Wie SCADA-Daten die Zustandsüberwachung und die vorausschauende Instandhaltung unterstützen
Erfahren Sie, wie Wartungs- und Zuverlässigkeitsteams SCADA-Daten nutzen können, um abnormale Anlagenzustände zu erkennen, die vorausschauende Instandhaltung zu unterstützen und Betriebssignale über EAM-Workflows in Inspektionen und Arbeitsaufträge umzusetzen.
Was Sie in diesem Artikel lernen werden:
Was SCADA-Daten sind und welche Arten von SCADA-Daten für die Instandhaltung und die Betriebssicherheit nützlich sind.
Wie die SCADA-Datenanalyse die Zustandsüberwachung unterstützt und abnormale Betriebszustände erkennt.
Wie SCADA-Daten für die vorausschauende Instandhaltung, Instandhaltungswarnungen, Inspektionen und Arbeitsaufträge genutzt werden.
So integrieren Sie SCADA-Daten in EAM-Software, um Anlagensignale mit Wartungs- und Zuverlässigkeitsabläufen zu verknüpfen.
SCADA-Systeme (Supervisory Control and Data Acquisition) erfassen und verarbeiten Betriebsdaten, die zur Überwachung und Steuerung industrieller Anlagen dienen. Für Wartungsteams können diese Daten Frühwarnzeichen für Veränderungen des Anlagenzustands liefern. Die bloße Erfassung von SCADA-Daten allein führt jedoch nicht zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit. Die Signale müssen analysiert, interpretiert und mit den Wartungsprozessen verknüpft werden.
In diesem Artikel wird erläutert, welche SCADA-Daten für die Instandhaltung nützlich sein können, wie sie die Zustandsüberwachung und die vorausschauende Instandhaltung unterstützen und wie durch die Anbindung von SCADA an ein EAM-System aus abnormalen Zuständen umsetzbare Instandhaltungsmaßnahmen werden können.
Was sind SCADA-Daten und welche Signaltypen sind für die Instandhaltung von Bedeutung?
SCADA-Daten sind Betriebsdaten, die von Sensoren, Steuerungen und aus dem Zustand von Anlagen erfasst werden und zur Überwachung industrieller Prozesse und Anlagen dienen. Für Wartungsteams sind vor allem jene Signale von Nutzen, die auf mechanische, thermische, elektrische oder betriebliche Veränderungen hinweisen können.
Zu den gängigen SCADA-Daten, die für die Instandhaltung verwendet werden, gehören:
Temperatur: Die Temperaturen von Lagern, Motoren oder Transformatoren können auf eine Überhitzung oder auf abnormale Betriebsbedingungen hinweisen.
Schwingungen: Sofern eine Schwingungsüberwachung vorhanden ist, können Veränderungen dabei helfen, Lagerfehler, Unwuchten oder Fluchtungsfehler zu erkennen.
Druck und Durchfluss: Nützlich zur Erkennung von Verstopfungen, Kavitation, Leckagen und anderen Prozessstörungen.
Strom und Spannung: Können elektrische Störungen in Motoren, Wechselrichtern und anderen elektrischen Anlagen aufdecken.
Leistung und Energie: Hilft dabei, Leistungsverluste, Leistungsreduzierungen und Effizienzänderungen zu erkennen.
Alarm- und Zustandsdaten: Auslösungen, Störungen, Leistungsminderungen und Notzustände liefern Hintergrundinformationen für die Untersuchung im Rahmen der Instandhaltung.
Betriebszeiten, Betriebszustand, Drehzahl und Last: Liefern Betriebskontext, der den Teams hilft, andere Zustandssignale zu interpretieren.
Welche SCADA-Signale sollten die Teams vorrangig behandeln?
Nicht jedes verfügbare SCADA-Tag ist für die Instandhaltung nützlich. Die Teams sollten Signalen Vorrang einräumen, die folgende Merkmale aufweisen:
Im Zusammenhang mit bekannten Fehlermodi, basierend auf FMEA, der Anlagenhistorie oder früheren Vorfällen.
Zuverlässig genug, um eine Verschlechterung zu erkennen, unter Berücksichtigung von Stichproben, Rauschen und Datenqualität.
Maßnahmenbedürftig, d. h., ein abnormaler Zustand kann zu einer festgelegten Überprüfung, Einstellung, Reparatur oder einer anderen Wartungsmaßnahme führen.
Ein praktischer Ansatz besteht darin, jede Anlage ihren bekannten Ausfallarten, den Signalen, die auf diese Ausfälle hindeuten können, sowie den daraus resultierenden Wartungsmaßnahmen zuzuordnen. Die Teams können mit den aussagekräftigsten Signalen beginnen und die Überwachung schrittweise ausweiten, sobald sie erkennen, welche Indikatoren nützliche Warnungen liefern.
Wie lassen sich mithilfe der SCADA-Datenanalyse Trends und abnormale Betriebszustände erkennen?
Mithilfe der SCADA-Datenanalyse lassen sich Rohdaten aus dem Betrieb in Zustandsindikatoren umwandeln, auf deren Grundlage Wartungsteams Maßnahmen ergreifen können. Anstatt auf jeden einzelnen Messwert zu reagieren, können die Teams nach Trends, Abweichungen vom Normalzustand und Kombinationen von Signalen suchen, die auf eine Verschlechterung des Anlagenzustands hindeuten.
Zu den gängigen Ansätzen gehören:
Trendanalyse: Verfolgen Sie Veränderungen bei Temperatur, Schwingungen, Leistung, Druck oder anderen Messwerten im Zeitverlauf.
Basisvergleich: Vergleichen Sie die aktuelle Leistung mit dem normalen Betriebsverhalten unter ähnlichen Last- oder Umgebungsbedingungen.
Überwachung der Änderungsrate: Erkennen Sie Zustände von Anlagen, die sich schneller als erwartet verschlechtern.
Anomalieerkennung: Identifizierung ungewöhnlicher Kombinationen oder Muster über mehrere Signale hinweg.
Frequenzanalyse: Sofern geeignete Hochfrequenzdaten zur Zustandsüberwachung vorliegen, sollten Schwingungs- oder elektrische Signaturen auf bekannte Fehlermuster hin analysiert werden.
Beispielsweise kann bei einer Windkraftanlage unter ähnlichen Lastbedingungen ein allmählicher Anstieg der Komponententemperatur zu beobachten sein. Anstatt abzuwarten, bis ein festgelegter Alarmgrenzwert erreicht ist, kann die Analytik diese Abweichung vom normalen Verhalten erkennen und die Anlage zur Überprüfung kennzeichnen.
Wie lösen Schwellenwerte, Alarme und Zustandsregeln Wartungsmeldungen oder Arbeitsaufträge aus?
Schwellenwerte und Zustandsregeln prüfen SCADA-Daten anhand definierter Kriterien. Sind diese Kriterien erfüllt, kann das daraus resultierende Ereignis dazu verwendet werden, im EAM eine Wartungswarnung, eine Inspektion oder einen Arbeitsauftrag zu generieren.
Zu den gängigen Benachrichtigungsmethoden gehören:
Statische Grenzwerte: Festgelegte Grenzwerte, wie beispielsweise eine Lagertemperatur oberhalb eines definierten Wertes.
Dynamische Schwellenwerte: An die Betriebsbedingungen wie Umgebungstemperatur oder Anlagenauslastung angepasste Grenzwerte.
Schwellenwerte für die Änderungsrate: Warnmeldungen, die davon abhängen, wie schnell sich ein Zustand verschlechtert.
Zusammengesetzte Regeln: Mehrere Bedingungen, die gemeinsam ausgewertet werden, wie beispielsweise starke Vibrationen in Verbindung mit niedrigem Öldruck.
Ein typischer Wartungsablauf sieht wie folgt aus:
Erkennung: SCADA-Daten oder Analysen weisen auf einen abnormalen Zustand hin.
Triage: Anhand von Regeln werden der Schweregrad und die empfohlene Wartungsmaßnahme ermittelt.
Prüfen: Es wird eine Prüfung mit den relevanten Informationen zu Anlage und Zustand angelegt.
Maßnahme: Bestätigte Probleme führen zu korrektiven Instandhaltungsarbeiten.
Den Kreislauf schließen: Inspektionsergebnisse und Reparaturen werden im EAM erfasst und zur Verbesserung der künftigen Überwachung genutzt.
Wenn beispielsweise die Temperatur eines Transformators mehrere Stunden lang über dem lastnormierten Referenzwert bleibt, könnte das System eine thermische Überprüfung auslösen. Wenn weitere Zustandsindikatoren auf einen schwerwiegenderen Fehler hindeuten, kann das Problem zur Durchführung von Korrekturmaßnahmen eskaliert werden.
Was ist der Unterschied zwischen SCADA-Überwachung, Zustandsüberwachung und vorausschauender Instandhaltung?
SCADA-Überwachung, Zustandsüberwachung, vorausschauende Instandhaltung und EAM spielen jeweils eine unterschiedliche Rolle im Zuverlässigkeits-Workflow.
Wie lassen sich SCADA-Daten in EAM-Software integrieren?
SCADA-Daten lassen sich in EAM-Software integrieren, indem validierte Zustandsindikatoren und Alarmereignisse mit den Anlagen und Instandhaltungsprozessen verknüpft werden, auf die sie sich auswirken. Anstatt jeden einzelnen Rohmesswert in das EAM-System zu übertragen, besteht das Ziel darin, genau jene Informationen zu übermitteln, die die Instandhaltungsteams benötigen, um Entscheidungen zu treffen und umzusetzen.
Ein praktischer SCADA-zu-EAM-Workflow umfasst:
Relevante SCADA-Tags identifizieren: Ermitteln Sie, welche Signale bekannte Ausfallarten von Anlagen und Wartungsentscheidungen unterstützen.
Zuordnung von Signalen zu Anlagen: Verknüpfen Sie SCADA-Tags mit den entsprechenden EAM-Anlagen-IDs, Standorten und Anlagendaten.
Daten verarbeiten und analysieren: Nutzen Sie Historien, Analyseplattformen oder Tools zur Zustandsüberwachung, um signifikante Zustände zu identifizieren.
Wartungsregeln definieren: Legen Sie fest, bei welchen Bedingungen eine Warnmeldung, eine Inspektion oder ein Arbeitsauftrag erstellt werden soll und mit welcher Priorität.
Systeme miteinander verbinden: Nutzen Sie geeignete Schnittstellen wie OPC UA, MQTT, APIs, Middleware oder Historian-Integrationen, um die erforderlichen Informationen auszutauschen.
Erfassung der Instandhaltungsergebnisse: Erfassen Sie Inspektionen, Störungsbefunde, Reparaturen und die Anlagenhistorie im EAM, damit die Überwachungsregeln im Laufe der Zeit verfeinert werden können.
Die Integration sollte zudem geeignete Zugriffskontrollen, Verschlüsselung, Nachvollziehbarkeit und Maßnahmen zur Netzwerksicherheit für Betriebstechnologieumgebungen umfassen.
Beispiel-Workflow: SCADA-System einer Windkraftanlage zu EAM
SCADA-Eingaben: Komponententemperatur , Rotordrehzahl, Leistungsabgabe, Windverhältnisse und Betriebszustand der Turbine.
Analytik: Vergleichen Sie Temperatur und Leistung mit dem erwarteten Verhalten unter ähnlichen Betriebsbedingungen.
Bedingungsregel: Ein anhaltender ungewöhnlicher Temperaturtrend in Verbindung mit unerwarteten Leistungsänderungen löst eine Warnmeldung aus.
EAM-Maßnahme: Erstellen Sie eine Inspektion für die betroffene Turbine unter Angabe des Anlagendatensatzes, der aktuellen Zustandsdaten und der Wartungshistorie.
Ergebnis: Der Techniker erfasst die Befunde und die durchgeführten Arbeiten im EAM und verbessert so die Anlagengeschichte für zukünftige Analysen.
Der gleiche Ansatz lässt sich auch auf Solarwechselrichter, Transformatoren, Pumpen, Motoren und andere überwachte Anlagen anwenden.
Mit EAM SCADA-Daten in Instandhaltungsmaßnahmen umsetzen
SCADA-Daten können Frühwarnzeichen für den Verschleiß von Anlagen liefern, doch ihr Nutzen hängt davon ab, wie es anschließend weitergeht. Durch die Kombination aus zuverlässiger Zuordnung von Tags zu Anlagen, Zustandsregeln und EAM-Workflows können Instandhaltungsteams Betriebssignale in Inspektionen, Arbeitsaufträge und eine aussagekräftigere Anlagenhistorie umsetzen.
Wenn SCADA- und andere Betriebsdaten mit TAG Mobi EAM, können Teams zustandsorientierte Instandhaltungsmaßnahmen in dasselbe System integrieren, das auch zur Verwaltung von Anlagen, Arbeitsaufträgen, Inspektionen, Ersatzteilen, Arbeitsaufwänden und der Instandhaltungshistorie genutzt wird.
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FAQ
Was sind SCADA-Daten?
SCADA-Daten sind Betriebsdaten, die von Sensoren, Steuerungen und Feldgeräten erfasst werden und zur Überwachung und Steuerung industrieller Anlagen dienen. Dazu können Temperaturen, Drücke, elektrische Messwerte, Anlagenzustände, Alarme, Betriebsstunden und Leistungsdaten gehören.
Wie werden SCADA-Daten für die vorausschauende Instandhaltung genutzt?
SCADA-Daten können die vorausschauende Instandhaltung unterstützen, indem sie Zustands- und Betriebsinformationen liefern, anhand derer Analysen eine Verschlechterung erkennen und den Instandhaltungsbedarf prognostizieren können. Durch die Kombination dieser Signale mit der Anlagengeschichte können Teams eingreifen, bevor es zu einem Ausfall der Anlage kommt.
Inwiefern unterstützt SCADA die Zustandsüberwachung?
SCADA unterstützt die Zustandsüberwachung, indem es Betriebssignale bereitstellt, die als Zeitreihen dargestellt und mit dem normalen Verhalten der Anlagen verglichen werden können. Veränderungen bei Temperatur, Leistung, Druck, elektrischen Messwerten oder anderen Indikatoren können dabei helfen, abnormale Zustände der Anlagen zu erkennen.
Welche SCADA-Daten können für die vorausschauende Instandhaltung genutzt werden?
Temperatur, Druck, Strom, Spannung, Leistungsabgabe, Betriebsstunden, Anlagenzustände, Alarme und andere zustandsbezogene Signale können die vorausschauende Instandhaltung unterstützen. Welche Daten am nützlichsten sind, hängt von der Anlage, ihren Ausfallarten und der Qualität der verfügbaren Signale ab.
Wie lassen sich SCADA-Daten in EAM-Software integrieren?
SCADA-Daten lassen sich in das EAM integrieren, indem relevante Signale und Warnmeldungen den EAM-Anlagendatensätzen zugeordnet werden. Validierte Zustände können dann Inspektionen oder Arbeitsaufträge auslösen, während abgeschlossene Wartungsmaßnahmen zusätzliche Anlagendaten für zukünftige Zuverlässigkeitsanalysen liefern.
