Bereits heute wissen, welche Maschine oder Komponente einer Anlage möglicherweise morgen Probleme bereiten wird? Condition Monitoring – auf Deutsch: Zustandsüberwachung – macht’s möglich. Sensoren erfassen hierbei wichtige Messwerte wie Temperatur, Vibration oder Feuchtigkeit und somit den technischen Zustand eines Geräts.

Die frühe Fehlererkennung verhindert ungeplante Stillstände und spart Zeit und Kosten. Die damit verbundene vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) gilt deshalb nicht zu Unrecht als Schlüsselinnovation des Industrial Internet of Things (IIoT).

Komplettlösung

Mit dem Condition Monitoring Toolkit (CMTK) hat der Sensor- und Automatisierungsspezialist Balluff im vergangenen Jahr eine eigenständige Komplettlösung zur Zustandsüberwachung auf den Markt gebracht. „Von den Sensoren über die Basiseinheit bis zur vorinstallierten Software, die eine Überwachung und Einstellung von Grenzwerten ermöglicht, bündelt unser System alle notwendigen Bausteine der Zustandsüberwachung“, erklärt Balluff-Programmmanager Dr. Thomas Meißner.

Ob Motor, Ventilator oder Förderanlage: Die Einsatzgebiete des Systems sind viel- fältig. Balluff selbst nutzt zur vorausschauenden Wartung das Condition Monitoring Toolkit im eigenen Firmengebäude. Seit Mitte vergangenen Jahres werden Vibration und Temperatur an zwei Pumpen des hauseigenen Klimaanlagensystems erfasst und überwacht. Fallen diese aus, stoppt die Kühlung – das Arbeiten im überhitzten Gebäude wäre im Sommer dann nicht mehr möglich.

Doch das muss nicht sein: „Kommt es zu einer Überschreitung der Grenzwerte, informiert das System mit einer automatisch eingestellten Warnmeldung“, so Meißner. Von Vorteil sei das besonders bei Fernüberwachungen, die nun von jedem beliebigen Ort möglich sind: „Unsere Pumpenanwendung liegt im Haus etwas abgelegen, Techniker kommen dort fast nie vorbei. Durch das CMTK haben wir die Anlage aber trotzdem dauerhaft unter Beobachtung. Die Sorge, dass es zu einem ungeplanten Ausfall kommt, entfällt.“

KI erkennt den Idealzustand

So weit, so gut – doch für Balluff noch nicht genug. „Die Erwartungen unserer Kunden im Bereich der Zustandsüberwachung und der vorausschauenden Wartung sind in den vergangenen Jahren stark gestiegen“, berichtet Dominik Rotter, Data Scientist bei Balluff. Um Kosten durch Stillstände oder Schäden zu sparen, müssten Geräte immer zuverlässiger laufen. Die Nachfrage nach einer umfassenden sensorgestützten Maschinenüberwachung nehme zu. „Hier kommt Künstliche Intelligenz, kurz KI, ins Spiel.“

Die Entscheidung von Balluff, zusätzliche KI-Funktionalitäten in das CMTK zu integrieren, fiel laut Rotter schnell: „Die im CMTK enthaltene Software sammelt Sensordaten und visualisiert und evaluiert sie auf dem Dashboard. Was liegt also näher, als die gesammelten Informationen automatisiert zu analysieren und auszuwerten?“

Mithilfe von KI würden sich somit komplett neue Möglichkeiten ergeben, aus den Daten einen konkreten Nutzen zu ziehen. Wo der Anwender zuvor manuell individuelle Schwellenwerte festlegen und einstellen musste, erfasst nun die KI die entscheidenden Vibrationsdaten der Pumpe und übernimmt die Überwachung. Da das KI-Modell zuvor mit Daten aus dem Normalbetrieb der Maschine trainiert wurde, kennt es deren „gesunden“ Zustand. Verändert sich dieser, bemerkt das Modell die Abweichung – der sogenannte Anomalie-Score steigt. Die Vorteile: weniger Aufwand für die Anwender. Zudem können sich anbahnende Probleme im Vergleich zu herkömmlichen Zustandsüberwachungen schneller erkannt, Folgeschäden zuverlässiger verhindert und auf diese Weise Produktionszahlen erhöht werden.

Seit einigen Monaten arbeiten die beiden Pumpen im Balluff-Gebäude mit integrierter KI im CMTK. Noch in diesem Jahr plant Balluff, ein erstes Produkt zur Anomalie-Erkennung auf den Markt zu bringen. Aufbauend auf den daraus gewonnenen Erkenntnissen soll dann Anfang des kommenden Jahres ein CMTK mit integrierter KI-Funktionalität den Kunden zur Verfügung stehen. Die ersten Gespräche mit interessierten Unternehmen, die die neuen Features ausprobieren und nutzen wollen, laufen bereits.

Wertvolle Informationen durch künstliche Intelligenz

Dass KI bei zahlreichen Aktivitäten im Unternehmen aus Neuhausen auf den Fildern eine wichtige Rolle spielt, ist für Data Scientist Rotter und seine Kollegen eine Selbstverständlichkeit: „Als Hersteller von Sensoren und Netzwerktechnik liefert Balluff zuverlässig Daten für die industrielle Automatisierung.“ Mit Blick auf das Industrial Internet of Things beschäftigt das Team aber natürlich auch die Frage, welche Informationen und Nutzen sich mithilfe von KI aus den Daten gewinnen lassen – und wie KI die Sensoren noch besser machen kann. „Unser Ziel ist immer eins: einen konkreten Nutzen für unsere Kunden generieren.“