Es gibt vier Hauptarten der zustandsorientierten Instandhaltung (CBM): Schwingungsanalyse, Thermografie, Ölanalyse und Ultraschallprüfung. Jede dieser Verfahren erfasst ein bestimmtes physikalisches oder chemisches Signal, das sich im Zuge der Abnutzung der Anlage verändert, sodass Instandhaltungsteams bereits vor dem Auftreten eines Ausfalls Maßnahmen ergreifen können, anstatt erst danach zu reagieren. Die richtige Kombination hängt von der Art der Anlage, der Ausfallart und der Bedeutung der Anlage für Ihren Betrieb ab.
Für Industrieunternehmen, die komplexe, hochwertige Anlagen verwalten, ist das Verständnis dieser Techniken keine reine Theorie. Ungeplante Ausfallzeiten kosten Hersteller durchschnittlich 27 Stunden pro Monat, und jede Ausfallstunde hat Auswirkungen auf Produktionspläne und Wartungsverträge. In den folgenden Abschnitten wird erläutert, wie die einzelnen CBM-Methoden funktionieren, wie man die richtige Methode auswählt und wie Außendiensttechniker diese Daten in der Praxis im Betrieb nutzen.
Was sind die wichtigsten Arten von CBM-Verfahren?
Die zustandsorientierte Instandhaltung stützt sich auf vier zentrale Überwachungstechniken: Schwingungsanalyse, Infrarot-Thermografie (Wärmebildgebung), Öl- und Flüssigkeitsanalyse sowie Ultraschallprüfung. Einige Programme beziehen zudem die Analyse elektrischer Signaturen und die Akustische Emissionsüberwachung als ergänzende Methoden ein, doch diese vier bilden die Grundlage der meisten industriellen CBM-Programme.
- Schwingungsanalyse: Sensoren messen die Schwingungsmuster in rotierenden Maschinen. Veränderungen der Frequenz oder Amplitude deuten auf Lagerverschleiß, Unwucht oder Fehlausrichtung hin, noch bevor sichtbare Schäden auftreten.
- Infrarot-Thermografie: Wärmebildkameras erkennen Wärmeanomalien in Schaltschränken, Motoren und mechanischen Bauteilen. Überhitzung ist eines der frühesten Anzeichen für einen drohenden Ausfall.
- Öl- und Flüssigkeitsanalyse: Durch Laboruntersuchungen oder Vor-Ort-Tests von Schmierstoffproben lassen sich Metallpartikel, Viskositätsänderungen und Verunreinigungen feststellen. Auf diese Weise wird innerer Verschleiß sichtbar, den kein externer Sensor erkennen kann.
- Ultraschallprüfung: Mithilfe hochfrequenter Schallwellen lassen sich Leckagen, Reibung und elektrische Entladungen in Anlagen erkennen, die für eine herkömmliche akustische Überwachung zu leise oder zu laut arbeiten.
Diese Verfahren schließen sich nicht gegenseitig aus. Die meisten ausgereiften CBM-Programme kombinieren zwei oder mehr Methoden für dieselbe Anlage, da unterschiedliche Ausfallarten unterschiedliche Signale erzeugen. Ein Getriebe beispielsweise profitiert sowohl von der Schwingungsanalyse als auch von der Ölprobenentnahme, da jede dieser Methoden eine andere Art von Problem aufdeckt.
Wie erkennt die jeweilige CBM-Art einen Geräteausfall?
Jede zustandsorientierte Instandhaltungstechnik erkennt Störungen, indem sie eine messbare physikalische oder chemische Eigenschaft verfolgt, die sich im Zuge der Abnutzung der Anlage verändert. Der Schlüssel liegt darin, einen Referenzwert für den einwandfreien Betrieb festzulegen und anschließend auf Abweichungen zu achten, die definierte Schwellenwerte überschreiten. So funktioniert jede Methode in der Praxis:
Schwingungsanalyse
Rotierende Anlagen erzeugen im Normalbetrieb ein charakteristisches Schwingungsmuster. Mit zunehmendem Verschleiß der Komponenten verändert sich dieses Muster auf vorhersehbare Weise. Lagerschäden führen zu hochfrequenten Schwingungsspitzen; Unwucht äußert sich in einer erhöhten Amplitude bei der Drehfrequenz; Fluchtungsfehler erzeugen harmonische Schwingungsmuster. Die Schwingungsanalyse erkennt diese Veränderungen bereits Wochen oder Monate vor einem katastrophalen Ausfall und gibt den Wartungsteams so ein klar definiertes Zeitfenster für Eingriffe.
Infrarot-Thermografie
Wärme entsteht als Nebenprodukt von Reibung, elektrischem Widerstand und mechanischer Beanspruchung. Die Wärmebildtechnik erfasst die Temperaturverteilung auf der Oberfläche eines Bauteils und vergleicht sie mit Referenzwerten. Ein Motor, der bei gleicher Belastung 15 Grad heißer läuft als normal, ist ein deutliches Anzeichen dafür, dass sich im Inneren etwas verändert hat. Diese Technik eignet sich besonders gut für elektrische Schaltanlagen, Motorwicklungen und Wärmetauscher.
Öl- und Flüssigkeitsanalyse
Wenn interne Bauteile verschleißen, geben sie mikroskopisch kleine Metallpartikel an das Schmiermittel ab. Durch spektrometrische Analyse lassen sich Art und Konzentration dieser Partikel bestimmen, wodurch sich unmittelbar feststellen lässt, welches Bauteil verschleißt. Veränderungen der Viskosität oder das Vorhandensein von Wasser und Verunreinigungen deuten auf eine andere Art von Problem hin: einen Dichtungsdefekt oder das Eindringen von Kühlmittel. Dies ist die einzige CBM-Methode, mit der sich innerer Verschleiß ohne Demontage nachweisen lässt.
Ultraschallprüfung
Ultraschall-Detektoren wandeln hochfrequente Schallwellen (typischerweise 20 kHz bis 100 kHz) in hörbare Signale oder Wellenformdaten um. Druckluftlecks, defekte Kondensatableiter und Mängel bei der Lagerschmierung erzeugen jeweils charakteristische Ultraschallsignaturen. Diese Technik ist besonders nützlich in lauten Produktionsumgebungen, in denen hörbare Geräusche durch Maschinenlärm übertönt werden.
Welche CBM-Methode eignet sich am besten für die Fertigungstechnik?
Bei den meisten industriellen Fertigungsanlagen ist die Schwingungsanalyse die am weitesten verbreitete zustandsorientierte Instandhaltungstechnik, da die meisten kritischen Anlagen rotierende Komponenten enthalten: Motoren, Pumpen, Kompressoren, Getriebe und Ventilatoren. Die beste Methode hängt jedoch von der jeweiligen Anlage und ihrem vorherrschenden Ausfallmodus ab.
- Rotierende Maschinen (Motoren, Pumpen, Kompressoren): Die Schwingungsanalyse ist das wichtigste Instrument, ergänzt durch Ölprobenahmen bei Getrieben und großen Kompressoren.
- Elektrische Infrastruktur (Schalttafeln, Schaltanlagen, Transformatoren): Die Infrarot-Thermografie ist das Standardverfahren, ergänzt durch Ultraschallprüfungen zur Erkennung von Teilentladungen.
- Hydraulik- und Schmiersysteme: Die Ölanalyse ist die direkteste Methode und wird häufig mit einer Schwingungsüberwachung an der Pumpe selbst kombiniert.
- Pneumatiksysteme und Kondensatableiter: Bei der Ultraschallprüfung werden Leckagen und Verstopfungen erkannt, die mit anderen Methoden völlig übersehen werden.
Die praktische Lösung für die meisten industriellen Fertigungsbetriebe ist ein mehrstufiges Programm: Schwingungsanalyse als Rückgrat, Thermografie für elektrische und wärmeerzeugende Anlagen sowie Ölanalyse für hochwertige Getriebe und Kompressoren. Die Ultraschallprüfung füllt die Lücken. Ein Programm, das sich auf eine einzige Methode stützt, wird immer blinde Flecken aufweisen.
Was ist der Unterschied zwischen CBM und vorausschauender Instandhaltung?
Die zustandsorientierte Instandhaltung (CBM) löst eine Instandhaltungsmaßnahme aus, wenn ein überwachter Parameter einen festgelegten Schwellenwert überschreitet. Die vorausschauende Instandhaltung (PdM) nutzt maschinelles Lernen und statistische Modellierung, um vorherzusagen, wann ein Ausfall auftreten wird – noch bevor ein Schwellenwert überschritten wird. CBM reagiert auf den aktuellen Zustand; PdM antizipiert den zukünftigen Zustand.
In der Praxis stellen die beiden Ansätze kein Gegensatzpaar dar, sondern bilden ein Kontinuum. Ein CBM-Programm, das über einen längeren Zeitraum Schwingungsdaten erfasst und anhand von Trendanalysen prognostiziert, wann ein Lager ausfallen wird, dient der vorausschauenden Instandhaltung. Diese Unterscheidung ist vor allem dann von Bedeutung, wenn Unternehmen entscheiden, in welche Technologien sie investieren sollen:
- CBM erfordert Sensoren, festgelegte Schwellenwerte und einen Prozess zur Reaktion auf Warnmeldungen. Es ist für die meisten mittelständischen Hersteller ohne fortgeschrittene Datenanalysefähigkeiten zugänglich.
- PdM ergänzt das System um Modelle des maschinellen Lernens, die auf historischen Ausfalldaten trainiert wurden. Dies ermöglicht eine frühzeitigere Warnung und führt zu weniger Fehlalarmen, erfordert jedoch umfangreichere historische Daten und eine entsprechende Analyseinfrastruktur.
Für Unternehmen, die sich von der reaktiven Instandhaltung verabschieden, ist CBM in der Regel der richtige erste Schritt. Es liefert messbare Ergebnisse, schafft die Datengrundlage, die PdM-Modelle benötigen, und erfordert für die Umsetzung keine vollständige digitale Transformation. Die vorausschauende Instandhaltung ist der logische nächste Schritt, sobald diese Datengrundlage vorhanden ist.
Wie nutzen Außendiensttechniker CBM-Daten bei ihrer Arbeit?
Außendiensttechniker nutzen Daten aus der zustandsorientierten Instandhaltung (CBM), um Arbeitsaufträge nach Priorität zu ordnen, Inspektionschecklisten zu erstellen und vor Ort fundierte Entscheidungen zu treffen, anstatt sich auf festgelegte Intervalle oder reaktive Einsätze zu verlassen. Der Nutzen von CBM-Daten kommt erst dann zum Tragen, wenn sie dem Techniker am Einsatzort in einem nutzbaren Format und zum richtigen Zeitpunkt zur Verfügung stehen.
In der Praxis bedeutet dies, dass das CBM-System mit der Plattform für das Arbeitsauftragsmanagement verbunden sein muss. Wenn ein Schwingungssensor an einem Kompressor seinen Alarmschwellenwert überschreitet, sollte dieses Signal automatisch einen Arbeitsauftrag generieren, die relevante Anlagenhistorie hinzufügen und den Auftrag an einen Techniker mit den entsprechenden Qualifikationen weiterleiten. Ein Techniker, der ohne diesen Kontext vor Ort eintrifft, fängt bei Null an, was zu wiederholten Besuchen führt und die Erstbehebungsquote beeinträchtigt.
Der Offline-Zugriff ist in der Fertigung eine unverzichtbare Voraussetzung. In Technikräumen, Kellern und abgelegenen Produktionsbereichen ist häufig kein zuverlässiges Netzwerksignal vorhanden. Wenn der Techniker offline keinen Zugriff auf Anlagendokumentation, CBM-Trenddaten und Arbeitschecklisten hat, werden die vom Überwachungssystem erfassten Daten genau in dem Moment nutzlos, in dem sie am dringendsten benötigt werden. Dies ist einer der häufigsten Schwachpunkte bei CBM-Implementierungen, die auf generischer Unternehmenssoftware basieren, die nicht für den industriellen Feldeinsatz konzipiert ist.
Wie Gomocha Fertigungsteams dabei unterstützt, auf CBM-Daten zu reagieren
Das Erfassen von Zustandsdaten ist nur die halbe Miete. Die andere Hälfte besteht darin, diese Daten dem richtigen Techniker mit dem richtigen Anlagenkontext zum richtigen Zeitpunkt zur Verfügung zu stellen. Genau hier scheitern die meisten CBM-Programme, und genau dafür haben wir Gomocha entwickelt, um diese Lücke zu schließen.
Unsere Außendienstplattform verknüpft CBM-Warnmeldungen direkt mit workflowgesteuerten Arbeitsaufträgen, sodass die Techniker vor Ort die vollständige Anlagengeschichte, auf den jeweiligen Ausfallmodus abgestimmte Prüfchecklisten sowie Offline-Zugriff auf alle benötigten Dokumente zur Verfügung haben. Im Anlagenbereich ist keine Internetverbindung erforderlich.
Konkret unterstützt Gomocha Serviceteams in der Fertigung durch:
- Automatische Erstellung von Arbeitsaufträgen bei Überschreitung von CBM-Schwellenwerten, mit integrierter Anlagenhistorie und Prioritätszuordnung
- Bereitstellung eines vollständig offline-fähigen mobilen Zugriffs auf Anlagenunterlagen, Sicherheitsvorschriften und Wartungschecklisten, damit Techniker niemals durch schlechten Empfang behindert werden
- Ops-Teams können mithilfe unseres „No-Code“-Workflow-Designers Inspektionsabläufe je nach Asset-Typ konfigurieren, ohne auf die IT warten zu müssen
- Durch die native Integration mit AFAS und Microsoft Dynamics sowie die Anbindung an SAP und JDE über Konnektoren bleiben CBM-Daten und die Auftragshistorie stets mit Ihrem ERP-System synchronisiert.
Produktionsteams, die Gomocha einsetzen, haben ungeplante Ausfallzeiten um bis zu 41 % reduziert und die Erstbehebungsquote um bis zu 19 % gesteigert. Wenn Sie herausfinden möchten, wo in Ihrem aktuellen Betrieb Zeit und Gewinnmargen verloren gehen, beginnen Sie mit unserer Effizienzbewertung, um die vielversprechendsten Verbesserungsmöglichkeiten speziell für Ihren Anlagenbestand zu identifizieren.
Häufig gestellte Fragen
Woher weiß ich, welche CBM-Methoden ich bei der Einführung eines Programms von Grund auf priorisieren soll?
Beginnen Sie mit der Überprüfung Ihrer kritischsten Anlagen – jener, bei denen ein ungeplanter Ausfall die größten Auswirkungen auf die Produktion oder das größte Sicherheitsrisiko mit sich bringt. Ordnen Sie jede Anlage ihrem vorherrschenden Ausfallmodus zu (mechanisch, elektrisch, schmierungsbedingt) und wählen Sie die CBM-Methode aus, die für diese Ausfallart am besten geeignet ist. Für die meisten Hersteller bedeutet dies, zunächst mit der Schwingungsanalyse an rotierenden Anlagen zu beginnen, da diese den größten Bereich kritischer Anlagen abdeckt, und im weiteren Verlauf des Programms dann Wärmebildverfahren und Ölanalysen hinzuzuziehen.
Wie oft sollten CBM-Daten für die jeweilige Überwachungstechnik erfasst werden?
Die Häufigkeit der Messungen hängt von der jeweiligen Methode und der Kritikalität der Anlage ab. Schwingungsanalysen an kritischen rotierenden Anlagen werden in der Regel monatlich oder kontinuierlich über fest installierte Sensoren durchgeführt, während weniger kritische Anlagen vierteljährlich überprüft werden können. Ölprobenahmen erfolgen in der Regel alle 250–500 Betriebsstunden oder vierteljährlich, je nachdem, was zuerst eintritt. Wärmebildinspektionen werden für die elektrische Infrastruktur üblicherweise halbjährlich durchgeführt, wobei Schaltanlagen mit hoher Kritikalität möglicherweise vierteljährliche Scans erfordern.
Was sind die häufigsten Fehler, die Teams bei der Umsetzung eines CBM-Programms machen?
Der häufigste Fehler besteht darin, Zustandsdaten zu erfassen, ohne einen klaren Prozess für deren Umsetzung zu haben – Sensoren und Erfassungsprogramme werden zwar eingerichtet, doch Warnmeldungen bleiben im Dashboard stehen, ohne automatisch mit der Erstellung von Arbeitsaufträgen oder der Entsendung von Technikern verknüpft zu sein. Ein zweiter häufiger Fehler ist das Überspringen der Festlegung von Referenzwerten: Ohne eine dokumentierte „gesunde“ Signatur für jede Anlage ist es unmöglich zu bestimmen, ob eine Abweichung von Bedeutung ist. Schließlich unterschätzen Teams oft die Notwendigkeit eines Offline-Datenzugriffs vor Ort, was dazu führt, dass CBM-Erkenntnisse genau in dem Moment ausfallen, in dem ein Techniker sie am dringendsten benötigt.
Kann CBM bei älteren Anlagen eingesetzt werden, bei deren Konstruktion keine Sensoren berücksichtigt wurden?
Ja – die meisten CBM-Verfahren sind nicht-invasiv und lassen sich ohne Umbau an Altanlagen nachrüsten. Tragbare Schwingungsanalysatoren, Hand-Wärmebildkameras und Ultraschall-Detektoren erfordern keine feste Installation und können im Rahmen von Routinebegehungen an praktisch jeder Anlage eingesetzt werden. Bei höherwertigen Altanlagen können drahtlose Schwingungssensoren ohne Demontage an der Oberfläche angebracht werden. Entscheidend ist, bereits früh im Nachrüstungsprozess einen eindeutigen Ausgangswert zu ermitteln, bevor es zu einer weiteren Verschlechterung kommt.
Wie viele historische Zustandsdaten sind erforderlich, bevor CBM-Warnmeldungen zuverlässig werden?
Bei schwellwertbasierten CBM-Systemen lassen sich bereits nach 3 bis 6 Monaten der Erfassung von Basisdaten an einer intakten Anlage zuverlässige Warnmeldungen konfigurieren, vorausgesetzt, die Messbedingungen sind konstant. Je mehr historische Daten jedoch gesammelt werden, desto genauer lassen sich normale Betriebsschwankungen von tatsächlichen Verschleißtrends unterscheiden. Unternehmen, die mit Hilfe von Machine-Learning-Modellen auf vorausschauende Instandhaltung (PdM) umstellen möchten, benötigen in der Regel 12 bis 24 Monate an gekennzeichneten Ausfallhistorien pro Anlagenklasse, bevor das Modelltraining zuverlässige Ergebnisse liefert.
Wie lässt sich am besten erreichen, dass Wartungstechniker den CBM-Daten vertrauen und entsprechend handeln?
Die Akzeptanz seitens der Techniker ist größtenteils ein Problem der Informationsgestaltung: Wenn CBM-Warnmeldungen ohne Kontext eintreffen – ohne Anlagengeschichte, ohne Erklärung, was die Überschreitung des Schwellenwerts bedeutet, ohne Anleitung, was zu überprüfen ist –, verlassen sich die Techniker standardmäßig auf ihr eigenes Urteilsvermögen, das mit den Daten übereinstimmen kann oder auch nicht. Die Darstellung von CBM-Warnmeldungen zusammen mit Trenddiagrammen, Informationen zu Ausfallmodi und anlagenspezifischen Checklisten direkt im Arbeitsauftrag macht die Daten umsetzbar statt abstrakt. Auch erste Erfolge sind wichtig – die Dokumentation von Fällen, in denen CBM-Daten einen Ausfall bereits vor dessen Eintreten erkannt haben, schafft schneller Vertrauen im Team als jedes Schulungsprogramm.
Inwiefern wirkt sich CBM auf bestehende Pläne zur vorbeugenden Instandhaltung (PM) aus?
CBM ersetzt die vorbeugende Instandhaltung nicht vollständig – sie verfeinert sie. Zeitbasierte PM-Maßnahmen, die durch gesetzliche Vorschriften oder Garantiebedingungen der Erstausrüster gerechtfertigt sind, sollten weiterhin termingerecht durchgeführt werden; CBM-Daten können jedoch genutzt werden, um Intervalle bei Maßnahmen zu verlängern oder zu verkürzen, bei denen der Zustand ein besserer Auslöser ist als der Kalenderzeitpunkt. Wenn beispielsweise die Ölanalyse bei einem Wechselintervall von 500 Stunden durchweg ein sauberes, spezifikationskonformes Schmiermittel anzeigt, kann dieses Intervall oft sicher verlängert werden, wodurch Arbeits- und Materialkosten gesenkt werden. Das Ziel ist ein hybrides Programm, bei dem die vorbeugende Wartung (PM) die durch Vorschriften bedingten Aufgaben übernimmt und CBM die zustandsabhängigen Aufgaben.