Schwellenwerte bei der Zustandsüberwachung verstehen
Definition: Was ist ein Schwellenwert?
Schwelle (auch Grenzwert, Sollwert oder Triggerwert genannt) ist ein vordefinierter Wert, der normale von abnormalen Bedingungen in Zustandsüberwachung Systeme. Wenn ein gemessener Parameter (Vibration, Temperatur, Druck usw.) einen Schwellenwert überschreitet, löst dies eine Aktion aus – Alarmbenachrichtigung, Datenerfassung, Arbeitsauftragserstellung oder Geräteabschaltung. Schwellenwerte sind die Entscheidungsgrenzen, die kontinuierliche Messdaten in diskrete, umsetzbare Ereignisse umwandeln und es automatisierten Überwachungssystemen ermöglichen, Ausnahmen zu erkennen, die menschliches Eingreifen erfordern.
Die effektive Festlegung von Schwellenwerten ist für die Überwachung des Programmerfolgs von grundlegender Bedeutung. Dabei muss ein Gleichgewicht zwischen Sensibilität (frühzeitiges Erkennen von Problemen) und Spezifität (Vermeidung von Fehlalarmen) hergestellt werden. Schwellenwerte verkörpern die Entscheidungskriterien des Programms und spiegeln die Kritikalität der Ausrüstung, das Verständnis der Fehlermodi und die betriebliche Risikotoleranz wider.
Arten von Schwellenwerten
Absolute Schwellenwerte
- Feste Werte in technischen Einheiten (mm/s, °C, bar)
- Beispiel: Alarm bei Vibration > 7,1 mm/s
- Basierend auf Normen (ISO 20816), Spezifikationen oder Erfahrung
- Unabhängig von der Historie gilt der gleiche Schwellenwert
- Einfach zu verstehen und umzusetzen
Relative Schwellenwerte
- Definiert relativ zu Basislinie oder Referenz
- Beispiel: Alarm, wenn Vibration > 3× Basislinie
- Passt sich individuellen Maschineneigenschaften an
- Empfindlicher gegenüber Veränderungen
- Erfordert gute Basisdaten
Schwellenwerte für die Änderungsrate
- Basierend darauf, wie schnell sich Parameter ändern
- Beispiel: Alarm bei Vibrationsanstieg > 50% in einer Woche
- Erkennt frühzeitig eine schnelle Verschlechterung
- Unabhängig vom absoluten Niveau
- Erfasst Beschleunigungsprobleme
Statistische Schwellenwerte
- Basierend auf der statistischen Analyse historischer Daten
- Beispiel: Alarm, wenn Wert > Mittelwert + 3 Standardabweichungen
- Berücksichtigt die normale Variabilität
- Erfordert ausreichend historische Daten
- Anpassungsfähig an Prozessschwankungen
Ansätze zur Schwellenwertfestlegung
Standardbasiert
- Verwenden Sie ISO 20816-Zonengrenzen
- Branchenspezifische Standards (API, NEMA)
- Vorteile: Bewiesen, dokumentiert, vertretbar
- Einschränkungen: Allgemein, passt möglicherweise nicht in alle Situationen
Erfahrungsbasiert
- Basierend auf historischen Misserfolgen und Erfolgen
- Institutionelles Wissen
- Im Laufe der Zeit verfeinert
- Vorteile: Standort- und gerätespezifisch
- Einschränkungen: Erfordert Erfahrung zur Entwicklung
Risikobasiert
- Schwellenwertauswahl basierend auf Fehlerfolgen
- Geräte mit hohen Gefahren: strengere Grenzwerte
- Geräte mit geringen Folgen: geringere Schwellenwerte
- Optimiert die Gesamtkosten und Risiken des Programms
Häufige Fehler
Zu eng (empfindlich)
- Ergebnis: Übermäßige Fehlalarme
- Wirkung: Alarmmüdigkeit, verschwendete Untersuchungszeit
- Risiko: Echte Alarme werden neben Fehlalarmen ignoriert
- Lösung: Lockern Sie die Schwellenwerte basierend auf der Fehlalarmrate
Zu locker (nachsichtig)
- Ergebnis: Probleme erst spät erkannt
- Wirkung: Reduzierte Vorlaufzeit, höhere Reparaturkosten
- Risiko: Fehler vor der Erkennung
- Lösung: Schwellenwerte verschärfen, Überwachungsfrequenz erhöhen
Einheitsgröße
- Gleicher Schwellenwert für unterschiedliche Geräte
- Berücksichtigt keine Maschinenunterschiede
- Für die einen zu eng, für die anderen zu locker
- Gerätespezifische Schwellenwerte bevorzugt
Schwellenwertoptimierung
Grundeinstellung
- Beginnen Sie mit Standards oder konservativen Schätzungen
- Begründung des Dokuments
- Planen Sie eine Verfeinerung basierend auf Erfahrungen
Tuning-Prozess
- Streckenleistung: Zählen Sie echte und falsche Alarme
- Zielmetriken: < 10% Fehlalarme, > 90% echte Problemerkennung
- Anpassen: Bei fehlenden Problemen verschärfen, bei zu vielen Fehlalarmen lockern
- Dokumentieren: Änderungen und Gründe
- Iterieren: Kontinuierliche Verbesserung über Monate/Jahre
Validierung
- Vergleichen Sie mit tatsächlichen Fehlerereignissen
- Haben die Schwellenwerte eine ausreichende Warnung geboten?
- Gab es Fehlalarme, die Ressourcen verschwendeten?
- Anpassung basierend auf den Ergebnissen
Schwellenwerte für mehrere Parameter
Vibration insgesamt
- Primärer Schwellenwert für den Allgemeinzustand
- Einfachste und häufigste
Spezifische Frequenzen
- Lagerfrequenz Schwellenwerte
- 1×, 2× Komponentenschwellen
- Spezifischere Fehlererkennung
Abgeleitete Parameter
- Crest-Faktor Schwellenwerte
- Kurtosis Schwellenwerte
- Hochfrequente Beschleunigungsbänder
- Erweiterte Früherkennung
Dokumentation
Schwellenwertdatenbank
- Alle Schwellenwerte für alle Geräte
- Aktuelle Werte und Änderungshistorie
- Begründung für jeden Schwellenwert
- Genehmigungs- und Überprüfungsdokumentation
Änderungskontrolle
- Formaler Prozess für Schwellenwertänderungen
- Technische Überprüfung und Genehmigung
- Kommunikation mit dem Betrieb
- Aktualisieren der Konfiguration des Überwachungssystems
Schwellenwerte sind die Entscheidungsgrenzen, die es automatisierten Zustandsüberwachungssystemen ermöglichen, Geräte zu identifizieren, die Aufmerksamkeit erfordern. Eine effektive Schwellenwerteinstellung und kontinuierliche Optimierung auf Basis von Leistungskennzahlen – ein Gleichgewicht zwischen Früherkennung und akzeptablen Fehlalarmraten – ist für den Erfolg von Zustandsüberwachungsprogrammen und das Vertrauen des Bedieners in die Zuverlässigkeit des Systems von grundlegender Bedeutung.
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