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Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung – Zustandsüberwachung von Wartungsprognosen unterscheiden

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Einleitung

Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung – Zustandsüberwachung von Wartungsprognosen unterscheiden

Kurzbeschreibung: Messung, Diagnose und Vorhersage.

Zielgruppe: Auszubildende in Mechatronik, Industriemechanik, Elektronik für Automatisierungstechnik und verwandten Berufen.

Lernzeit: ca. 60–90 Minuten inklusive Übungen.

Leitfrage: Was unterscheidet die Aussage „Die Maschine schwingt stärker als zuvor“ von der Aussage „Die Maschine könnte in vier Wochen einen Warnwert erreichen“?

Abbildung: Aufbau einer Kreiselpumpe. Du untersuchst in diesem Kurs die Zustandsentwicklung eines fiktiven Pumpenantriebs.

Lernziel	Das kannst Du anschließend
Messen	Zustandswerte erfassen und vergleichen
Diagnostizieren	Auffälligkeiten und mögliche Ursachen unterscheiden
Prognostizieren	Eine einfache Vorhersage berechnen und ihre Grenzen erklären
Entscheiden	Geeignete Wartungsmaßnahmen begründet vorschlagen

Merksatz: Zustandsüberwachung beschreibt und bewertet den gegenwärtigen beziehungsweise bisher beobachteten Maschinenzustand. Eine Wartungsprognose schätzt eine zukünftige Entwicklung unter bestimmten Annahmen.

Sicheres Lernumfeld: Alle Messwerte und Anlagenbezeichnungen im Ausbildungsfall sind erfunden. Verwende ausschließlich lokale, offline betriebene Modelle oder ausdrücklich genehmigte Ausbildungssysteme. Keine Verbindungen zu fremden Netzen, Produktivanlagen oder Steuerungen herstellen. Keine Zugangsdaten, Betriebsdaten oder Kundendaten hochladen. Externe Videos und Lernplattformen nur nach den schulischen Datenschutzvorgaben öffnen.

Lerneinheit 1: Messen und überwachen

Dauer: 8 Minuten

Was bedeutet Zustandsüberwachung?

Condition Monitoring erfasst regelmäßig oder kontinuierlich messbare Eigenschaften einer Maschine.

Typische Messgrößen sind:

Messgröße	Einheit	Mögliche Bedeutung
Schwinggeschwindigkeit	mm/s	Hinweise auf verändertes Schwingungsverhalten
Temperatur	°C	Hinweise auf Erwärmung
Druck	bar	Hinweise auf Prozessveränderungen
Drehzahl	min⁻¹	Betriebszustand und Vergleichsbedingung
Stromstärke	A	Hinweise auf elektrische Belastung

Wichtig: Ein auffälliger Messwert beweist noch keinen bestimmten Defekt.

Abbildung: Einfaches Schwingungssensor-Modul. Es veranschaulicht das Messprinzip, ist aber kein vollständiges industrielles Diagnosesystem.

Wie arbeitet eine Pumpe?

Animation: Bewegung eines Mediums durch ein rotierendes Pumpenlaufrad.

Beobachtungsauftrag: Überlege, warum eine veränderte Drehzahl oder Förderleistung die gemessenen Schwingungen beeinflussen könnte.

Fachvideo: Schwingungsmuster erkennen

Quelle: SKF Group, „An introduction to SKF condition monitoring in railways“, 2021.

Arbeitsauftrag: Achte auf den Unterschied zwischen einer Messung und der Interpretation eines Schwingungsmusters.

Einordnung: Die Beispiele stammen aus dem Schienenverkehr. Die grundlegende Idee der Schwingungsüberwachung ist auf andere rotierende Maschinen übertragbar, konkrete Grenzwerte und Messverfahren jedoch nicht ohne Prüfung.

Mini-Check: Eine Temperatur von 46 °C ist zunächst ein Messwert. Erst der Vergleich mit geeigneten Referenzen erlaubt eine Zustandsbewertung.

Fachgrundlage: ISO 17359:2018 – Condition monitoring and diagnostics of machines.

Lerneinheit 2: Diagnostizieren

Dauer: 8 Minuten

Vom Messwert zur möglichen Fehlerursache

Eine Diagnose soll erklären, warum eine Auffälligkeit auftritt.

Abbildung: Bauteile eines Wälzlagers. Untersuche Außenring, Innenring, Wälzkörper und Käfig.

Animation: Bewegung der Wälzkörper. Die Bewegung kann bei Schäden charakteristische Schwingungen erzeugen. Die SVG-Vorschau ist möglicherweise nicht animiert; die Originaldatei auf Wikimedia Commons kann die Animation zeigen.

Beispiel: Steigende Schwingungen können mit Unwucht, Fehlausrichtung, Lockerungen oder Lagerschäden zusammenhängen.

Beobachtung	Fachliche Einordnung
Schwingungen steigen	Eine Zustandsänderung liegt nahe
Schwingungen steigen bei veränderter Drehzahl	Der Betriebszustand könnte die Änderung erklären
Ein charakteristisches Frequenzmuster tritt auf	Eine bestimmte Fehlerursache wird wahrscheinlicher
Eine unabhängige Prüfung bestätigt einen Lagerdefekt	Die Diagnose erhält zusätzliche Belege

Merksatz: Eine Auffälligkeit ist keine gesicherte Ursachenbestimmung.

Temperatur als zusätzlicher Hinweis

Abbildung: Wärmebild eines Elektromotors.

Ein Wärmebild kann auffällige Erwärmung sichtbar machen. Die korrekte Interpretation hängt unter anderem von Oberflächeneigenschaften, Umgebung und Messbedingungen ab.

Denke nach: Warum kann eine hohe Temperatur sowohl durch erhöhte Belastung als auch durch einen technischen Fehler entstehen?

Fachvideo: Lagerdiagnose

Quelle: Acoem USA, „Vibration Analysis & Condition Monitoring Basics: Journal Bearing Faults & Clearance Issues“, 2019.

Beobachtungsauftrag: Welche Anzeichen verwenden Fachleute zur Bewertung eines Lagers?

Fachliche Einschränkung: Das Video behandelt Gleitlager. Unser Ausbildungsfall verwendet ein Wälzlager. Die im Video gezeigten Fehlermuster dürfen deshalb nicht unverändert auf das Wälzlager übertragen werden.

Feedback: Wenn Du zunächst nur „auffällige Schwingung“ feststellst, ist das eine korrekte Beobachtung. Einen Lagerschaden als sicher zu bezeichnen, wäre ohne zusätzliche Belege voreilig.

Fachgrundlage: SKF – Vibration Diagnostic Guide. Die Anleitung unterscheidet ausdrücklich zwischen Fehlererkennung und Ursachenanalyse.

Lerneinheit 3: Prognostizieren

Dauer: 10 Minuten

Was ist eine Wartungsprognose?

Eine Prognose nutzt Messverläufe und gegebenenfalls Modelle, um eine zukünftige Zustandsentwicklung abzuschätzen.

Verfahren	Typische Frage
Zustandsüberwachung	Wie verhält sich die Maschine jetzt?
Diagnose	Welche Ursache könnte die Auffälligkeit erklären?
Prognose	Wie könnte sich der Zustand entwickeln?
Wartungsplanung	Wann und wie sollten Fachkräfte reagieren?

Eine Prognose kann beispielsweise die voraussichtliche Überschreitung einer Warnschwelle oder eine geschätzte Restnutzungsdauer betreffen.

Achtung: Der Zeitpunkt einer Warnschwellenüberschreitung ist nicht automatisch der Zeitpunkt eines Maschinenausfalls.

Wie werden Messsignale ausgewertet?

Vertiefungsabbildung: Verarbeitung von Schwingungssignalen zur Fehlerdiagnose an Wälzlagern. Die Darstellung zeigt eine Diagnosekette, nicht bereits eine Vorhersage der Restnutzungsdauer.

Lernauftrag: Finde die Schritte, bei denen aus Rohdaten Informationen über den Maschinenzustand entstehen. Überlege anschließend, welche zusätzlichen Informationen eine Vorhersage benötigt.

Demonstration: Condition Monitoring in der Automatisierung

Quelle: Siemens Knowledge Hub, „Predictive maintenance using S7-1200 & condition monitoring module“, 2018.

Beobachtungsauftrag: Unterscheide Datenerfassung, Auswertung und Wartungsentscheidung.

Quellenhinweis: Die Demonstration zeigt eine ältere technische Systemkonfiguration. Sie dient der Veranschaulichung, nicht als aktuelle Installations- oder Konfigurationsanleitung. Keine Schritte an realen Steuerungen nachstellen.

Wie verlässlich sind Prognosen?

Eine Prognose hängt von der Datenqualität, den Betriebsbedingungen und den Annahmen des Modells ab.

Eine lineare Fortschreibung ist besonders unsicher, wenn Verschleiß beschleunigt verläuft, Betriebsbedingungen wechseln oder nur wenige Messwerte vorliegen.

Fachgrundlage: ISO 13381-1:2025 – Prognostics, Part 1. Die aktuelle Ausgabe von September 2025 ersetzt die frühere Ausgabe von 2015.

Lerneinheit 4: Ausbildungsfall Pumpe P-17

Dauer: 15 Minuten

Ausgangssituation

In einer fiktiven Ausbildungswerkstatt soll der Zustand der Kreiselpumpe P-17 beurteilt werden.

Du erhältst ausschließlich simulierte Daten. Angenommen wird eine vergleichbare Betriebsweise mit etwa 1450 min⁻¹ und gleichbleibender Last.

Woche	Schwinggeschwindigkeit RMS	Temperatur
0	2,0 mm/s	43 °C
1	2,3 mm/s	44 °C
2	2,6 mm/s	45 °C
3	2,9 mm/s	46 °C

Fiktive Warnschwelle: 4,1 mm/s.

Wichtig: Die Warnschwelle ist ausschließlich eine Übungsannahme. Sie ist weder eine allgemeine ISO-Grenze noch eine Freigabe- oder Abschaltgrenze für reale Maschinen.

Drei fachlich unterschiedliche Aussagen

Aussage	Einordnung
„In Woche 3 beträgt die Schwinggeschwindigkeit 2,9 mm/s.“	Messung
„Ein mechanisches Problem ist möglich; die genaue Ursache ist noch ungeklärt.“	Diagnostische Einschätzung
„Bei unverändertem linearem Anstieg wäre die fiktive Warnschwelle etwa vier Wochen später erreicht.“	Prognose

Ausbildungsfrage: Welche dieser Aussagen beschreibt die Zukunft? Welche benötigt zusätzliche Prüfungen?

Eine einfache Prognose berechnen

Schritt 1: Veränderung pro Woche bestimmen.

(2,9 − 2,0) / 3 = 0,3 mm/s pro Woche

Schritt 2: Abstand zur Warnschwelle bestimmen.

4,1 − 2,9 = 1,2 mm/s

Schritt 3: Zeit bis zur rechnerischen Warnschwelle schätzen.

1,2 / 0,3 = 4 Wochen

Ergebnis: Unter der linearen Modellannahme würde die Warnschwelle ungefähr in Woche 7 erreicht.

Das bedeutet ausdrücklich nicht, dass die Pumpe in Woche 7 ausfällt oder dass eine tatsächliche Restnutzungsdauer von vier Wochen nachgewiesen wurde.

Interaktives Offline-Prognosemodell

Erstelle in einem lokal installierten Tabellenprogramm wie LibreOffice Calc eine kleine Simulation. Es werden keine Makros, Netzwerke oder echten Maschinendaten benötigt.

Zelle	Bedeutung	Startwert
B2	Aktueller Schwingwert in mm/s	2,9
B3	Angenommener Anstieg in mm/s pro Woche	0,3
B4	Fiktive Warnschwelle in mm/s	4,1
B5	Geschätzte Wochen bis zur Warnschwelle	Formel

Trage in B5 ein:

=WENN(B4<=B2;0;WENN(B3>0;(B4-B2)/B3;"nicht berechenbar"))

Verändere anschließend B3 und B4. Die Berechnung reagiert unmittelbar auf Deine Eingaben.

Simulation	Anstieg	Rechnerisches Ergebnis
Ausgangsfall	0,3 mm/s pro Woche	4 Wochen
Langsamer Verlauf	0,15 mm/s pro Woche	8 Wochen
Schneller Verlauf	0,6 mm/s pro Woche	2 Wochen
Kein Anstieg	0 mm/s pro Woche	Keine endliche Überschreitung aus diesem linearen Modell ableitbar

Interaktion 1: Halbiere den Anstieg und beobachte das Ergebnis.

Interaktion 2: Verdopple den Anstieg und vergleiche den Prognosehorizont.

Interaktion 3: Verändere die Warnschwelle. Erkläre, warum diese Änderung nicht automatisch einen anderen technischen Verschleiß bedeutet.

Interaktion 4: Stelle in einem lokal erstellten Liniendiagramm die vorhandenen Messwerte und die lineare Fortschreibung getrennt dar.

Modellgrenze: Diese Simulation ist eine mathematische Lernhilfe, kein validiertes Diagnose- oder Wartungssystem. Sie berücksichtigt unter anderem weder Messunsicherheit noch wechselnde Betriebszustände oder nichtlineare Schädigung.

Vom Modell zur Wartungsentscheidung

Für die fiktive Pumpe ist eine fachlich begründete Empfehlung:

Messwertprüfung: Messbedingungen, Sensorbefestigung und Vergleichbarkeit kontrollieren.
Fehlerdiagnose: Mögliche Ursachen durch zuständige Fachkräfte untersuchen lassen.
Zustandsüberwachung: Den Verlauf anhand neuer Messwerte erneut bewerten.
Wartungsplanung: Geeignete Inspektionen und mögliche Maßnahmen unter Beachtung betrieblicher Vorgaben vorbereiten.

Feedback: Sofort einen Lagerwechsel anzuordnen wäre durch die vier Messpunkte allein nicht begründet. Auch ein Weiterbetrieb ohne weitere Bewertung wäre keine angemessene Schlussfolgerung. Bei realen Anlagen gelten ausschließlich autorisierte Verfahren, Sicherheitsvorgaben und Entscheidungen qualifizierter Verantwortlicher.

Lerneinheit 5: Prognosen kritisch prüfen

Dauer: 10 Minuten

Demonstration aus der industriellen Praxis

Quelle: Deloitte US, „How Predictive Maintenance Helped a Logistics Leader Reduce Downtime“, veröffentlicht am 2. Juli 2026.

Arbeitsauftrag: Suche im Video nach der Abfolge Sensordaten – Analyse – Empfehlung – Wartungsauftrag.

Kritischer Hinweis: Das Video ist eine kommerzielle Praxisdarstellung. Genannte Einsparungen oder Erfolgsquoten sind ohne unabhängige Prüfung keine allgemeingültigen Leistungsnachweise. Übertrage solche Zahlen nicht auf unseren Ausbildungsfall.

Quellenvergleich: Wer behauptet was?

Quelle	Stärke	Kritisch zu beachten
ISO 17359:2018	Internationale Leitlinien für Zustandsüberwachungsprogramme; 2023 bestätigt	Der frei zugängliche Überblick ersetzt nicht den vollständigen Normtext
ISO 13381-1:2025	Aktuelle internationale Grundlage zu Prognoseprozessen	Keine Garantie, dass eine konkrete Vorhersage richtig ist
NIST: Monitoring, Diagnostics and Prognostics	Forschungsorientierte Betrachtung von Messung, Diagnose, Prognose und Validierung; 2025 aktualisiert	Forschungsmethoden müssen für den jeweiligen Einsatz geprüft werden
ifm: IO-Link-Vibrationssensor	Technische Informationen über Messgrößen, Sensorik und Einsatzfelder	Herstellerquelle mit Produktinteresse; keine unabhängige Vergleichsstudie
Texas Instruments: Affordable high-performance vibration monitoring	Öffentlich zugängliche technische Videoeinführung vom 12. Juni 2025	Die dargestellten Lösungen und Empfehlungen stammen von einem Komponentenhersteller

Vergleichsfrage: Warum ist eine ISO-Norm eine andere Art von Quelle als die Werbung für ein Sensorsystem?

Merke: Technische Demonstrationen können Messprinzipien zeigen. Sie ersetzen jedoch weder eine unabhängige Validierung noch den Nachweis einer Vorhersagegenauigkeit.

Vier Qualitätsfragen

Datenqualität: Sind die Messungen zuverlässig und vergleichbar?
Modellvalidierung: Wurde die Vorhersage an unabhängigen, repräsentativen Daten überprüft?
Unsicherheit: Werden Prognosefehler und Unsicherheiten angegeben?
Quellenkritik: Stammen die Aussagen aus Normen, Forschung oder kommerzieller Werbung?

Vertiefung: Prüfe auch Fehlalarme und übersehene Fehler. Eine Prognose kann unnötige Wartung auslösen oder einen tatsächlichen Schaden nicht rechtzeitig erkennen.

Gestufte Hilfen und Feedback

Hilfestufe 1: Orientierung

Frage bei jeder Aussage zuerst: Gegenwart, Ursache oder Zukunft?

Gegenwart weist auf Messung und Zustandsbewertung hin. Ursachen gehören zur Diagnose. Zukünftige Entwicklungen sind Gegenstand von Prognosen.

Hilfestufe 2: Rechenhilfe

Für eine lineare Prognose benötigst Du einen aktuellen Wert, einen angenommenen zeitlichen Anstieg und einen Zielwert.

Die Rechenidee lautet:

Zeit bis zur Warnschwelle = Abstand zur Warnschwelle / Anstieg pro Zeiteinheit

Das ist nur bei positivem Anstieg und geeigneten Modellannahmen sinnvoll.

Hilfestufe 3: Begründetes Musterfeedback

Kompetenzstufe	Erwartetes Ergebnis	Begründung
Basis	Der Wert 2,9 mm/s beschreibt den gemessenen Zustand in Woche 3	Es wird kein zukünftiges Ereignis behauptet
Anwendung	Die lineare Rechnung ergibt vier Wochen bis zur fiktiven Warnschwelle	Die Differenz von 1,2 mm/s wird durch den angenommenen Wochenanstieg von 0,3 mm/s geteilt
Transfer	Bei verdoppelter Anstiegsrate beträgt das Rechenergebnis zwei Wochen	Ein geänderter Modellparameter verändert die Vorhersage, beweist jedoch keine schnellere reale Schädigung

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

1. Was beschreibt die Zustandsüberwachung in erster Linie? (Den gegenwärtigen und bisher gemessenen Maschinenzustand) (!Den garantierten Ausfallzeitpunkt) (!Die genaue zukünftige Reparaturrechnung) (!Die automatisch festgelegte Ersatzteilbestellung)

2. Welche Aufgabe gehört zur Diagnose? (Mögliche Ursachen einer Auffälligkeit untersuchen) (!Eine Kalenderwoche ohne Messdaten festlegen) (!Einen Schwingungswert ohne Vergleich automatisch löschen) (!Eine Vorhersage grundsätzlich als sicher behandeln)

3. Was kennzeichnet eine Wartungsprognose? (Sie schätzt eine zukünftige Entwicklung unter bestimmten Annahmen) (!Sie besteht ausschließlich aus einer aktuellen Temperaturmessung) (!Sie beweist jeden zukünftigen Lagerschaden) (!Sie ersetzt sämtliche Sicherheitsprüfungen)

4. In welcher Einheit wird im Ausbildungsfall die Schwinggeschwindigkeit angegeben? (mm/s) (!bar) (!Grad Celsius) (!Ampere)

5. Warum sollen Messungen unter vergleichbaren Betriebsbedingungen erfolgen? (Weil Drehzahl und Belastung die Messwerte beeinflussen können) (!Weil alle Maschinen immer gleich stark schwingen) (!Weil der Sensor dadurch keine Messunsicherheit mehr besitzt) (!Weil dann keine Diagnose mehr erforderlich ist)

6. Welchen Status hat die Warnschwelle von 4,1 mm/s im Ausbildungsfall? (Sie ist eine erfundene Übungsgrenze) (!Sie ist die verbindliche Grenze für alle Pumpen) (!Sie bezeichnet den sicheren Bruch eines Lagers) (!Sie ist eine gesetzliche Abschaltvorgabe)

7. Was bedeutet die Prognose von vier Wochen im Fall P-17? (Eine rechnerische Schätzung bis zur angenommenen Warnschwelle) (!Ein garantierter Pumpenausfall nach vier Wochen) (!Eine nachgewiesene Lagerrestlebensdauer) (!Ein verbindlicher Termin zum Austausch des Motors)

8. Was gilt bei einem konstanten Wert unterhalb der Warnschwelle im einfachen linearen Modell? (Es ergibt sich keine zukünftige Schwellenüberschreitung aus einem positiven Trend) (!Die Schwelle wird garantiert morgen überschritten) (!Das Lager ist nachweislich defekt) (!Die Messwerte müssen falsch sein)

9. Welche Quelle eignet sich zur Prüfung allgemeiner internationaler Prognoseleitlinien besonders? (Eine aktuelle einschlägige ISO-Norm) (!Ein Werbeslogan ohne technische Nachweise) (!Eine anonyme Produktbewertung ohne Quellen) (!Eine einzelne unbelegte Erfolgsgeschichte)

10. Welche Arbeitsweise ist für die Modellübung zulässig? (Fiktive Daten in einer lokalen Tabelle auswerten) (!Ungefragt auf fremde Anlagen zugreifen) (!Produktionsdaten ohne Freigabe in eine Cloud übertragen) (!Unbekannte Steuerungen über fremde Netze testen)

Feedback zum Quiz

Frage	Begründung
1	Zustandsüberwachung erfasst und bewertet vorhandene Zustandsinformationen.
2	Diagnose untersucht Fehlerursachen und benötigt aussagekräftige Hinweise.
3	Prognosen sind modellabhängige Zukunftsaussagen und keine Gewissheiten.
4	Der verwendete RMS-Wert beschreibt hier die Schwinggeschwindigkeit.
5	Unterschiedliche Betriebszustände können die Vergleichbarkeit einschränken.
6	Die fiktive Grenze ist nicht auf reale Anlagen übertragbar.
7	Eine Warnschwellenprognose ist keine Ausfallzeitprognose.
8	Ohne positiven Anstieg folgt aus dem einfachen Modell kein endlicher zukünftiger Schwellenzeitpunkt.
9	Aktuelle Normen bieten systematisch erarbeitete fachliche Grundlagen, müssen aber korrekt angewendet werden.
10	Lokale Übungen mit erfundenen Daten vermeiden unautorisierte Eingriffe und Datenweitergaben.

Memory

Ordne die Fachbegriffe ihren Bedeutungen zu.

Condition Monitoring	Erfassung und Bewertung von Maschinenzuständen
Diagnose	Untersuchung möglicher Fehlerursachen
Prognostik	Abschätzung zukünftiger Zustandsentwicklungen
Sensor	Messfühler für physikalische Größen
Trendanalyse	Auswertung zeitlicher Veränderungen
Warnschwelle	Festgelegter Wert für eine Zustandsmeldung
Restnutzungsdauer	Geschätzte verbleibende Nutzungszeit

Drag and Drop

Ordne die Tätigkeiten den passenden Arbeitsschritten zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Arbeitsphase
Sensordatenerfassung	Messung
Ursachensuche	Diagnose
Trendfortschreibung	Prognose
Ersatzteilplanung	Wartungsorganisation
Messwertabgleich	Zustandsvergleich
Plausibilitätsprüfung	Datenqualität

Kreuzworträtsel

Sensor	Welches Bauteil erfasst eine physikalische Messgröße?
Diagnose	Wie heißt die Untersuchung möglicher Fehlerursachen?
Prognose	Wie heißt eine begründete Vorhersage?
Grenzwert	Wie heißt ein festgelegter Wert zur Bewertung einer Messgröße?
Trend	Wie heißt die erkennbare Entwicklung von Messwerten über die Zeit?
Wartung	Wie heißt der Teil der Instandhaltung, der Maßnahmen zur Verzögerung des Abbaus des Abnutzungsvorrats umfasst?

LearningApps

Hier kannst Du nach ergänzenden interaktiven Aufgaben suchen.

Hinweis: Dies ist eine Suchansicht, keine einzeln geprüfte Lernanwendung. Verwende keine echten Anlagen- oder Personendaten. Externe Inhalte nur mit entsprechender schulischer Freigabe nutzen.

Lückentext

Die regelmäßige Erfassung von Maschinenzuständen wird als

bezeichnet.

Ein technisches Bauteil zur Erfassung physikalischer Größen heißt

.

Der aktuell erfasste Zahlenwert ist ein

.

Der Vergleich eines Messwertes mit einer Referenz gehört zur

.

Die Untersuchung möglicher Fehlerursachen wird als

bezeichnet.

Die zeitliche Veränderung von Messwerten kann als

dargestellt werden.

Eine begründete Aussage über eine zukünftige Entwicklung heißt

.

Ein festgelegter Wert für eine Warnmeldung heißt

.

Die geschätzte verbleibende Zeit der Nutzbarkeit heißt

.

Eine mögliche Abweichung zwischen Vorhersage und Wirklichkeit ist ein

.

Die unabhängige Überprüfung eines Vorhersagemodells gehört zur

.

Für einen sicheren Ausbildungsversuch verwendest Du ausschließlich

.

Offene Aufgaben

Bearbeite die Aufgaben ausschließlich mit fiktiven Daten, Bildern und lokalen Modellen.

Leicht – Basis

Messgrößen: Erstelle eine Bildkarte mit vier typischen Messgrößen einer Pumpe und ihren Einheiten.
Zustandsüberwachung: Formuliere drei kurze Aussagen über den aktuellen Zustand der fiktiven Pumpe P-17. Verwende ausschließlich die gegebenen Messwerte.
Fehlerdiagnose: Zeichne ein einfaches Schema vom Sensor über die Messung bis zur Ursachenprüfung.
Prognose: Gestalte ein Lernplakat, das Messung, Diagnose und Zukunftsvorhersage anhand je eines Beispiels unterscheidet.

Feedbackkriterien: Fachbegriffe und Einheiten müssen stimmen. Gemessene Werte dürfen nicht als sichere Fehlerursachen oder zukünftige Ausfälle ausgegeben werden.

Standard – Anwendung

Messdatenanalyse: Zeichne aus den vier fiktiven Wochenwerten ein Liniendiagramm. Kennzeichne die tatsächlichen Messwerte eindeutig.
Trendberechnung: Berechne den durchschnittlichen Wochenanstieg und die lineare Schwellenprognose. Dokumentiere jeden Rechenschritt.
Wartungsplanung: Entwickle für P-17 eine kurze, sicherheitsgerechte Prüf- und Wartungsempfehlung. Begründe, welche Untersuchungen vor einem Teilewechsel erforderlich wären.
Quellenvergleich: Vergleiche die Aussagen der ISO 13381-1:2025 mit einer Herstellerinformation. Erstelle eine Tabelle zu fachlicher Aussage, Beleg, Interessenlage und Grenzen der Übertragbarkeit.

Feedbackkriterien: Der Modellwert von vier Wochen muss als Annahme gekennzeichnet sein. Die Wartungsempfehlung soll zusätzliche Diagnose, Verantwortlichkeiten und Sicherheitsregeln berücksichtigen.

Schwer – Transfer

Prognosemodell: Erweitere Deine lokale Tabelle um zwei unterschiedliche Verlaufsszenarien. Zeige, wie sich die Ergebnisse bei beschleunigtem und verlangsamtem Anstieg verändern.
Messunsicherheit: Simuliere mit erfundenen Werten Messschwankungen. Erkläre, wie diese die Aussagekraft des Trends beeinflussen.
Instandhaltungsstrategie: Erstelle eine Entscheidungsmatrix für zeitbasierte, zustandsbasierte und prognosegestützte Wartung bei einer fiktiven Produktionsanlage.
Medienkritik: Produziere ein kurzes Erklärvideo mit selbst erstellten Diagrammen. Stelle eine gesicherte fachliche Aussage einer unbelegten Werbebehauptung gegenüber und begründe den Unterschied.

Feedbackkriterien: Gute Transferlösungen nennen Modellannahmen, mögliche Fehlalarme, Datenlücken und Entscheidungskriterien. Eine präzise Vorhersage darf nicht mit einer garantierten Ausfallsicherheit verwechselt werden.

Lernkontrolle

Bearbeite mindestens fünf der folgenden Transferaufgaben. Bewertet werden Begründungen und Zusammenhänge, nicht das Auswendiglernen einzelner Begriffe.

Zustandsvergleich: Zwei fiktive Pumpen haben denselben Schwingwert, werden aber mit unterschiedlicher Drehzahl betrieben. Erkläre, weshalb die gleiche Zahl nicht zwingend dieselbe Zustandsbewertung erlaubt.
Diagnostische Unsicherheit: Bei einer Pumpe steigen Schwingung und Temperatur. Entwickle mindestens zwei unterschiedliche Ursachenhypothesen und beschreibe, welche zusätzlichen Informationen sie voneinander unterscheiden könnten.
Prognosekritik: Ein lineares Modell meldet vier Wochen bis zur Warnschwelle. Nach einer weiteren Woche sinkt der Messwert. Erkläre, was mit der ursprünglichen Prognose geschehen sollte.
Fehlerentscheidung: Eine automatische Warnung wird ausgelöst, obwohl kein Defekt vorliegt. Untersuche technische und organisatorische Folgen eines solchen Fehlalarms.
Risikobewertung: Vergleiche die Folgen einer zu frühen Wartung mit denen einer übersehenen Zustandsverschlechterung. Entwickle eine begründete Entscheidung für einen fiktiven, nicht sicherheitskritischen Ausbildungsfall.
Modellvalidierung: Beschreibe, wie Du ein Prognosemodell mit einem getrennten fiktiven Testdatensatz auf seine Treffgenauigkeit und Zuverlässigkeit überprüfen würdest.

Bewertungsraster:

Kriterium	Erwartete Leistung
Fachliche Trennung	Messung, Diagnose und Prognose werden korrekt unterschieden
Datenbezug	Aussagen werden durch die gegebenen Werte oder klar gekennzeichnete Annahmen begründet
Modellverständnis	Grenzen einer linearen Extrapolation werden erkannt
Transfer	Neue Situationen werden sinnvoll und sicherheitsbewusst beurteilt
Quellenkritik	Normen, Forschungsergebnisse und Herstellerbehauptungen werden differenziert eingeordnet

Lernnachweis

Für einen erfolgreichen Lernnachweis solltest Du Folgendes vorlegen können:

Messprotokoll: Eine übersichtliche Tabelle mit den fiktiven Messwerten, Einheiten und Vergleichsbedingungen.
Diagramm: Eine Darstellung der Messwerte mit klarer Trennung zwischen Beobachtung und Fortschreibung.
Diagnose: Mindestens zwei mögliche Erklärungen für eine Auffälligkeit, einschließlich der noch fehlenden Nachweise.
Prognoseberechnung: Eine nachvollziehbare Rechnung mit Angabe von Annahmen, Ergebnis und Grenzen.
Wartungsempfehlung: Einen fachlich begründeten und sicherheitsgerechten Handlungsvorschlag.
Quellenbewertung: Eine Gegenüberstellung mindestens einer fachlichen Norm oder Forschungsquelle und einer Herstellerquelle.
Reflexion: Eine kurze Erklärung, warum die Überschreitung einer Warnschwelle nicht mit einem sicheren Ausfallzeitpunkt gleichgesetzt werden darf.

Erfolgskriterium: Du kannst eine gemessene Zustandsänderung von einer Ursachenhypothese und einer unsicheren Zukunftsprognose unterscheiden sowie eine angemessene weitere Vorgehensweise begründen.

OERs zum Thema

Wikipedia: Prädiktive Instandhaltung

Direktlink: Prädiktive Instandhaltung

Wikipedia: Condition-Monitoring

Direktlink: Condition-Monitoring

Quellenhinweis: Wikipedia eignet sich zur Orientierung. Für technische Aussagen und normative Anforderungen sollten zusätzlich aktuelle Fachnormen und überprüfbare Fachquellen herangezogen werden.

Bildquellen und Medienrechte

Die folgenden Mediendateien wurden auf Wikimedia Commons mit ausgewiesenen freien Lizenzen gefunden. Die Lizenzangaben beziehen sich auf die jeweiligen Dateiseiten.

Mediendatei	Urheber	Lizenz
Pumpenschnitt	Fantagu, Bearbeitung Sunspeanzler	CC BY-SA 3.0
Pumpenanimation	Nguyen thanh chinh	CC BY-SA 4.0
Schwingungssensor-Modul	Suyash Dwivedi	CC BY-SA 4.0
Kugellagerdarstellung	Niabot	CC BY-SA 3.0
Kugellageranimation	PlusMinus, Vektorbearbeitung DustDFG	CC BY-SA 4.0
Wärmebild	Zaereth	CC0 1.0
Diagramm zur Lagerfehlerdiagnose	Omri Matania, Lior Bachar, Eric Bechhoefer und Jacob Bortman	CC BY 4.0

Nachnutzung: Beachte die Namensnennung, Lizenzverlinkung und gegebenenfalls die Weitergabe unter gleichen Bedingungen. Bei Bearbeitungen ist die Veränderung kenntlich zu machen.

YouTube-Medien: Die eingebundenen Videos wurden anhand ihrer auffindbaren Titel, Urheberangaben und Beschreibungen dem Thema zugeordnet und fachlich eingeordnet. Eine vollständige unabhängige Prüfung aller Videoaussagen oder eine freie Nachnutzungslizenz ist damit nicht nachgewiesen. Einbettung über den Videoplayer bedeutet nicht, dass Videos frei kopiert oder bearbeitet werden dürfen.

Datenschutz: Das Öffnen externer Videos und iFrames kann Verbindungen zu Drittanbietern auslösen. Beachte Einwilligungs- und Datenschutzvorgaben. Für die eigentliche Datenmodellierung werden keine externen Dienste benötigt.

Fachquellen zur Vertiefung

ISO 17359:2018: Zustandsüberwachung und Diagnostik von Maschinen; weiterhin aktuelle Ausgabe, 2023 bestätigt.
ISO 13381-1:2025: Prognoseprozesse, allgemeine Leitlinien und Anforderungen; Ausgabe 2025.
NIST: Wissenschaftliche Grundlagen und Validierung von Monitoring, Diagnostik und Prognostik.
SKF: Fachliche Einführung in die Schwingungsdiagnostik.
Fluke: Praktische Hinweise zur Schwingungsüberwachung und Sensoranwendung.
Texas Instruments: Technische Demonstration zur Schwingungsüberwachung von 2025.

Stand der Quellenprüfung: Oktober 2026. Normen und Herstellerinformationen können sich ändern. Die vollständigen ISO-Normen sind urheberrechtlich geschützt und nicht als frei lizenzierte OER gekennzeichnet.