Fraunhofer-Gesellschaft 
Monitoring - Methoden zur Absicherung der Systemzuverlässigkeit
An Systeme wird zunehmend die Forderung nach Leichtbau, Funktionsintegration und erhöhter Leistungsfähigkeit bei gleichzeitiger Sicherstellung der Systemzuverlässigkeit gestellt. Zur Umsetzung dieser Anforderungen werden verstärkt mechatronische Systeme eingesetzt. Die Komplexität dieser Systeme bedingt oftmals, dass qualitative Aussagen zum System im Betrieb nur unvollständig im Voraus getroffen werden können. Monitoring Methoden können Abhilfe schaffen.
Hierzu werden Sensoren in Systeme implementiert, welche die Erfassung von Systemgrößen ermöglichen. Eine Messung der Systemgrößen führt nicht unmittelbar zu Bewertungsgrößen, mit denen Rückschlüsse auf die aktuellen Systemeigenschaften gezogen werden können. Die im Rahmen des Monitoring abzuleitenden Informationen beziehen sich typischerweise auf Betriebszustände (Usage-Monitoring), den aktuellen Systemzustand (Condition-Monitoring) oder die Schadensdetektion (Health-Monitoring). Um aus Messsignalen die gewünschten Informationen ableiten zu können, sind individuelle Methoden zur Datenreduktion, zum Datenhandling und zur Ableitung von Bewertungsgrößen nötig.
Projektinhalt
Die im System verfügbaren Signale werden durch geeignete, an der Aufgabenstellung orientierte Methoden reduziert bzw. verarbeitet. Dabei werden sowohl Methoden zur Transformation in den Frequenzbereich als auch zur Signal-Klassierung angewendet. Die üblichen Reduktionsverfahren werden durch geeignete Lösungen miteinander verknüpft, so dass durch die Datenreduktion die jeweils benötigten Signalinhalte vorliegen.
Bei einer Anwendung im Hinblick auf die Detektion von Betriebszuständen (Usage-Monitoring) kann die weitere Signalverarbeitung und -bewertung typischerweise offline erfolgen. Hierzu werden Werkzeuge eingesetzt, mit denen vorliegende Daten aus einer Datenbank mit den erfassten Signalen verglichen und bewertet werden. Um die Betriebszustände im Kundeneinsatz zu ermitteln, können weitere Informationen aus der Datenbank genutzt werden. Somit kann die Historie des Systems im Betrieb verfolgt und mit bekannten Betriebszuständen verglichen werden. Informationen zum aktuellen Systemzustand liegen nicht zwingend vor.
Bei einer Anwendung zur Erfassung des aktuellen Systemzustandes (Condition-Monitoring) erfolgt die Signalbewertung meist online. Die Signale werden nicht dauerhaft gespeichert. Anhand einer Online-Signalverarbeitung und anschließenden Bewertung kann der Systemzustand identifiziert werden. Dabei wird mittels eines vorab festgelegten Kriteriums der aktuelle Zustand des Systems bewertet. Ein Rückschluss auf die Historie ist nicht möglich.
Eine weitere Anwendung des Monitoring ist die Schadensdetektion (Health-Monitoring). Ähnlich dem Condition-Monitoring erfolgt die Signalbewertung online. Die Signale werden über definierte Bewertungsschemata zur Schadensdetektion genutzt. Eine Voruntersuchung des Zusammenhangs zwischen Schadensbild und Variation der Bewertungsgröße ist zwingend erforderlich. Bei Schadensdetektion ist meist keine Information zur Historie des Systems und demzufolge zur Schadensrückverfolgung möglich. Je nach Anwendungsfall können mehrere der genannten Verfahren eingesetzt und zur Informationssteigerung untereinander gekoppelt werden.
