Remote Testing Antworten statt Daten

Peter Scholz, imc Test & Measurement GmbH: „Wir brauchen von der Messtechnik Antworten statt Datenmengen.“
Peter Scholz, imc Test & Measurement GmbH: „Wir brauchen von der Messtechnik Antworten statt Datenmengen.“

Plötzliche Ausfälle von Maschinen und Anlagen können für den Betreiber kostspielig werden. Um sich anbahnende Schäden frühzeitig zu erkennen, installiert man aufwändige Messtechnik. Dabei zeigt sich: Das einfache „Condition Monitoring“ reicht heute in vielen Fällen nicht mehr. Die Zukunft gehört dem „Remote Testing“.

Was einmal neu war, wird alt. Wenn Verschleiß und Korrosion an Geräten und Anlagen nagen, dann droht irgendwann der Defekt. Zur Überwachung montiert man geeignete Sensoren und analysiert die Messsignale. Ein Großeinsatzfeld dafür sind z. B. Kraftwerke; insbesondere Kernkraftwerke sind wegen des hohen Sicherheitsrisikos seit je her monströse Messtechnik-Festungen. Ein in den letzten Jahren sehr schnell gewachsener Markt umfasst auch Anlagen für regenerative Energien, vor allem Windgeneratoren. Im schweren Orkan sind schon manche zu Bruch gegangen. Um das zu verhindern, sind sie gespickt voll mit Sensoren, teils über Kabel angeschlossen, teils mittels Energy Harvesting versorgt und mit Funkübertragung ausgestattet. Letzteres z. B. vom Rotorblatt, in dem keine elektrischen Leitungen verlegt sein dürfen, zur Gondel. Relevante Messgrößen sind hier Drehzahlen, Drehmomente, Drehwinkel, Windstärke, Windrichtung, Blattverformung, Schwingungen und ihre Dämpfung, Lagervibrationen und -geräusche und sogar der Zustand des Getriebeöls. Weil Wartung vor Ort aufwändig, bei Offshore-Anlagen während der Wintermonate sogar unmöglich ist, wollen die Betreiber Prognosen für die Zuverlässigkeit -- so weit in die Zukunft wie eben möglich.

Datenreduktion unumgänglich

Nicht in jedem Fall geht es gleich um eine Erkennung von echten Defekten. Es kann auch vorkommen, dass bei einer Maschine im Laufe der Zeit der Wirkungsgrad immer weiter abnimmt. Das bedeutet zwar keine Gefahr, aber irgendwann arbeitet sie unwirtschaftlich. Auch hier will der Betreiber frühzeitig gegensteuern können.

Häufig sind die zu überwachenden Anlagen und die zugehörige Leitwarte räumlich voneinander weit entfernt. Ein typisches Beispiel sind die genannten  Windgeneratoren, wo die Entfernungen im km-Bereich liegen. Zur Informationsübertragung werden nicht für die gesamten Strecken eigene Kabel verlegt, sondern es dient so weit wie irgend möglich die vorhandene Infrastruktur, sprich Telefonnetz bzw. Internet. Man spricht dann von „Remote Monitoring“, Fernüberwachung. Dafür sitzt an der Messstelle ein automatisch arbeitendes Messgerät. Standard-PCs mit angeschlossenem Messteil zeigen sich als ungeeignet; sie brauchen nach einem Stromausfall viel zu viel Zeit, um wieder hochzufahren, und sind außerdem mechanisch meist nicht robust genug. Sehr viel effizienter sind eigens für den betreffenden Zweck konzipierte Spezialgeräte.

Auf welche Weise die Messdaten auch immer gewonnen werden, ein Problem taucht hier auf: Es sind gigantische Mengen, sehr schnell Giga- oder Terabyte, und ihre Aussagekraft ist sehr begrenzt. Es werden ständig mehr Größen erfasst, die man früher entweder nicht für wichtig gehalten hat oder aber überhaupt nicht messen konnte. Damit wächst die Datenflut quantitativ unaufhörlich, qualitativ aber nicht automatisch auch. Die gängige Praxis ist, dass meist nur die Rohdaten gespeichert werden. Wegen der großen Menge schiebt man sie gern irgendwo in die „Cloud“. Der Grund ist laut Peter Scholz, Geschäftsführer der imc Test & Measurement GmbH in Friedrichsdorf bei Frankfurt/Main: „Weil man keine Messstrategie hat. Man weiß eigentlich gar nicht, was man sehen möchte. Deswegen speichert man mal alles ab, in der Hoffnung, dass sich irgendwann die Antwort auf eine noch nicht formulierte und nicht gestellte Frage ergibt.“

Was der Betreiber letztlich braucht, sind aber nicht einfach bloß Messdaten (im Sinne von „Die Temperatur an der und der Stelle beträgt 85 °C“), sondern vielmehr Grundlagen für Entscheidungen („Vorsicht Überhitzungsgefahr“). Das erfordert eine intelligente Signalauswertung, und zwar so dicht wie möglich an der Messstelle, damit die Leitungen nicht mit der Datenflut überlastet werden. Im einfachsten Fall ist das z. B. die Feststellung, ob festgesetzte Grenzwerte eingehalten oder überschritten werden. Dafür reichen ganz kurze Meldungen, im Sinne von „in Ordnung“ oder „defekt“. Im letzteren Fall wäre das sozusagen gleich die „rote Karte“ -- die unter Umständen sehr plötzlich kommen kann. Sicherer ist bei bedenklicher Annäherung an den Grenzwert eine Vorwarnung („gelbe Karte“), evtl. in mehreren Stufen. Auch das können ganz kurze Meldungen sein. Alles zusammen sozusagen eine Ampel mit Grün, Gelb und Rot.