ISO 17359: Zustandsüberwachung und Diagnose von Maschinen – Allgemeine Richtlinien

Zusammenfassung

ISO 17359 dient als übergeordnete Norm für den gesamten Bereich der Maschinenzustandsüberwachung. Sie bietet einen strukturierten Rahmen und einen strategischen Überblick für die Einrichtung und Verwaltung eines Zustandsüberwachungsprogramms. Anstatt spezifische Messtechniken zu beschreiben, beschreibt sie die wesentlichen Schritte, Überlegungen und Methoden, die für ein erfolgreiches Programm erforderlich sind – von der Planung über den Routinebetrieb bis hin zur Überprüfung. Sie ist der Ausgangspunkt, der auf andere, spezifischere Normen für einzelne Technologien verweist (wie Vibration, Ölanalyse oder Thermografie).

Inhaltsverzeichnis (Konzeptionelle Struktur)

Der Standard ist als Fahrplan für die Implementierung einer Zustandsüberwachungsstrategie strukturiert, die auf einem zyklischen Prozess mit sechs Schritten basiert:

1. 1. Schritt 1: Maschinenwissen und -informationen (Audit):

   Dieser grundlegende Schritt ist der strategische Kern des gesamten Zustandsüberwachungsprogramms. Er erfordert eine gründliche Prüfung, um die betriebskritischen Maschinen zu identifizieren, die daher überwacht werden müssen. Dazu gehört eine Risiko- und Kritikalitätsanalyse. Sobald kritische Maschinen identifiziert sind, erfordert der Standard eine eingehende Analyse, um alle relevanten Informationen zu sammeln, einschließlich Konstruktionsspezifikationen, Betriebsparametern, Wartungshistorie und vor allem eine detaillierte Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA)Die FMEA ist ein systematischer Prozess, der alle möglichen Ausfallarten einer Maschine oder ihrer Komponenten identifiziert. Ziel ist es, für jede Ausfallart (z. B. „Lagerabplatzung“, „Wellenunwucht“) die möglichen Ursachen, Symptome oder Auswirkungen (z. B. „erzeugt hochfrequente Stöße“, „verursacht hohe 1X-Vibrationen“) und die Folgen des Ausfalls zu verstehen. Das Ergebnis dieses Schrittes ist eine Liste der Ausfallarten für jede kritische Maschine, die direkt in den nächsten Prozessschritt einfließt.

2. 2. Schritt 2: Überwachungsstrategie auswählen:

   Dieser Schritt baut direkt auf den Erkenntnissen der FMEA aus Schritt 1 auf. Für jeden identifizierten Fehlermodus muss eine strategische Entscheidung über die effektivste und wirtschaftlichste Überwachungstechnologie zur Erkennung seines Auftretens getroffen werden. Die Norm betont, dass es keine Patentlösung gibt. Beispielsweise könnte die FMEA zeigen, dass ein primärer Fehlermodus für ein Getriebe Zahnverschleiß ist. Die Strategie hier wäre die Auswahl Ölanalyse (insbesondere die Verschleißpartikelanalyse) als primäre Überwachungstechnik, da sie Verschleißpartikel erkennen kann, lange bevor eine signifikante Schwingungsänderung auftritt. Für einen anderen Fehlermodus, wie z. B. Wellen Fehlausrichtung, wäre die Strategie, auszuwählen Schwingungsanalyse, da dies der direkteste Weg ist, die charakteristische 2X-Vibrationssignatur zu erkennen. Dieser Schritt umfasst eine sorgfältige Überprüfung aller verfügbaren CBM-Technologien – einschließlich Vibration, Thermografie, Akustik und Motorschaltkreisanalyse – und deren Zuordnung zu den in der FMEA identifizierten spezifischen Fehlersymptomen, um ein zielgerichtetes und effizientes Überwachungsprogramm zu gewährleisten.

3. 3. Schritt 3: Erstellen Sie das Überwachungsprogramm:

   Dies ist die taktische Planungsphase, in der die übergeordnete Strategie aus Schritt 2 in einen detaillierten, dokumentierten Aktionsplan umgesetzt wird. In diesem Schritt werden alle spezifischen Parameter definiert, die für ein wiederholbares und effektives Überwachungsprogramm erforderlich sind. Zu den wichtigsten Aktivitäten in dieser Phase gehören: Festlegen der genauen Messorte an jeder Maschine; Spezifizieren der zu messenden Parameter (z. B. RMS-Geschwindigkeit, Spitzenbeschleunigung, Temperatur, Verschleißpartikelkonzentration); Festlegen der Häufigkeit der Datenerfassung (z. B. monatlich für nicht kritische Maschinen, kontinuierlich für hochkritische Anlagen); und Einstellen der ersten Alarm- oder Warngrenzen. Die Norm bietet Anleitungen zum Einstellen dieser ersten Alarme basierend auf allgemeinen Industriestandards (wie ISO 10816), Herstellerempfehlungen oder einer prozentualen Änderung gegenüber einem Basiswert, der bei nachweislich einwandfreier Funktion der Maschine ermittelt wurde. Das Ergebnis dieses Schritts ist ein vollständiger, dokumentierter Überwachungsplan für jede Maschine.

4. 4. Schritt 4: Datenerfassung:

   Dieser Schritt betrifft die routinemäßige, physische Ausführung des in Schritt 3 entwickelten Überwachungsplans. Dabei wird ein Techniker oder ein automatisiertes System zur Maschine geschickt, um die angegebenen Daten in der vorgeschriebenen Häufigkeit zu erfassen. Die Norm legt großen Wert auf die Einhaltung standardisierter Verfahren in diesem Schritt, um Datenkonsistenz und Wiederholbarkeit zu gewährleisten. Dies bedeutet, die genauen Messverfahren für die gewählte Technologie zu befolgen, z. B. die Einhaltung von ISO 13373-1 zur Erfassung von Schwingungsdaten. Dabei muss sichergestellt werden, dass die Maschine bei jeder Messung unter vergleichbaren Bedingungen (Last, Geschwindigkeit) betrieben wird und dass die Daten korrekt gespeichert und mit allen relevanten Kontextinformationen (Datum, Uhrzeit, Maschinen-ID, Messpunkt-ID) gekennzeichnet werden, um in den nachfolgenden Schritten eine effektive Trendanalyse und Analyse zu ermöglichen.

5. 5. Schritt 5: Datenanalyse und Diagnose:

   In diesem Schritt werden die gesammelten Daten in aussagekräftige Informationen umgewandelt. Der Prozess beginnt mit der **Datenanalyse**, bei der die neu erfassten Daten mit den in Schritt 3 festgelegten Alarmgrenzen verglichen werden. Werden keine Grenzwerte überschritten, gilt der Maschinenzustand als normal. Wird ein Alarm ausgelöst, geht der Prozess zur **Diagnose** über. Dabei handelt es sich um eine eingehendere Untersuchung durch einen geschulten Analytiker, um die Ursache des Problems zu ermitteln. Dabei werden die Daten detailliert untersucht, beispielsweise die spezifischen Frequenzen und Muster in einem Schwingungsmuster. Spektrum oder die Untersuchung der Größe und Form von Partikeln in einer Ölprobe. Der Standard empfiehlt einen systematischen Diagnoseansatz, bei dem die beobachteten Datenmuster mit den in der FMEA (Schritt 1) identifizierten potenziellen Fehlermodi korreliert werden, um zu einer spezifischen und sicheren Diagnose des Fehlers zu gelangen.

6. 6. Schritt 6: Wartungsentscheidung und -maßnahme:

   Dies ist der letzte, entscheidende Schritt, in dem die Ergebnisse des Zustandsüberwachungsprogramms in konkrete Maßnahmen umgesetzt werden. Basierend auf der sicheren Diagnose aus Schritt 5 wird in dieser Phase eine strategische Wartungsentscheidung getroffen. Der Standard legt fest, dass diese Entscheidung nicht immer eine „sofortige Reparatur“ sein muss. Vielmehr handelt es sich um eine risikobasierte Beurteilung, die die Schwere des Fehlers, die betriebliche Kritikalität der Maschine und die Ressourcenverfügbarkeit berücksichtigt. Mögliche Maßnahmen reichen von einer einfachen Erhöhung der Überwachungsfrequenz bis hin zur Planung einer spezifischen Korrekturmaßnahme (z. B. einer Ausrichtung oder eines Lageraustauschs) für die nächste planmäßige Betriebsunterbrechung oder, in kritischen Fällen, der Empfehlung einer sofortigen Abschaltung der Maschine, um einen katastrophalen Ausfall zu verhindern. Mit diesem Schritt schließt sich der Kreis des CBM-Prozesses. Die Ergebnisse der Wartungsmaßnahme und der Nachweis, dass der Fehler behoben wurde, fließen dann in die Maschinenhistorie ein (Schritt 1), wodurch ein Kreislauf kontinuierlicher Verbesserung und Lernprozesse entsteht.

Schlüsselkonzepte

• Strategischer Rahmen: Bei diesem Standard geht es nicht um das „Was“ (z. B. „Messung der RMS-Geschwindigkeit“), sondern um das „Wie“ und „Warum“ der Einrichtung eines Programms. Er liefert die Geschäfts- und Entwicklungslogik für die Zustandsüberwachung.
• Technologieunabhängig: ISO 17359 ist nicht auf Vibrationen beschränkt. Es bietet einen Rahmen, der gleichermaßen auf ein Programm anwendbar ist, das auf Ölanalyse, Infrarot-Thermografie, Schallemission oder anderen Zustandsüberwachungstechnologien basiert.
• Die PF-Kurve: Die Philosophie des Standards ist eng mit dem Konzept der PF-Kurve verknüpft. Diese veranschaulicht, dass ein potenzieller Fehler (P) durch Zustandsüberwachung erkannt werden kann, lange bevor ein Funktionsfehler (F) auftritt, was eine geplante, proaktive Wartung ermöglicht.
• Integration: Es fördert die Idee eines integrierten Ansatzes, bei dem Daten aus mehreren Technologien kombiniert werden können, um eine zuverlässigere und genauere Diagnose des Maschinenzustands zu ermöglichen.

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