um zukünftige Ereignisse vorherzusagen. Die zentrale Frage lautet: „Wann wird meine Maschine voraussichtlich ein Problem bekommen?“
Condition Monitoring erkennt also, was gerade passiert, während Predictive Maintenance prognostiziert, was als Nächstes passieren wird.
Ein Beispiel: Condition Monitoring meldet einen zunehmenden Lagerverschleiß in einer Maschine. Daraus kann Predictive Maintenance ableiten, dass das Lager mit hoher Wahrscheinlichkeit innerhalb der nächsten Betriebsstunden oder Wochen ausfallen wird. Dadurch lassen sich Wartungsarbeiten gezielt planen, bevor es überhaupt zu einer Störung kommt.
Mehr zum Thema erfahren Sie in unserem separaten Artikel zu Predictive Maintenance hier im V-Hub.
Unser Fazit: Condition Monitoring sorgt für die Zukunftsfähigkeit Ihres Unternehmens
Mit Condition Monitoring überwachen Sie Ihre Maschinen durchgängig und in Echtzeit. Anstatt erst auf Ausfälle zu reagieren, behalten Sie den tatsächlichen Zustand Ihrer Anlagen jederzeit im Blick. Sie erkennen also Verschleiß, Anomalien und technische Probleme frühzeitig, bevor sie zu kostspieligen Produktionsunterbrechungen führen. Das reduziert ungeplante Stillstände und erhöht die Verfügbarkeit Ihrer Anlagen.
Gleichzeitig unterstützt Sie Condition Monitoring dabei, Ihre Wartungsprozesse effizienter zu gestalten. Durch die kontinuierliche Erfassung und Analyse von Betriebsdaten lassen sich Wartungsmaßnahmen gezielt planen und Ressourcen optimal einsetzen. Das senkt Instandhaltungskosten und verlängert die Lebensdauer von Maschinen und Anlagen.
Darüber hinaus bildet Condition Monitoring die Grundlage für Strategien der Industrie 4.0 und Predictive Maintenance. Als Unternehmen schaffen Sie damit die notwendigen Voraussetzungen, um Ihre Produktionsprozesse weiter zu digitalisieren und zukünftig noch präzisere Vorhersagen über den Zustand Ihrer Anlagen zu treffen.
Wenn Sie heute in intelligente Zustandsüberwachung investieren, stärken Sie langfristig Ihre Wettbewerbsfähigkeit. Condition Monitoring ist damit weit mehr als eine Wartungsmethode – es ist ein wichtiger Baustein für die Zukunftsfähigkeit Ihres Unternehmens.
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Durch die intelligente Vernetzung von Maschinen und Gegenständen werden unter anderem Produktion und Logistik effizienter gestaltet. So sparen Sie wichtige Ressourcen und erweitern Ihre Geschäftsmodelle.
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Condition Monitoring: Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Condition Monitoring (Zustandsüberwachung) bezeichnet die kontinuierliche oder regelmäßige Überwachung von Maschinen und Anlagen während des Betriebs. Mithilfe von Sensoren und Messsystemen werden beispielsweise Schwingungen, Temperaturen oder Druckwerte erfasst, um Verschleiß und Störungen frühzeitig zu erkennen und Ausfälle zu vermeiden.
Zu den wichtigsten Verfahren gehören:
Schwingungs- und Vibrationsanalyse
Temperaturüberwachung und Thermografie
Ölanalyse und Schmierstoffüberwachung
Ultraschallmessung
Strom- und Leistungsanalyse
Druck- und Durchflussüberwachung
Je nach Anlage werden diese Methoden einzeln oder kombiniert eingesetzt.
Die wichtigsten Normen sind:
ISO 17359: Allgemeine Leitlinien für Condition Monitoring und Maschinendiagnose
ISO 13374: Datenverarbeitung, Kommunikation und Darstellung von Zustandsdaten
ISO 13373: Schwingungsbasierte Zustandsüberwachung rotierender Maschinen
Diese Normen schaffen einen einheitlichen Rahmen für Überwachung, Datenauswertung und Diagnose.
Ein typischer Condition-Monitoring-Prozess umfasst vier Elemente:
Datenerfassung (Sensordaten sammeln)
Datenverarbeitung (Rohdaten aufbereiten)
Zustandsanalyse (Anomalien und Trends erkennen)
Diagnose (Ursachen von Fehlern bestimmen)
Zusammen ermöglichen diese Schritte eine vorausschauende und zustandsorientierte Instandhaltung und bilden die Grundlage für Predictive Maintenance.
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