Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung – Normale Zustände repräsentativ erfassen
Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung – Normale Zustände repräsentativ erfassen
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Einleitung
Zustandsüberwachung und vorausschauende Wartung – Normale Zustände repräsentativ erfassen
Zielgruppe: Technische Ausbildung, insbesondere Mechatronik, Industriemechanik und Elektronik für Automatisierungstechnik
Dauer: 90–120 Minuten einschließlich Übungen
Lernziel: Du erfasst normale Maschinenzustände unter unterschiedlichen Lasten, Umgebungsbedingungen und Betriebsvarianten und erkennst, warum nur vergleichbare Messungen eine zuverlässige Zustandsbewertung ermöglichen.
Ausbildungsfall: Eine fiktive Kreiselpumpe mit Elektromotor soll überwacht werden.
Sicherheitsregel: Arbeite ausschließlich mit den fiktiven Kursdaten, einer lokalen Tabellenkalkulation oder einer ausdrücklich autorisierten Schulungsumgebung. Keine Eingriffe in Produktivanlagen, keine Zugriffe auf fremde Netze, keine Verwendung oder ungefragte Übertragung von Zugangsdaten, Kundeninformationen oder realen Betriebsdaten. Externe Medien sind freiwillig; die lokalen Aufgaben funktionieren ohne sie.
Dein Lernweg
| Lerneinheit | Inhalt | Zeit |
|---|---|---|
| A | Maschinenzustand verstehen | 7 Minuten |
| B | Last, Umgebung und Betriebsvarianten | 8 Minuten |
| C | Messwerte richtig erfassen | 8 Minuten |
| D | Gesunde Referenzdaten vergleichen | 12 Minuten |
| E | Interaktive Modelle und Entscheidungen | 15 Minuten |
| F | Fachquellen und Medien kritisch prüfen | 10 Minuten |
Anschließend bearbeitest Du interaktive Übungen, einen Ausbildungsauftrag und eine Lernkontrolle.
Lerneinheit A: Was ist ein normaler Maschinenzustand?
Leitfrage: Ist ein hoher Messwert automatisch ein Maschinenschaden?

Abbildung: Zwei Kreiselpumpen als Beispiel für eine industrielle Pumpenanwendung.

Abbildung: Schnitt durch eine Kreiselpumpe. Achte auf Laufrad und Gehäuse.

Animation: Veranschaulichung einer Strömungsbewegung im Pumpenlaufrad.
Grundidee
Eine Maschine erzeugt im gesunden Betrieb messbare Schwingungen, Wärme und Geräusche.
Der Normalzustand ist kein einzelner Zahlenwert. Er beschreibt das Verhalten einer nachweislich gesunden Maschine unter festgelegten Betriebsbedingungen.
Eine solche dokumentierte Referenz wird häufig als Baseline bezeichnet.
Merksatz: Ein Messwert ist erst zusammen mit seinem Betriebskontext aussagekräftig.
Mini-Auftrag: Nenne zwei Ursachen dafür, dass eine gesunde Pumpe unterschiedlich stark schwingt.
Feedback: Unterschiedliche Last und Drehzahl können das Schwingungsverhalten verändern. Eine Veränderung ist daher zunächst eine Beobachtung, kein Beweis für einen Defekt.
Lerneinheit B: Last, Umgebung und Betriebsvarianten

Abbildung: Schematisches Pumpensystem. Betrachte die Strömungswege und mögliche Betriebszustände.
Drei Einflussgrößen
| Einflussgröße | Beispiel | Bedeutung |
|---|---|---|
| Last | 40 % oder 70 % relative Motorlast | Kann das mechanische und thermische Verhalten verändern |
| Umgebung | 20 °C oder 30 °C | Beeinflusst beispielsweise Wärmeabgabe und Betriebstemperaturen |
| Betriebsvariante | Freier oder gedrosselter Durchfluss | Verändert den hydraulischen Betriebspunkt |
Auch Drehzahl, Medium, Einbausituation und Anlaufphase können die Messwerte beeinflussen.
Wichtig: Motorlast, Durchfluss und Drehzahl sind nicht identisch. Die tatsächlichen Zusammenhänge hängen von der Maschine und ihrer Regelung ab.
Temperatur ist nicht gleich Schaden

Abbildung: Thermografie eines Elektromotors.
Die Oberflächentemperatur hängt unter anderem von Last, Umgebung, Kühlung, Messposition und Betriebsdauer ab.
Bildfrage: Kannst Du allein aus einem Wärmebild eine Lagerschädigung sicher diagnostizieren?
Feedback: Nein. Ohne Vergleichsbedingungen, geeignete Messmethode und weitere Befunde ist ein Wärmebild nicht ausreichend.
Betriebsvarianten dokumentieren
Bei der fiktiven Pumpe unterscheidest Du drei Betriebsfälle:
| Betriebsfall | Last | Umgebung | Variante |
|---|---|---|---|
| A | 40 % | 20 °C | Freier Durchfluss |
| B | 70 % | 20 °C | Freier Durchfluss |
| C | 70 % | 30 °C | Gedrosselter Durchfluss |
Die Angaben sind fiktive Schulungsbedingungen. Sie sind weder Betriebsempfehlungen noch zulässige Schalt- oder Einstellvorgaben für reale Pumpen.
Mini-Auftrag: Warum wäre es problematisch, die Messwerte aus A und C ohne weitere Informationen zu vergleichen?
Feedback: Hier ändern sich gleichzeitig Last, Umgebungstemperatur und Betriebsvariante. Eine Messwertdifferenz lässt sich dadurch nicht eindeutig einem technischen Fehler zuordnen.
Lerneinheit C: Messwerte richtig erfassen
Was wird gemessen?
Abbildung: Prinzip eines piezoelektrischen Beschleunigungssensors.

Abbildung: Beispiel eines Schwingungssensormoduls. Die Darstellung sagt nichts über seine Eignung für eine industrielle, kalibrierte Zustandsmessung aus.
Typische Zustandsgrößen sind Schwinggeschwindigkeit, Beschleunigung, Temperatur, Stromaufnahme, Drehzahl und Druck.
Bei Schwingungsmessungen musst Du unter anderem Messort, Messrichtung, Befestigung, Messdauer, Frequenzbereich und Maßeinheit beachten.
Demonstration: Mobile Zustandserfassung
SKF QuickCollect, SKF Group, 2024
Beobachtungsauftrag: Erkenne, wie Sensor und Anzeige zusammenarbeiten. Überlege anschließend, welche zusätzlichen Betriebsinformationen für eine belastbare Referenzmessung fehlen könnten.
Kritischer Hinweis: Das Video ist eine Herstellerdemonstration. Es veranschaulicht ein Messverfahren, liefert aber keinen unabhängigen Nachweis der Diagnosegüte für jede Maschine.
Messprotokoll
| Dokumentationsfeld | Beispiel |
|---|---|
| Messobjekt | Schulungspumpe P-01 |
| Messpunkt | Lagergehäuse motorseitig |
| Messgröße | Schwinggeschwindigkeit RMS |
| Einheit | mm/s |
| Last | 70 % |
| Umgebungstemperatur | 30 °C |
| Betriebsvariante | Gedrosselter Durchfluss |
| Drehzahl | Separat dokumentieren |
| Betriebsphase | Stationärer Betrieb |
| Messverfahren | Identischer Sensor, Messort und Messaufbau |
| Bewertung | Zunächst nur dokumentieren |
Merksatz: Nur Daten mit nachvollziehbarer Messqualität und dokumentierten Betriebsbedingungen sind für belastbare Vergleiche geeignet.
Lerneinheit D: Eine repräsentative Baseline erstellen
Leitfrage: Wie viele verschiedene normale Zustände muss Deine Referenz abdecken?
Vom Messwert zum Referenzkatalog

Abbildung: Beispiel einer Softwareanzeige mit Schwingungskennwerten, Signalform und Frequenzspektrum. Die Werte gehören nicht zum fiktiven Ausbildungsfall.
Eine Baseline sollte die relevanten, gesunden Betriebszustände über den vorgesehenen Einsatzbereich abbilden.
Dafür dokumentierst Du:
- Betriebszustand: Relevante Lasten, Drehzahlen, Umgebungsbedingungen und Betriebsvarianten
- Messqualität: Gleiche Messstellen, geeignete Sensorik und vergleichbare Messverfahren
- Stichprobe: Wiederholte Messungen zu unterschiedlichen geeigneten Zeitpunkten
- Datenqualität: Fehlende, fehlerhafte und ungeklärte Messungen kennzeichnen
- Referenzdaten: Gesunde Zustände fachlich prüfen und getrennt von ungeklärten Zuständen erfassen
Anlaufvorgänge und andere Übergänge sind gesondert zu kennzeichnen. Sie dürfen nicht ungeprüft mit stationären Referenzmessungen vermischt werden.
Ausbildungsfall: Die Schulungspumpe P-01
Alle folgenden Werte sind vollständig erfunden.
Die Tabelle enthält jeweils drei beispielhafte Messungen der Schwinggeschwindigkeit in mm/s RMS.
| Betriebsfall | Last | Umgebung | Variante | Drei Messwerte | Mittelwert |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 40 % | 20 °C | Frei | 0,76 / 0,80 / 0,84 | 0,80 |
| B | 70 % | 20 °C | Frei | 1,09 / 1,13 / 1,17 | 1,13 |
| C | 70 % | 30 °C | Gedrosselt | 1,37 / 1,41 / 1,45 | 1,41 |
Achtung: Drei Messungen je Betriebsfall reichen in der Praxis nicht aus, um allgemein eine statistisch belastbare Normalverteilung oder sichere Alarmgrenzen nachzuweisen. Die Tabelle dient ausschließlich als Rechenbeispiel.
Zwei neue Beobachtungen
| Beobachtung | Betriebskontext | Messwert |
|---|---|---|
| X | Fall C, gleiche Messbedingungen | 1,73 mm/s |
| Y | 90 % Last, 30 °C, gedrosselt | 1,65 mm/s |
Für diese Übung gilt eine frei festgelegte Lernschwelle von 0,20 mm/s Abweichung vom passenden Referenzmittelwert. Sie stammt aus keiner Norm.
Beobachtung X:
Referenzmittelwert C = 1,41 mm/s.
Abweichung = 1,73 − 1,41 = 0,32 mm/s.
Im Lernmodell ist X damit prüfbedürftig. Ein Maschinenschaden ist dadurch noch nicht nachgewiesen.
Beobachtung Y:
Für 90 % Last liegt in der Tabelle noch keine passende gesunde Referenz vor.
Daher ist Y mit diesem Referenzkatalog nicht zuverlässig bewertbar.
Merksatz: Eine unbekannte Betriebssituation ist nicht automatisch ein Fehlerzustand.
Fachliche Vertiefung: Frequenzanalyse

Abbildung: Vergleich unterschiedlicher Signaldarstellungen. Eine veränderliche Drehzahl kann die Interpretation eines Frequenzspektrums erschweren.
Die Frequenzanalyse kann charakteristische Veränderungen sichtbar machen. Bei variabler Drehzahl können drehzahlbezogene Verfahren, etwa eine Ordnungsanalyse, zweckmäßig sein.
Ein einzelner RMS-Wert ersetzt keine umfassende Maschinendiagnose.
Lerneinheit E: Interaktive Modelle
Modell 1: Last und Umgebung verändern
Dein lokaler Baseline-Simulator
Verwende eine lokale Tabellenkalkulation ohne Cloud-Synchronisierung.
Trage folgende Eingabewerte ein:
| Tabellenzelle | Bedeutung | Startwert |
|---|---|---|
| B2 | Relative Motorlast in Prozent | 70 |
| C2 | Umgebungstemperatur in °C | 30 |
| D2 | Betriebsvariante | gedrosselt |
| E2 | Zusätzliche simulierte Abweichung in mm/s | 0 |
Trage in Zelle F2 folgende Formel für eine deutschsprachige Tabellenkalkulation ein:
=0,80+0,012*(B2-40)+0,010*(C2-20)+WENN(D2="gedrosselt";0,15;0)+E2
Die Formel ist ein rein didaktisches, künstlich festgelegtes Rechenmodell. Sie beschreibt keine echte Pumpenkennlinie, keine physikalisch validierte Temperaturabhängigkeit und keine normative Alarmgrenze.
Interaktive Versuche:
- Last: Ändere B2 von 40 auf 70 und beobachte F2.
- Umgebungstemperatur: Ändere C2 von 20 auf 30 und beobachte F2.
- Betriebsvariante: Wechsle D2 von frei zu gedrosselt.
- Anomalie: Setze E2 auf 0,32 und vergleiche mit dem passenden gesunden Referenzfall.
Erwartete Ergebnisse:
Fall A liefert 0,80 mm/s. Fall B liefert 1,16 mm/s im Formelmodell; dies ist nicht identisch mit dem aus drei Beispielmessungen berechneten Mittelwert 1,13 mm/s. Fall C liefert 1,41 mm/s. Mit zusätzlicher Abweichung 0,32 ergibt sich im Fall C ein Wert von 1,73 mm/s.
Feedback: Bereits die Änderung der Eingabebedingungen verändert den Modellwert. Beim Vergleich mit einem gesunden Zustand musst Du diese Einflüsse berücksichtigen. Die Abweichung zwischen synthetischer Formel und kleiner Messwerttabelle verdeutlicht zusätzlich Modellunsicherheit.
Modell 2: Schwingungen physikalisch erkunden
Optionales interaktives Analogmodell:
PhET – Massen und Spiralfedern
Verändere in der Simulation die mechanischen Parameter und beobachte das Schwingungsverhalten.
Transferfrage: Warum kann ein dynamisches System auf veränderte Bedingungen anders reagieren, ohne beschädigt zu sein?
Feedback: Systemparameter und Anregung beeinflussen Schwingungen. Das Feder-Masse-Modell ist aber keine quantitative Simulation einer Kreiselpumpe. Eine veränderte Feder-Masse-Konfiguration entspricht insbesondere nicht unmittelbar einer veränderten Motorlast.
Das interaktive PhET-Angebot ist von der University of Colorado Boulder. Externe Nutzung ist freiwillig; beachte die Lizenz CC BY-NC 4.0 und verwende keine betrieblichen Daten.
Modell 3: Entscheidungsmodell für neue Zustände
| Situation | Entscheidung | Begründung |
|---|---|---|
| Messung passt zum Kontext eines gesunden Referenzfalls | Kontextbezogen vergleichen | Betriebsbedingungen sind vergleichbar |
| Vergleichbarer Kontext, deutliche Abweichung | Fachliche Prüfung veranlassen | Eine Auffälligkeit ist noch keine Diagnose |
| Betriebszustand außerhalb des Referenzbereichs | Nicht abschließend klassifizieren | Gesunde Vergleichsdaten fehlen |
| Messaufbau verändert | Messqualität prüfen | Eine scheinbare Zustandsänderung kann durch die Messung entstehen |
Wichtig: Das Modell empfiehlt keine automatischen Eingriffe in eine Anlage. Es dient der fachlichen Entscheidung in einem fiktiven Ausbildungsfall.
Gestufte Hilfen zum Ausbildungsfall
Hilfe 1 – Orientierung: Vergleiche zuerst Last, Temperatur und Betriebsvariante.
Hilfe 2 – Struktur: Suche einen Referenzfall mit gleichem Kontext und überprüfe zusätzlich die Messbedingungen.
Hilfe 3 – Rechenhilfe: Der Mittelwert für Fall C ist 1,41 mm/s. Subtrahiere diesen Wert von Beobachtung X und vergleiche das Ergebnis mit der Lernschwelle 0,20 mm/s.
Lerneinheit F: Demonstrationen und Quellen kritisch prüfen
Demonstration: Datenanalyse und Prognose
MathWorks: Predictive Maintenance with MATLAB – A Data-Based Approach, 2023
Empfohlene Ausschnitte: Ab 08:51 Zustandsüberwachung, ab 10:08 Merkmalsextraktion und ab 28:13 modellbasierte Simulation.
Beobachtungsauftrag: Welche Schritte liegen zwischen dem Erfassen der Rohdaten und einer Vorhersage?
Feedback: Datenaufbereitung, Merkmalsextraktion, Modellbildung und Bewertung sind eigenständige Schritte. Eine Anomalieerkennung allein liefert noch keine verlässliche Restlebensdauerprognose.
Demonstration: Industrielle Anwendung
Siemens Knowledge Hub: Siemens Introduces Condition Monitoring, 2022
Kritischer Auftrag: Welche betrieblichen Vorteile werden genannt? Welche Angaben zur Vergleichbarkeit der Anlagen, zur Messdauer und zur unabhängigen Überprüfung wären nötig, um eine Leistungssteigerung zu verallgemeinern?
Feedback: Eine Herstellerfallstudie kann zeigen, wie ein Verfahren eingesetzt wird. Eine berichtete Verbesserung in einer bestimmten Anwendung ist aber kein allgemeiner Wirksamkeitsnachweis.
Vergleich fachlicher Quellen
| Quelle | Stärke | Grenze |
|---|---|---|
| ISO 17359:2018 | Systematischer normativer Rahmen zur Zustandsüberwachung | Keine universelle maschinenspezifische Baseline |
| ISO 13379-1:2025 | Aktuelle Grundsätze für Dateninterpretation und Diagnose | Allgemeine Leitlinien, keine automatische Fehlerdiagnose |
| ISO 20816-1:2016 | Allgemeine Mess- und Bewertungskriterien für Maschinenschwingungen | Anwendungsbereich und maschinenspezifische Teile berücksichtigen; Ausgabe wird überarbeitet |
| Chen und andere, Sensors 2022 | Wissenschaftliche Untersuchung von Sensoren an Kreiselpumpen | Ergebnisse hängen von Versuchsaufbau und untersuchten Fehlerfällen ab |
| SKF-Demonstration 2024 | Anschauliche Datenerfassung | Herstellerperspektive, kein unabhängiger Leistungsnachweis |
| Wikipedia: Condition-Monitoring | Frei zugänglicher Überblick und Begriffsklärung | Kein Ersatz für aktuelle Normen und technische Validierung |
Prüfstand: Oktober 2026. Die ISO 17359:2018 ist weiterhin veröffentlicht und wurde 2023 bestätigt. Die ISO 13379-1:2025 hat die Ausgabe von 2012 abgelöst. Bei ISO 20816-1:2016 ist eine Überarbeitung vorgesehen. Vor praktischer Anwendung ist stets die aktuelle Ausgabe und der passende Geltungsbereich zu prüfen.
Quellenfrage: Warum darfst Du Grenzwerte aus einem Herstellerprospekt oder einem fremden Versuchsaufbau nicht ungeprüft auf Deine Maschine übertragen?
Feedback: Maschinenausführung, Messgröße, Einbau, Messbedingungen und Einsatzbereich können unterschiedlich sein. Ein Grenzwert muss für die konkrete Anwendung fachlich begründet und validiert werden.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Was beschreibt eine Baseline bei der Zustandsüberwachung? (Eine Referenz des gesunden Maschinenverhaltens unter dokumentierten Bedingungen) (!Den maximal möglichen Maschinenstrom) (!Eine allgemeingültige Fehlergrenze) (!Den letzten gemessenen Maschinenwert)
Welche drei Größen sind für diesen Kurs besonders wichtig? (Last Umgebung und Betriebsvariante) (!Maschinenfarbe Herstellerlogo und Preis) (!Raumnummer Verpackung und Baujahr) (!Displaygröße Benutzername und Dateityp)
Warum werden Messort und Messverfahren dokumentiert? (Damit Messwerte nachvollziehbar und vergleichbar sind) (!Damit kein Sensor mehr benötigt wird) (!Damit jede Messung einen Schaden anzeigt) (!Damit Umgebungsbedingungen unwichtig werden)
Welche Aussage über einen höheren Schwingungswert ist richtig? (Er kann durch geänderte Betriebsbedingungen entstehen) (!Er beweist immer einen Lagerschaden) (!Er bedeutet immer zu hohe Temperatur) (!Er zeigt unabhängig von der Last dieselbe Ursache)
Welcher Referenzmittelwert gehört im Ausbildungsfall zu Betrieb C? (1,41 mm/s) (!0,80 mm/s) (!1,13 mm/s) (!1,73 mm/s)
Wie groß ist die Abweichung der Beobachtung X vom Referenzmittelwert C? (0,32 mm/s) (!0,12 mm/s) (!1,41 mm/s) (!1,73 mm/s)
Wie wird Beobachtung X im Lernmodell bewertet? (Als prüfbedürftige Abweichung) (!Als sicherer Lagerbruch) (!Als automatisch bestätigter Normalzustand) (!Als Nachweis einer bestimmten Restlebensdauer)
Warum lässt sich Beobachtung Y nicht sicher bewerten? (Es fehlt eine passende gesunde Referenz für diese Last) (!Die Umgebungstemperatur wurde angegeben) (!Ein Messwert darf nie bewertet werden) (!Die Maschine besitzt einen Elektromotor)
Was gilt bei einer veränderten Sensorbefestigung? (Zuerst muss die Vergleichbarkeit der Messungen geprüft werden) (!Die neue Messung ist automatisch genauer) (!Die Baseline bleibt immer unverändert gültig) (!Alle vorherigen Messungen beweisen einen Fehler)
Welche Aussage zu einer Herstellerdemonstration ist fachlich richtig? (Sie zeigt eine Anwendung und muss kritisch eingeordnet werden) (!Sie ersetzt jede technische Norm) (!Sie beweist die allgemeine Fehlerfreiheit eines Produkts) (!Sie liefert automatisch universelle Alarmgrenzen)
Begründetes Quiz-Feedback: Besonders wichtig sind die Fragen zu X und Y: X liegt bei vergleichbaren Bedingungen auffällig über dem gewählten Übungswert; Y kann wegen fehlender Referenz noch nicht bewertet werden. Beides ist etwas anderes als der sichere Nachweis eines Schadens.
Memory
| Baseline | Gesunde Referenzdaten |
| Last | Mechanische oder elektrische Beanspruchung |
| Umgebung | Äußere Betriebsbedingungen |
| Betriebsvariante | Unterschiedlicher Prozessmodus |
| Messqualität | Zuverlässigkeit der Datenerfassung |
| Kontextvergleich | Gegenüberstellung passender Betriebsfälle |
| Anomalie | Auffällige Abweichung vom Erwartungsbereich |
Feedback: Besonders häufig werden Anomalie und Schaden verwechselt. Eine Anomalie bedeutet zunächst nur eine auffällige Beobachtung, deren Ursache untersucht werden muss.
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Bedeutung |
|---|---|
| Motorlast | Relative Belastung des Antriebs |
| Temperaturkontext | Thermische Umgebungsbedingung |
| Variantenkennung | Dokumentierter Prozessmodus |
| Referenzmittelwert | Durchschnitt gesunder Vergleichsmessungen |
| Messpunkt | Festgelegte Position der Sensorerfassung |
| Referenzlücke | Fehlende Abdeckung eines Betriebszustands |
Kreuzworträtsel
| Baseline | Wie heißt die dokumentierte Referenz eines gesunden Maschinenzustands? |
| Last | Welche Größe beschreibt die Beanspruchung einer Maschine? |
| Temperatur | Welche thermische Größe wird bei Umgebungsbedingungen erfasst? |
| Drehzahl | Welche Größe beschreibt die Rotationsgeschwindigkeit? |
| Sensor | Welches Bauteil erfasst eine physikalische Messgröße? |
| Vergleich | Wie heißt die Gegenüberstellung von Messwert und Referenz? |
LearningApps
Zusätzliche interaktive Übungssuche:
Dies ist eine Suche und kein bereits fachlich geprüfter Lernbaustein. Prüfe Inhalte und Rechte vor der Verwendung. Die kursinternen Aufgaben bleiben ohne externe Lernplattform bearbeitbar.
Lückentext
Feedback: Eine richtige Fachbezeichnung allein genügt nicht. Erkläre zusätzlich, weshalb Betriebsbedingungen dokumentiert werden müssen und weshalb ein auffälliger Messwert noch keine eindeutige Diagnose ermöglicht.
Offene Aufgaben
Arbeitsregel: Verwende die fiktiven Daten des Kurses oder selbst erfundene Daten. Praktische Versuche dürfen nur in sicherer, ausdrücklich autorisierter Ausbildungsumgebung stattfinden.
Leicht – Basisaufgaben
- Kreiselpumpe: Zeichne eine vereinfachte Pumpe und markiere Motor, Welle, Laufrad und einen möglichen Messpunkt.
- Betriebsbedingungen: Gestalte drei Bildkarten für Last, Umgebung und Betriebsvariante.
- Messprotokoll: Erstelle ein einseitiges Protokoll für die fiktive Schulungspumpe P-01.
- Baseline: Erkläre in einem kurzen selbst aufgenommenen Lernvideo oder einer Skizzenfolge, weshalb eine gesunde Maschine mehrere typische Betriebszustände besitzen kann.
Standard – Anwendungsaufgaben
- Datenanalyse: Berechne die Mittelwerte der Betriebsfälle A, B und C und stelle sie grafisch dar.
- Messwertvergleich: Bewerte Beobachtung X mithilfe des passenden Referenzwerts und begründe, weshalb der Befund noch keine Fehlerdiagnose darstellt.
- Tabellenkalkulation: Erstelle das lokale Rechenmodell und dokumentiere vier selbst gewählte Eingabekombinationen.
- Quellenkritik: Vergleiche die Herstellerdemonstration von SKF mit der Beschreibung der DIN ISO 17359. Trenne praktische Produktdarstellung und normative Vorgehensweise.
Schwer – Transferaufgaben
- Versuchsplanung: Entwickle für eine fiktive Anlage einen Erfassungsplan, der Betriebszustände, Schichten, wiederholte Messungen und Datenqualität berücksichtigt.
- Fehlalarm: Entwirf einen Fall, in dem ein normaler Lastwechsel bei ungeeignetem Referenzvergleich einen Fehlalarm auslöst. Erkläre die Ursache.
- Validierung: Entwickle ein Prüfkonzept, mit dem eine fiktive Baseline auf unzureichend vertretene Betriebszustände und mögliche Störfaktoren untersucht wird.
- Vorausschauende Instandhaltung: Gestalte ein verantwortbares Entscheidungsschema von der Auffälligkeit über Prüfung und Diagnose bis zur Planung einer Instandhaltungsmaßnahme. Berücksichtige Unsicherheit, Sicherheit und fehlende Referenzdaten.


Begründetes Feedback zu den offenen Aufgaben
| Niveau | Gute Lösung | Begründung |
|---|---|---|
| Basis | Last, Umgebung und Betriebsmodus werden erkannt und dokumentiert | Ohne Betriebskontext ist eine Interpretation kaum belastbar |
| Anwendung | X wird als auffällig, aber nicht als sicher defekt beurteilt | Die Differenz überschreitet nur eine fiktive Lernschwelle |
| Transfer | Neue Betriebszustände werden zunächst als unzureichend abgedeckt gekennzeichnet | Eine Extrapolation außerhalb gesicherter Referenzdaten kann Fehlentscheidungen erzeugen |
Verbesserungshilfe: Wenn Du eine Entscheidung nicht begründen kannst, prüfe zuerst die Vergleichbarkeit der Betriebszustände, dann die Messqualität und zuletzt die Aussagekraft Deiner Referenzdaten.
Lernkontrolle
Die folgenden Aufgaben prüfen Zusammenhänge und Transferleistungen.
- Betriebszustandsanalyse: Eine fiktive Pumpe zeigt nach einer Laständerung höhere Schwingungen. Entwickle ein Vorgehen, mit dem Du normale Lastwirkungen von möglichen Fehlerhinweisen unterscheidest.
- Referenzdaten: Ein Überwachungssystem wurde nur bei niedriger Last trainiert. Erläutere die Risiken beim späteren Einsatz bei hoher Last und schlage eine verantwortbare Verbesserung vor.
- Messunsicherheit: Zwei Personen messen dieselbe Maschine mit unterschiedlichen Messpunkten. Erkläre, weshalb unterschiedliche Ergebnisse nicht automatisch eine Zustandsverschlechterung bedeuten.
- Umgebungseinfluss: Eine Maschine ist an heißen Tagen wärmer als im Winter. Formuliere, welche Informationen Du für einen aussagekräftigen Temperaturvergleich benötigst.
- Diagnose und Prognose: Erkläre den Unterschied zwischen einer ungewöhnlichen Messung, einer bestätigten Schadensursache und einer belastbaren Abschätzung der Restnutzungsdauer.
- Quellenbewertung: Ein Hersteller wirbt mit einer hohen Erkennungsrate für Fehler. Entwickle fünf Fragen, mit denen Du prüfen kannst, ob diese Aussage für einen anderen Maschinentyp übertragbar ist.
Bewertungshinweis: Eine gute Lösung enthält nicht nur eine Entscheidung, sondern eine nachvollziehbare technische Begründung, die verwendeten Betriebsbedingungen und mindestens eine mögliche Unsicherheit.
Lernnachweis
Für einen vollständigen Lernnachweis reichst Du eine kompakte Baseline-Fallakte mit ausschließlich fiktiven Daten ein.
| Bestandteil | Nachweis |
|---|---|
| Betriebsfall | Verständliche Beschreibung der Schulungspumpe |
| Betriebszustände | Mindestens drei sinnvoll unterschiedene Betriebsfälle |
| Messprotokoll | Messgröße, Einheit, Kontext und Messqualität dokumentiert |
| Auswertung | Mittelwerte und Beobachtung X korrekt interpretiert |
| Unsicherheiten | Fehlende Referenz für Y und weitere Grenzen benannt |
| Transfer | Plan zur Erweiterung und Prüfung der Baseline |
| Quellen | Fachliche Belege sowie kritische Medienbewertung |
| Datenschutz und Sicherheit | Nur fiktive oder ausdrücklich autorisierte lokale Daten |
Erfolgskriterium: Du kannst erklären, weshalb „normal“ nicht gleich „immer derselbe Messwert“ bedeutet, und Du vermeidest unbegründete Schadensdiagnosen.
OERs zum Thema
Wikipedia
Ergänzende Artikel:
- Condition-Monitoring: Zustandsüberwachung
- Prädiktive Instandhaltung: Vorausschauende Instandhaltung
- Schwingungsdiagnose: Bewertung von Maschinenschwingungen
- Kreiselpumpe: Aufbau und Betrieb
- Beschleunigungssensor: Messprinzipien
- Thermografie: Temperaturbilder verstehen
Fachlich geprüfte Ausgangsquellen
- DIN ISO 17359:2018-05: Deutscher Normennachweis zur allgemeinen Zustandsüberwachung und Diagnostik.
- ISO 13379-1:2025: Aktuelle internationale Leitlinien zur Dateninterpretation und Diagnose.
- ISO 20816-1:2016: Allgemeine Grundlagen zur Messung und Bewertung von Maschinenschwingungen, Überarbeitung beachten.
- ISO 13374-1:2003: Datenverarbeitung, Kommunikation und Darstellung von Zustandsinformationen.
- Chen und andere, 2022: Wissenschaftlicher Fachartikel über intelligente Sensoren und Zustandsüberwachung von Kreiselpumpen.
- MathWorks – Einführung: Fachliche Videodemonstration zum Workflow der vorausschauenden Instandhaltung.
- MathWorks – Zustandsindikatoren: Videobeispiel zur Datenaufbereitung und Merkmalsextraktion.
- PhET: Interaktive physikalische Analogsimulation, nicht als reales Pumpenmodell verwenden.
Die technischen Aussagen wurden anhand der genannten Normbeschreibungen, Fachveröffentlichungen und Originalanbieter überprüft. Die kostenpflichtigen Volltexte von Normen werden nicht vervielfältigt.
Mediennachweise und Nutzungsrechte
Die folgenden Wikimedia-Commons-Dateien wurden mit ihren jeweiligen Dateibeschreibungen und Lizenzangaben abgeglichen.
| Datei | Urheber laut Commons | Lizenz |
|---|---|---|
| Centrifugal Pump.jpg | Saud | CC BY-SA 4.0 |
| Centrifugal Pump.svg | MokeryJ, Vektorisierung Magasjukur2 | CC BY-SA 3.0 |
| Centrifugal pump.gif | Nguyen thanh chinh | CC BY-SA 4.0 |
| Centrifugal pump system.png | Aishwarya13333 | CC0 1.0 |
| Electric motor thermal image.jpg | Zaereth | CC0 1.0 |
| Accelerometer Piezoelectric type NT.PNG | Tosaka | CC BY 3.0 |
| Vibration sensor module 01.jpg | Suyash Dwivedi | CC BY-SA 4.0 |
| Balanset-1A software – vibration meter.png | NotecA | CC BY-SA 4.0 |
| Comparison of Vibration Analysis in Time, Frequency, Cycle, and Order Domains.svg | Omri Matania, Lior Bachar, Eric Bechhoefer und Jacob Bortman | CC BY 4.0 |
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PhET: Interaktives Analogmodell der University of Colorado Boulder; für die Simulationen gilt laut aktueller PhET-Lizenzinformation CC BY-NC 4.0. Der Kurs verlinkt lediglich die offizielle Simulationsseite.
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