Einmal alle 30.000 Kilometer oder alle zwei Jahre – so oder so ähnlich lauten die Empfehlungen von Fahrzeugherstellern für die Intervalle der regelmäßigen Inspektionen. Obwohl diese Termine auf langjährigen Erfahrungswerten basieren, sind auch sie nur Richtwerte. Zusätzlich können zwischen den Intervallen betriebsabhängig weitere kleine Arbeiten nötig sein, zum Beispiel den Reifendruck prüfen, Kühlwasser auffüllen oder Ähnliches – alles im Sinne einer ungestörten Fahrt.

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Dazu trägt die bei Autos inzwischen weit entwickelte On-Board-Diagnose (OBD) bei. Sie informiert rechtzeitig über Anomalien, stellt eine Diagnose und gibt im besten Fall noch eine Handlungsempfehlung. Während dieses Prinzip auch bei mechanischen Komponenten in Maschinen und Anlagen üblich ist, wird die Funktion von Feldbussen und Industrienetzwerken oft ohne Überprüfung vorausgesetzt.

Die Messingenieure des Thüringer Unternehmens Indu-Sol werden allerdings jährlich zwischen 400 und 700 Mal von Kunden aus den verschiedensten Industriezweigen gerufen. Der Grund: In Produktionsanlagen treten »mysteriöse« Ereignisse sporadisch und nicht reproduzierbar auf, die die Abläufe zumindest punktuell stören.

Anlagenverfügbarkeit – das A und O

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Ein Komponententausch hilft, wenn überhaupt, nur kurzfristig. Über eine messtechnische Analyse der Datenkommunikation lassen sich jedoch verschiedene Symptome ermitteln: Abgeschliffene Kontakte, veraltete Firmware von Geräten oder auch eine elektromagnetisch unverträgliche Maschinen- und Anlageninstallation wirken sich nachteilig auf die Kommunikationsqualität und damit den Maschinen- und Anlagenbetrieb aus.

Die aktuellen Erkenntnisse aus den Messeinsätzen des jeweils zurückliegenden Jahres veröffentlicht Indu-Sol im sogenannten Vortex-Report. Demnach rückten die Messingenieure 2019 insgesamt 437 Mal aus – etwa jeder zweite Einsatz davon war geplant, also eine vorbeugende Messung oder regelmäßige Inspektion analog zum Pkw. Die andere Hälfte setzt sich aus Fehlersuchen zusammen, also Reaktionen auf spürbar eingetretene Qualitätsverschlechterungen in den Automatisierungsprozessen, die die Betreiber weder erklären noch selbst beheben konnten.

Von 185 Fehlersuchen waren 123 sogenannte SOS-Einsätze, erläutert Indu-Sol: Hier musste der Servicetechniker aufgrund einer schwerwiegenden Störung am besten sofort vor Ort sein, da sonst anhaltende Produktionsstillstände drohten. Dabei falle auf, dass bei Fehlersuchen in Profibus-Netzwerken mehr als jeder zweite Einsatz als SOS deklariert werden musste, im Profinet jeder fünfte. Bei Profinet habe sich also – lernend aus den Erfahrungen mit Profibus – die Erkenntnis der vorbeugenden Wartung mit regelmäßigen bis permanenten Messungen durchgesetzt.

Dennoch gab ein gutes Drittel der Teilnehmer eines Indu-Sol-Webinars im Oktober 2019 an, keine gezielte Netzwerkinstandhaltung zu betreiben. Nur in sieben Prozent der Fälle ist sie dieser Umfrage zufolge ein eigener Budgetposten. Eine dauerhafte Zustandsüberwachung von Feldbussen und Industrienetzwerken ist also noch immer kein Standard. Immerhin planen zumindest die Teilnehmer des Webinars überwiegend mit einer Maschinen-/Anlagenverfügbarkeit von mindestens 95 Prozent, und das in vielen Fällen für mindestens 20 Jahre.

Zustandsüberwachung von Anfang an

Um dieses Ziel zu erreichen, gehört eine dauerhafte Zustandsüberwachung von Anfang an in jeden Feldbus beziehungsweise in jedes Netzwerk, empfiehlt Indu-Sol. Bei Profinet-Neuanlagen setze sich dieser Gedanke immer stärker durch und es werde bereits bei der Inbetriebnahme eine Abnahmemessung durchgeführt. Mit dieser lässt sich die Qualität der Anlagenerrichtung nachweisen und sicherstellen, dass die Anlage mit 100 Prozent Funktionsreserve an den Start geht.

Außerdem ist die aktuelle Topologie dokumentiert, wodurch eventuelle spätere Änderungen im Netzwerkaufbau identifiziert werden können. Dies gewinnt in Bezug auf die immer stärkere Vernetzung und den damit in Zusammenhang stehenden höheren Sicherheitsanforderungen an Bedeutung. Eine dauerhafte Zustandsüberwachung ab dem ersten Telegramm sorgt für eine bedarfsgerechte und kostenschonende Instandhaltung, erläutert der Anbieter.

Mit dem eigenentwickelten System zur Permanenten Netzwerküberwachung (PNÜ) lassen sich den Unternehmensangaben zufolge Feldbusse und Netzwerke dauerhaft rückwirkungsfrei im Blick behalten, um bei Bedarf sofort eine Aussage über den jeweiligen Zustand treffen zu können. Dazu ermitteln passive Datensammler, sogenannte ›INspektoren‹, die nötigen Qualitätswerte aus den einzelnen Netzwerken und alarmieren vorbeugend, sobald kritische Veränderungen auftreten. In ethernetbasierten Netzwerken können das zum Teil auch die Switches leisten, sofern sie managebar sind.

Vom Großen bis zum Kleinen

Die zentrale Monitoring-Software Promanage NT liest die Diagnosedaten der INspektoren sowie die Portstatistiken der Switches aus und bündelt diese auf einem zentralen Server. So entsteht selbst in weitverzweigten Strukturen ein Gesamtüberblick. Bei Bedarf lässt sich die Analyse mit wenigen Klicks bis auf das einzelne Gerät zurückverfolgen, welches die Meldung abgesetzt hat.

In der Software können Betreiber diese Informationen mit topologischen Darstellungen und Hallenlayouts zu einer zentralen Datenbank kombinieren, die sich selbst aktualisiert, bei kritischen Ereignissen vorbeugend meldet und mithilfe von Künstlicher Intelligenz Diagnoseinformationen bereitstellt. Die Anfangsinvestitionen in die Lösung amortisieren sich laut dem Anbieter schnell, da statt der heute noch üblichen intervallbasierten Instandhaltung eine bedarfsgerechte Wartung möglich wird. So wird etwa auch ein vorzeitiger Gerätetausch vermieden, da die Zustandsüberwachung anzeigt, wenn Handlungsbedarf besteht.

Qualitätsstandards schaffen

Durch eine automatisierte, permanente Zustandsüberwachung von Feldbussen und Industrienetzwerken wird ihre Verfügbarkeit maximiert, Instandhaltungsaufwände bleiben auf ein notwendiges Minimum beschränkt, hebt der Indu-Sol hervor. Dank Zustandsinformationen aus den Einzelnetzwerken kann der Betreiber entscheiden, ob er die Wartung selbst vornimmt oder einen Netzwerkspezialisten hinzuzieht.

Bereits bei der Konzeption des Netzwerks wird also die Basis für einen stabilen Maschinen- und Anlagenbetrieb gelegt. Eine Festschreibung von Qualitätskriterien und Überwachungslösungen in der firmeneigenen technischen Lieferspezifikation schafft aufseiten der Betreiber die notwendigen Qualitätsstandards, erklärt Indu-Sol.