News from the AZT

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    • Beim Industrieversicherungs-Kongress „AGCS Expert Days 2019“ diskutieren Fachleute über die Chancen und Risiken von vorausschauender Instandhaltung
    • Analyse der Allianz Global Corporate & Specialty zeigt: Predictive Maintenance-Systeme helfen  Schadensfälle an Industrieanlagen zu verhindern. Ein Garant zur Vermeidung von Maximalschaden-Ereignissen sind sie jedoch nicht. 
    • Ausfälle oder Funktionsstörungen durch missinterpretierte Daten oder unzureichende Datenqualität  als neue Risiken. 


    München – 29. Oktober 2019 – Im Zuge der industriellen Vernetzung (Industrie 4.0) hält die vorausschauende Instandhaltung (predictive maintenance) in vielen Fabriken und Industrieanlagen Einzug. Im Optimalfall lassen sich dadurch Störungen vorhersagen und Instandhaltungs-/Reparaturarbeiten einleiten, bevor es zu Ausfällen kommt. „Die vorausschauende Instandhaltung wird helfen, die vielen kleineren Sachschäden an Maschinen zu vermindern, doch sie ist kein Garant gegen Großschäden und schafft ihre eigenen Risiken“, erklärte Hartmut Mai, Vorstand der Allianz Global Corporate & Specialty (AGCS) auf den AGCS Expert Days, einer Ingenieurstagung des Industrieversicherers in München. 

    Predictive Maintenance zählt zu den großen neuen Technologien der Industrie 4.0 – vorausschauende Datenanalysen und Automatisierung sind laut dem AGCS Trend Compass eine der wichtigsten Zukunftstechnologien über alle Industriebrachen hinweg. Maschinen und Anlagen werden dabei mit Hilfe von Sensoren proaktiv gewartet, um Ausfallzeiten niedrig zu halten. Der Hauptunterschied zur „Condition-based Maintenance“, bei der die Instandhaltung auf Basis des Komponentenzustands durchgeführt wird, ist die Fähigkeit, die Lebensdauer von Maschinenteilen mit Hilfe von regelbasierten Modellen, Simulationen und künstlichen neuronalen Netzen vorherzusagen. Es werden dazu über Sensoren große Mengen an Daten erfasst, gespeichert und analysiert. Das Predictive-Maintenance-System soll Anomalien in den Maschinendaten automatisch erkennen und interpretieren. Im Optimalfall lassen sich dadurch Störungen vorhersagen, bevor es zu negativen Auswirkungen oder gar Ausfällen kommt. 

    In einer Analyse hat sich das Allianz Zentrum für Technik (AZT) der AGCS fundiert mit der vorrausschauenden Instandhaltung beschäftigt – und erste konkrete Auswirkungen auf Chancen und Risiken eruiert: So können Predictive Maintenance-Systeme dazu beitragen, technische Risiken zu verändern und Schadensfälle zu verhindern. „Konkret kann etwa durch die korrekte Interpretation von Schwingungsmerkmalen ein allmählich wachsender Riss in einer Welle erkannt werden und durch rechtzeitige Abstellung ein gefährlicher Wellenbruch mit umfangreichen Folgeschäden vermieden werden“, nennt AZT-Ingenieur Thomas Gellermann als Beispiel. 

    Auch das Risiko und Ausmaß von Betriebsunterbrechungen, laut Allianz Risk Barometer das größte Unternehmensrisiko für Unternehmen weltweit, könne durch Predictive Maintenance reduziert werden, wenn bestimmte Fehlerarten rechtzeitig erkannt und frühzeitig ein Austausch ohne Beeinträchtigung der Anlagenverfügbarkeit geplant würden. „Vor allem bei Maschinen und Anlagen, für die der Hersteller keine planmäßigen Überholungen bzw. Revisionen vorgesehen hat und die Ausfallursachen und Wirkmechanismen weitestgehend bekannt sind, kann die vorausschauende Instandhaltung Störungszeiten minimieren und folglich Kosten sparen. Windturbinen sind ein gutes Beispiel dafür“, erklärt Gellermann 

    Die Untersuchung des AZT zeigt aber auch, dass beim Einsatz von Predictive Maintenance einige Risiken unverändert bleiben – und sogar neue Risiken entstehen können. Vor allem mögliche Spontanereignisse sind trotz der neuen Technologie nicht verhinderbar, wenn keine messbaren Effekte im Vorfeld erkennbar sind: Das Bersten der Niederdruckturbinenwelle im Kraftwerk Irsching am Silvestertag 1987, bis heute einer der größten metallischen Brüche weltweit, wäre auch mit Predictive Maintenance nicht verhinderbar gewesen, da das auslösende Teil nicht überwacht wurde. „Auch Maximalschaden-Ereignisse können aufgrund der modernen Instandhaltungsmethode nicht ausgeschlossen werden“, erklärt Gellermann. Darüber hinaus könnten – wenn sich durch die neue Instandhaltungsform Revisionszyklen verlängern – Verschleiß und Störungen an unüberwachten Maschinenteilen nicht frühzeitig erkannt werden. 

    Ein weiteres Risiko der Predictive Maintenance-Systeme besteht in der Qualität der ermittelten Daten. Sie sind gleichermaßen anfällig für Ausfälle oder Funktionsstörungen oder könnten durch Cyberangriffe oder Sabotageakte manipuliert werden. Dadurch könnten Daten missinterpretiert oder möglicherweise schädliche Steuerungsbefehle initiiert werden. 

    „Als einer der weltweit führenden Industrieversicherer wollen wir  bei der Etablierung von Predictive Maintenance Methoden mitspielen. Wir sind überzeugt, dass diese neue technologiebasierte Form der Instandhaltung über kurz oder lang mehr Verbreitung in Unternehmen finden wird. Aufgrund der Komplexität von Maschinenanlagen und der Fehlermechanismen wird aber auch in Zukunft die Instandhaltung nicht ausschließlich nach dem vorrausschauenden Modell erfolgen können, sondern es werden auch weiterhin Instandhaltungsmaßnahmen in festen Zeitintervallen notwendig sein. 

    Zugleich will die AGCS für die neuen Risiken sensibilisieren. „Die Industrie und Versicherer müssen sich mit den Chancen und Risiken der Instandhaltungstechnologien intensiv auseinandersetzen – und eng mit technischen Anbietern kooperieren“, sagt Thomas Meschede, Head of Allianz Risk Consulting in Central- und Osteuropa. Die Bewertung des Risikos darf auch unter Berücksichtigung von Predictive Maintenance nicht pauschal getroffen werden, sondern bedarf je nach Anwendungsfall, Optimierungsziel und Ausführung der fachkundigen Begutachtung eines Experten. Wichtig ist dabei, kritische und bewährte Prinzipien, die dem Schutz der Anklage dienen, nicht über Bord zu werfen, wie zum Beispiel die Trennung der Predictive Maintenance Systeme von den bekannten Schutzfunktionen der Anlage.



  • You can find a report from EXPERT DAYS 2019 here

  • Am 13.02.2020 hielt Thomas Gellermann für den Verein Deutscher Ingenieure (VDI) ein Live-Webinar mit dem Titel „Brauchen Windturbinen Schwingungsüberwachung und Condition Monitoring?“

    Windenergieanlagen leisten einen wesentlichen Beitrag zur regenerativen Stromerzeugung. Durch Kapazitätssteigerungen der Anlagen und Kostensenkungen in der Herstellung ist langfristig ein weiterer Ausbau der Windenergie national, wie international, zu erwarten. Zunehmende Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit der technisch anspruchsvollen Anlagen besitzt die detaillierte Kenntnis des Anlagenzustands als Basis für eine intelligente Instandhaltung. Zu diesem Zweck haben sich seit einiger Zeit schwingungsbasierte Condition Monitoring Systeme (CMS) als Standard etabliert. Diese liefern wichtige Informationen für die zustandsorientierte und auch vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance). Die Systeme können aber auch wichtige Informationen über das Betriebsverhalten und mögliche schädliche Schwingungszustände liefern. Dies ist die Aufgabe der Schwingungsüberwachung, mit der anhand von standardisierten Beurteilungsgrößen Windturbinen mit auffälligem Verhalten im Vergleich zu genormten Richtwerten oder der Anlagenflotte identifiziert werden können.

    Im Webinar stellte Thomas Gellermann standartisierte Beurteilungsgrößen für die Schwingungsüberwachung als Ergänzung zum Condition Monitoring und dessen Nutzen vor. In einer Live-Umfang entschieden sich 95 % der Webinar-Teilnehmer dafür, dass die möglichen Synergien aus der Nutzung von CMS und Schwingungsüberwachung sinnvoll sind. (Link zu den Folien des Webinars)


    Hintergrund

    Das Allianz Zentrum für Technik engagiert sich bereits seit fast 20 Jahren für die Verbreitung und Nutzung der schwingungsbasierten Zustandsüberwachung an Windturbinen. Diese Systeme tragen dazu bei, die Zuverlässigkeit der Anlagen zu erhöhen und Schäden zu vermindern. Aus diesem Grund verlangt auch der DNV GL den Einsatz von Condition Monitoring Systemen (CMS) seit einigen Jahren als Voraussetzung für die Typenzertifizierung von Offshore Windturbinen und bezieht sich in der Zertifizierungsrichtlinie auf die vom AZT erarbeiteten technischen Anforderungen.

    Bei Onshore Windenergieanlagen gibt es dagegen noch keine Verpflichtung zum Condition Monitoring. Daher werden die Systeme, trotz der kontinuierlich größer und leistungsstärker werdenden Anlagen nur optional auf Kundenwunsch installiert. Laut Thomas Gellermann ist dies Sparen am falschen Ende. Betreiber, die die Instandhaltung der Anlagen selbst managen, setzen seiner Erfahrung nach seit Jahren mehrheitlich auf den Einsatz von CMS. Während sich bei Anlagen, die über Vollserviceverträge instandgehalten werden, die schwingungsbasierte Zustandsüberwachung noch weniger verbreitet hat.

    Studien zeigen, dass sich die Folgekosten bei einem großen Teil der auftretenden Triebstrangschäden durch eine frühzeitige Erkennung reduzieren lassen und dabei auch die Versicherung profitieren kann. Bei Turbosätze in Industrie- und Kraftwerksanlagen, auch im ähnlichen Leistungsbereich wie Windturbinen, zählt Schwingungsüberwachung seit vielen Jahren zum Standard. Windenergieanlagen werden dagegen nur ein bis zweimal im Jahr und ausschließlich im Stillstand betreten. Daher ist es umso mehr unverständlich, dass bei Onshore-Anlagen das Condition Monitoring und die Schwingungsüberwachung noch keine Anforderung sind. 

    Das AZT bringt seine umfangreichen Schadenerfahrungen nicht nur innerhalb der Allianz ein (projektbezogen oder als Lessons Learned), sondern gibt sein Wissen zur Schadenprävention auch über Konferenzen, Kundenveranstaltungen und andere Foren, wie z.B. diesem VDI-Webinar, in die Branche weiter.