Akustisches Monitoring gegen Maschinenausfälle Klingt das nicht komisch?

Das Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT stellt auf der Hannover Messe 2019 den aktuellen Entwicklungsstand seines intelligenten Wartungssystems für Produktionsanlagen vor. Experten des Institutsteils Hör-, Sprach- und Audiotechnologie verarbeiten Geräusche mittels smarter Sensoren, sodass sie gezielt Rückschlüsse auf den technischen Zustand einer Anlage ziehen können. Fehler und sich abzeichnende Schäden werden frühzeitig erkannt, um Ausfallzeiten zu vermeiden. Am Praxisbeispiel der Axialkolbenpumpe wird die Technologie näher erläutert.

Maschinenausfälle mit akustischem Monitoring verhindern

Lokal angebrachte, batteriebetriebene Sensorsysteme nehmen Geräusche der Pumpe über die Luft oder als Körperschall auf, vergleichen diese mit Referenzaudiodaten und senden die gesammelten Informationen als Metadaten weiter. Diese nachrüstbare, auch als Retrofitting bezeichnete Lösung ermöglicht nicht nur eine grundsätzliche Aussage über den Zustand der Maschine, sondern auch die Identifikation verschiedener Arten von Problemen, wie etwa ein Lagerspiel oder Probleme mit der Hydraulik, bevor es zu größeren Schäden kommt. Der Wartungstechniker kann dann mit den Informationen gezielt präventive Wartungsarbeiten vornehmen.

Danilo Hollosi, Gruppenleiter Akustische Ereignisdetektion am Fraunhofer IDMT, ist stolz auf die bisherigen Ergebnisse: „Basierend auf unseren Sensorsystemen zur Mustererkennung haben wir ein robustes und zuverlässiges Condition-Monitoring-System entwickelt, das den Wartungsprozess industrieller Anlagen signifikant verbessern kann. Unser System orientiert sich an den Bedürfnissen von Anlagenbetreibern, richtet sich aber auch an die Anlagenhersteller.“

Condition Monitoring as a Service

In einem auf der Hannover Messe vorgestellten Demonstrator lassen sich die drahtlosen Sensorknoten auf einem Tablet konfigurieren. Auf einem Dashboard werden erkannte akustische Ereignisse visualisiert. In der Praxis ist das System leicht nachrüstbar und in bestehende Kommunikations- und Sensorinfrastrukturen integrierbar.

Mit dem akustischen Condition Monitoring kann die zuverlässige Maschinenleistung als Service angeboten und mit alternativen Geschäftsmodellen vertrieben werden, beispielsweise über Leasing. Die generierten Daten werden für die weitere Nutzung im Kontext von Industrie 4.0 verfügbar. „Dies eröffnet Anbietern von Anlagen eine Erweiterung ihres Produktportfolios und ihren Kunden alternative Bezugsmöglichkeiten. Wir arbeiten mit unseren Partnern an weiteren Business Cases für skalierbare Monitoring-Services auf der Grundlage unserer akustischen Sensorsysteme“, berichtet Hollosi.

Ausgelegt für hohe (Daten-)Sicherheit

Ein wichtiger Mehrwert des Monitoring-Systems soll daher kommen, dass ein Großteil der Datenverarbeitung bereits auf dem Sensor erfolgt. Damit ist es auch in schutzbedürftigen oder entfernt gelegenen Anlagen und Infrastrukturen einsetzbar. Basierend auf Erfahrungen mit sicherheitskritischen Anforderungen ist das System in der Lage, lokal und ohne Internet-Anbindung eingesetzt zu werden. So erfüllt es hohe Ansprüche an die Datensicherheit.

Im Projekt ACME 4.0, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird, konnte bereits das Technology Readiness Level 7 erreicht werden. 2018 standen Feldversuche mit Anwendungspartnern im Bereich Energiewirtschaft, Wasserwirtschaft, Schwerindustrie, Spezialmaschinenbau, Anlagenbau und Fördertechnik im Fokus. Neben Pumpen wurden unter anderem auch Motoren, Turbinen sowie Kompressoren überprüft. Industriepartner des Projektes sind Bosch Rexroth und Infineon.

Messeauftritt des Fraunhofer IDMT