Alles Entscheidende auf dem Schirm: Smartes Monitoring bietet viele Vorteile

Ohne Zweifel sind Monitoring-Lösungen ein wichtiges Werkzeug auf dem Weg zu einer digitalisierten Anlage, einer optimierten Instandhaltung und energieeffizienten Prozessen. Dabei sind „einfache“ Daten wie Schwingungen, Temperatur, Betriebsstunden oder Informationen zum Betriebspunkt der Schlüssel zum Erfolg. Jedoch müssen diese erst einmal verfügbar sein und richtig analysiert sowie interpretiert werden. Das Zielbild ist dabei klar: falsch betriebene Komponenten identifizieren, Verschleißerscheinungen und Schäden vorhersehen und somit kostenintensive Ausfälle vermeiden und Energiekosten reduzieren. Bleibt die Frage, wie digitale Lösungen bei der Analyse und Interpretation Abhilfe schaffen und Daten optimal genutzt werden können.

Das Zauberwort in diesem Zusammenhang lautet „Anomalieerkennung“. Das Ziel ist, Prognosen (Vorhersagen) von Anomalien auf Basis gegenwärtiger Betriebsparameter tätigen zu können – um rechtzeitig, bevor es zu einem ungeplanten Ausfall kommt, Vorsorge zu treffen. Dieser Ansatz ist auch als „Predictive Maintenance“ bzw. „vorausschauende Instandhaltung“ bekannt. Hierbei werden die vorhandenen Maschinendaten mit statistischen Modellen und intelligenten Algorithmen verknüpft und bewertet. Wie gelingt Betreibern also ein intelligentes und zugleich praktikables Predictive Maintenance? Zunächst einmal sind dafür belastbare und zentral gesammelte digitale Zustandsdaten der laufenden Maschinen nötig. Sind diese vorhanden, werden sie – am besten automatisiert – ausgewertet und visualisiert.

Ist die Auswertung erfolgt, können hieraus wichtige Informationen abgeleitet werden. So lassen sich anhand von Schwingungsmustern bereits Trends erkennen, sodass bereits vor dem Eintritt eines tatsächlichen Schadens deutlich wird, welches Problem an der Pumpe vorliegt. Beispielsweise deuten langsam über Wochen und Monate ansteigende Schwingungen darauf hin, dass ein Problem an einer Pumpe vorliegt. Was dem Betrachter nicht auffällt, da die Pumpe „gut“ läuft, bleibt einem intelligenten Algorithmus nicht verborgen. Anhand dieses einfachen Beispiels wird bereits deutlich, dass die Digitalisierung große Vorteile mit sich bringt und damit auch das Instandhaltungsmanagement optimiert oder gar transformiert. Betreiber profitieren nun von Transparenz, Betriebssicherheit und Verfügbarkeit. Aber wie gelingt der Einstieg?

Untersuchungen des VDMA haben gezeigt, dass 70 % der ungeplanten Anlagenstillstände durch Monitoring-Lösungen im Vorhinein festgestellt und so vermieden werden können. Auch KSB bietet Betreibern eine solche smarte Lösung: KSB Guard. Dabei handelt es sich nicht nur um ein „Stück“ Hardware, das am Equipment befestigt wird, sondern um weitaus mehr: KSB Guard ist ein digitaler Rundumservice, mit dem Betreiber ihr Instandhaltungsmanagement optimieren können und dabei Unterstützung von erfahrenen Experten erhalten. Der Start in das intelligente vorausschauende Monitoring von Pumpen ist verblüffend einfach. Der Anwender selbst oder KSB klebt lediglich eine Sensorik an die Pumpe oder ein anderes Rotating Equipment. Diese erfasst Schwingungen und Temperatur und sendet diese in die KSB-Cloud. Die gesammelten Daten werden dann mithilfe patentierter Algorithmen analysiert und im Web-Portal oder in der App visualisiert.

Der Anwender hat hier seine Pumpen auf einem übersichtlichen Dashboard jederzeit und überall im Blick und erhält viele weitere Informationen über Temperatur, Schwingungen, Betriebsstunden oder Lastzustände/-profile. Zudem sind Dokumentationen zu den Pumpen einsehbar und es kann eine Wartungshistorie über alle Instandhaltungseinsätze geführt werden. Dadurch entsteht eine umfassende Lebenslaufakte zur Pumpe. Wer eine Erinnerung zum Lagertausch oder auch -schmierungen benötigt, kann dies ebenfalls einrichten.

Im Falle einer Abweichung zum Normalbetrieb erhalten Betreiber Benachrichtigungen, also Warnungen und Alarme. Inzwischen sind selbst die Benachrichtigungen „intelligent“, was bedeutet, dass der KSB Guard Algorithmus auf Basis des pumpenindividuellen Schwingverhaltens und der Leistung dynamische Grenzwerte setzt. Wurden zuvor noch statische Grenzwerte einer DIN-Norm verwendet, werden diese nun mithilfe des Algorithmus sorgsam austariert.

Mit der Kombination aus Sensorik, smarten Algorithmen, die die Daten analysieren und in einem Web-Portal bzw. einer App visualisieren, und KSB-Expertenwissen lassen sich zum Beispiel Verschleißerscheinungen früher erkennen oder mögliche Folgeschäden aufgrund nicht durchgeführter Wartungsmaßnahmen vermeiden. Ungeplante Anlagenstillstände werden so verhindert. Gleichzeitig lassen sich Wartungseinsätze besser vorbereiten, da Wartungspläne maschinenindividuell erstellt werden können. Zudem ist eine präzisere Ersatzteilbevorratung möglich. Insgesamt führt dies bereits zu größerer Betriebssicherheit, einer höheren Verfügbarkeit und nicht zu vernachlässigenden Kosteneinsparungen.

Ergänzend bringen im KSB Guard Monitoring-Center erfahrene und zertifizierte Schwingungsexperten, die für den Anwender den Datenstrom zusätzlich überwachen und tiefergehend analysieren, ihr Wissen mit ein. Das Team erkennt sich ändernde Trends in den Messdaten frühzeitig, untersucht diese bei Bedarf detailliert und empfiehlt Maßnahmen für die Instandsetzung und Wartung. Dabei geht es nicht immer um Schäden, sondern auch um einen effizienten Pumpenbetrieb.

So hat die Praxis bereits gezeigt, dass 20 % der mit KSB Guard ausgestatteten Pumpen auf Basis dieser Messdaten bedarfsgerecht überprüft oder instandgesetzt wurden. Und wer glaubt, dass seine Pumpe problemlos läuft, sollte sich die Tatsache vor Augen halten, dass bereits fünf Prozent der Pumpen, die mit KSB Guard ausgestattet wurden, ab der ersten Messung Auffälligkeiten zeigten. 

Im Übrigen standen bei der Entwicklung der KSB Guard Lösung Aspekte der IT-Sicherheit besonders im Fokus. Da KSB Guard völlig autonom und losgelöst vom eigentlichen Netzwerk des Kunden arbeitet, ist ein Eindringen in das Netzwerk des Kunden von außen nicht möglich. Auch beim Handling der Daten selbst achtet KSB auf höchste Sicherheit: So werden die Sensordaten, über das Anwendungsprotokoll MQTT-SN, zuerst über einen abgesicherten Funkkanal an das KSB Guard Gateway gesendet. Von hier aus werden die Daten mittels TLS 1.2 verschlüsselten Daten weiter über das Mobilfunknetz in die KSB-Cloud geleitet. 

Besteht bereits ein Auswertungs- oder Visualisierungstool in einem Kundennetzwerk, bietet die Monitoring-Lösung über eine standardisierte REST-API-Datenschnittstelle die Möglichkeit, die KSB Guard Daten mit diesen Systemen zu synchronisieren. Über die KSB Guard Datenschnittstelle können alle von der Überwachungslösung generierten Informationen auch ohne Umwege in unternehmenseigene Lösungen integriert werden, also unabhängig von der KSB Guard App oder dem Web-Portal. Damit lassen sich die Daten zentral nutzen, verwalten und mit anderen Daten kombinieren.

Neben einem Beitrag zum Instandhaltungsmanagement liefert KSB Guard auch Hinweise zur Energieeffizienz. Immerhin werden 75 % aller Pumpen nicht im optimalen Betriebspunkt gefahren! Pumpen verbrauchen also sehr viel mehr Energie als nötig. Dies verursacht nicht nur enorme Kosten, die sich in den nächsten Jahren weiter erhöhen, sondern steht dem EU-Ziel entgegen, bis 2050 klimaneutral zu werden. Um die Energiefresser unter den ungeregelten Pumpen in einer Anlage zu identifizieren, hilft KSB Guard ebenfalls, da gleichzeitig wertvolle Hinweise auf Optimierungspotenziale bereit gestellt werden.

Zugrunde liegt der patentierte Algorithmus zur Bestimmung des Betriebspunktes. Anhand des Lastprofils wird sichtbar, in welchem Lastbereich die Pumpe gerade betrieben wird: Teillast, Optimum, Überlast oder ob die Pumpe gerade außer Betrieb ist. So lassen sich Ineffizienzen aufdecken und damit mögliche Energie- bzw. CO₂-Einsparpotenziale identifizieren.

Im Übrigen trägt auch KSB selbst dazu bei, den CO₂-Fußabdruck zu senken. Seit 2022 gleicht KSB Emissionen aus, die durch die Herstellung, Nutzung und Entsorgung des KSB Guards entstehen – ein weiterer wichtiger Schritt in Richtung eines nachhaltigen Anlagenbetriebs!