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Instandhaltung und Wartungsplanung – Vorbeugende und zustandsabhängige Wartung vergleichen

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Instandhaltung und Wartungsplanung – Vorbeugende und zustandsabhängige Wartung vergleichen

Einleitung

Dieser aiMOOC richtet sich an Auszubildende in technischen Berufen, zum Beispiel Industriemechanik, Mechatronik und Betriebstechnik. Du vergleichst zwei Planungsansätze nach Aufwand, Datenbedarf und Risiko und triffst Entscheidungen an einem simulierten Ausbildungsfall.

Fachlich wichtig: Nach EN 13306 ist die zustandsabhängige Instandhaltung eine Form der vorbeugenden Instandhaltung. Im Kurs wird deshalb die vorbestimmte, zeit- oder nutzungsabhängige Strategie mit der zustandsabhängigen Strategie verglichen. Der vorgegebene Kurstitel bleibt unverändert.

Funktionsanimation: Ein Wälzlager trägt eine rotierende Welle. Änderungen an Lagerung, Schmierung, Ausrichtung oder Befestigung können das Schwingungsverhalten beeinflussen.

Lernziele

Nach dem Kurs kannst Du vorbestimmte und zustandsabhängige Wartungsplanung unterscheiden, den jeweiligen Datenbedarf beschreiben, Aufwand und Restrisiko abwägen, Trends aus simulierten Zustandsdaten auswerten und eine sichere nächste Maßnahme begründen.

Sicherheit zuerst

Alle Maschinenabläufe in diesem Kurs sind Simulationen. Es gibt keine automatische Live-Ansteuerung. Schutzeinrichtungen werden nicht überbrückt, manipuliert oder außer Funktion gesetzt. Reale Arbeiten an Maschinen, Sensoren, Schaltschränken oder Energiequellen erfolgen nur unter geeigneter Fachaufsicht, nach betrieblicher Freigabe, Gefährdungsbeurteilung und den geltenden Hersteller- und Betriebsanweisungen. Vor Eingriffen müssen die betrieblich festgelegten Verfahren zum sicheren Stillsetzen, Sichern gegen Wiedereinschalten und zum Umgang mit Restenergien beachtet werden.

Kurze Lerneinheiten

Lerneinheit 1: Begriffe in fünf Minuten

Begriff	Kurz erklärt
Instandhaltung	Umfasst nach DIN 31051 die Grundmaßnahmen Wartung, Inspektion, Instandsetzung und Verbesserung.
Vorbeugende Instandhaltung	Erfolgt vor einem erkannten Ausfall, um Ausfallwahrscheinlichkeit oder Funktionsverschlechterung zu reduzieren.
Vorbestimmte Strategie	Maßnahmen werden nach festgelegten Zeit-, Nutzungs- oder anderen vorgegebenen Kriterien geplant.
Zustandsabhängige Strategie	Zustandsüberwachung, Inspektion oder Prüfung liefern Daten; daraus werden Maßnahmen abgeleitet.
Vorausschauende Strategie	Zustandsdaten werden wiederholt analysiert, um eine zukünftige Zustandsentwicklung abzuschätzen.

Merke: Ein Lager ist nur ein mögliches Verschleißteil. Ein auffälliger Messwert beweist noch keine eindeutige Fehlerursache.

Lerneinheit 2: Vorbestimmt oder zustandsabhängig?

Kriterium	Vorbestimmt	Zustandsabhängig
Auslöser	Intervall, Betriebsstunden, Zyklen oder festes Kriterium	Gemessener oder beurteilter Zustand, Trend oder Warnkriterium
Planungsaufwand	Meist niedrig bis mittel	Anfangs meist höher durch Messkonzept, Referenzwerte und Auswertung
Datenbedarf	Niedrig bis mittel	Mittel bis hoch
Stärke	Einfach planbar und gut standardisierbar	Maßnahmen können näher am tatsächlichen Zustand geplant werden
Schwäche	Zu frühe Eingriffe oder übersehene ungewöhnliche Alterung sind möglich	Fehlende, fehlerhafte oder falsch interpretierte Daten können Entscheidungen verschlechtern
Risiko	Hängt davon ab, ob das Intervall zum tatsächlichen Abnutzungsverlauf passt	Hängt stark von Messqualität, Diagnose, Warnzeit und Abdeckung relevanter Fehlerarten ab
Typisch sinnvoll	Gut bekannte Intervalle, Hersteller- oder Betriebsvorgaben, einfache Verschleißmuster	Kritische Komponenten mit messbaren Vorzeichen und ausreichender Reaktionszeit

Wichtig: Keine Strategie beseitigt alle Risiken. Plötzliche Ausfälle können trotz Zustandsüberwachung auftreten. Verbindliche Prüf-, Sicherheits- und Herstellervorgaben werden durch Condition Monitoring nicht automatisch ersetzt.

Funktionsanimation: Schwingung verstehen

Eine periodische Bewegung lässt sich als zeitlicher Verlauf beschreiben. In realen Maschinen überlagern sich viele Schwingungsanteile. Für den Einstieg reicht zunächst: Trend vor Einzelwert und Messwert ist Hinweis, nicht automatisch Diagnose.

Videohinweis: Das Mobius-Institute-Video erklärt Schwingungsanalyse mit Animationen. Es ist extern eingebettet; die Rechte verbleiben beim jeweiligen Rechteinhaber.

Lerneinheit 3: Welche Daten braucht die zustandsabhängige Wartung?

Schaltbild: Beispiel eines Beschleunigungssensors. Zustandsüberwachung beginnt mit einer geeigneten Messgröße, einer geeigneten Messstelle und nachvollziehbaren Referenzdaten.

Signal	Möglicher Nutzen	Diagnosegrenze
Schwingung	Trends, Unwucht, Lockerung oder Lagerauffälligkeiten erkennen	Ein Anstieg allein beweist keine eindeutige Ursache
Temperatur	Erwärmung und Veränderungen im Wärmehaushalt erkennen	Last und Umgebungstemperatur müssen mitgedacht werden
Strom oder Leistung	Änderungen der Belastung sichtbar machen	Mechanische und elektrische Ursachen können sich überlagern
Sicht- und Schmierstoffbefund	Verschmutzung, Leckage oder auffällige Veränderungen dokumentieren	Nur an sicher zugänglichen und freigegebenen Stellen beurteilen

Thermografie: Temperaturbilder können Auffälligkeiten sichtbar machen. Für eine belastbare Bewertung brauchst Du Vergleichswerte und Betriebsbedingungen.

Schmierstoffbefund: Eine Farbänderung kann ein Hinweis sein, ist aber ohne Kontext keine sichere Fehlerdiagnose.

Schaltbild: Vom Sensor zur Entscheidung

Das gezeigte Blockdiagramm eines induktiven Sensors verdeutlicht eine allgemeine Signalkette: Erfassen → Aufbereiten → Auswerten → Ausgangssignal. In der Wartungsplanung folgt danach noch ein entscheidender Schritt: Messwert mit Referenz, Trend und Risiko verbinden.

Induktive Sensoren zeigen beispielhaft, dass Messprinzip, Einbau und Signalaufbereitung zur Datenqualität beitragen. Für Schwingungsüberwachung werden in der Praxis andere geeignete Sensorprinzipien eingesetzt; das Bild dient hier als verständliches Schaltbild für die Messkette.

Lerneinheit 4: Ausbildungsfall Förderband M1

Simulierter Fall: Ein Förderband einer Verpackungslinie wird von Motor M1 angetrieben. Für die Übung existiert eine fiktive interne Warnmarke von 3,5 mm/s für den dargestellten Schwingungskennwert. Diese Zahl ist ausschließlich Teil der Simulation und darf nicht als allgemeiner Grenzwert auf reale Maschinen übertragen werden.

Woche	Betriebsstunden seit Start	Schwingungskennwert	Lagertemperatur
Woche A	0 h	1,8 mm/s	49 °C
Woche B	40 h	1,9 mm/s	50 °C
Woche C	80 h	2,1 mm/s	51 °C
Woche D	120 h	2,7 mm/s	54 °C
Woche E	160 h	3,8 mm/s	60 °C

Beobachtung: Beide Größen steigen. Das ist ein Warnsignal, aber noch kein Beweis für einen Lagerschaden.

Simulation 1: Wartungsentscheidung ohne Maschineneingriff

Aufgabe: Wähle die fachlich und sicherheitlich beste nächste Handlung.

Option A: Daten dokumentieren, Warnkriterium als überschritten kennzeichnen und eine betriebliche, freigegebene Prüfung durch qualifiziertes Personal im geeigneten Zeitfenster veranlassen.
Option B: Schutzhaube während des Betriebs öffnen, um das Geräusch besser zu hören.
Option C: Sensorwarnung ignorieren, weil die Maschine noch läuft.

Gestufte Hilfe 1

Betrachte nicht nur Woche E, sondern den Verlauf von Woche A bis E.

Gestufte Hilfe 2

In Woche E wird die nur für diese Simulation festgelegte Warnmarke überschritten.

Gestufte Hilfe 3

Eine gute Wartungsentscheidung verbindet Daten, Planung und Arbeitssicherheit. Sie erzeugt keinen zusätzlichen Zugang zur Gefahrstelle.

Begründetes Feedback

Option A ist die beste Antwort. Der Trend und die simulierte Warnmarke rechtfertigen eine geplante fachliche Prüfung. Option B ist unzulässig, weil Schutzeinrichtungen nicht umgangen werden dürfen. Option C verwirft relevante Zustandsinformation und erhöht das Risiko eines ungeplanten Ausfalls.

Simulation 2: Sichere Fehlerdiagnose

Simulierter Befund	Fachlich zulässige Aussage	Sichere nächste Ebene
Schwingung steigt, Temperatur steigt	Mechanische Verschlechterung ist möglich; Ursache noch offen	Daten prüfen, Betriebszustand vergleichen, fachliche Diagnose freigeben lassen
Strom steigt nur bei schwereren Produkten	Lastbezug ist plausibel	Prozessdaten und gleiche Betriebszustände vergleichen
Sicherheitsfunktion meldet Störung	Sicherheitsrelevanter Zustand	Nach betrieblichem Verfahren sichern, melden und nur freigegeben weiterarbeiten
Einzelwert ist plötzlich höher, Trend davor stabil	Messfehler oder reale Änderung sind beide möglich	Messkette und Kontext prüfen; keine spontane Demontage

Videovertiefung: Das Mobius-Institute-Video zeigt typische Lagerausfallursachen und mehrere Condition-Monitoring-Verfahren. Nutze es zur Diagnosekritik: Eine Technologie liefert Hinweise, aber eine sichere Ursachenfeststellung braucht mehrere Informationen.

Lerneinheit 5: Wartungsplanung in sechs Fragen

Funktion: Welche Aufgabe muss das Betriebsmittel zuverlässig erfüllen?
Kritikalität: Welche Folgen hätte ein Ausfall für Sicherheit, Qualität und Produktion?
Fehlerbild: Welche Verschlechterung ist überhaupt zu erwarten?
Messbarkeit: Gibt es ein geeignetes, reproduzierbares Zustandsmerkmal?
Warnzeit: Bleibt nach Erkennung genug Zeit für eine sichere Planung?
Maßnahme: Wer darf was, wann und unter welcher Freigabe tun?

Entscheidungsregel für die Ausbildung

Vorbestimmt ist oft geeignet, wenn Intervalle gut bekannt oder verbindlich vorgegeben sind und Zustandsdaten wenig Zusatznutzen bringen. Zustandsabhängig ist oft geeignet, wenn sich relevante Verschlechterung zuverlässig beobachten lässt und die gewonnene Warnzeit eine bessere Planung ermöglicht. Hybrid ist häufig realistisch: feste Prüf- oder Wartungspflichten bleiben bestehen, während zusätzliche Zustandsdaten unnötige Eingriffe vermeiden oder eine bessere Terminierung ermöglichen.

Optional: Vom Zeitverlauf zum Frequenzbild

Für den Einstieg musst Du keine Spektren berechnen. Das Bild zeigt aber, warum Zustandsdiagnose mehr Datenkompetenz verlangt als ein einfacher Kalenderplan: Signalverarbeitung und Betriebszustand beeinflussen die Interpretation.

Fachliche Quellen und Medienrechte

Fachlich geprüfte Grundlagen

Quelle	Nutzung im Kurs
DIN 31051:2019-06 – Grundlagen der Instandhaltung	Begriffe und Grundmaßnahmen der Instandhaltung
DIN EN 13306:2018-02 – Begriffe der Instandhaltung	Normative Einordnung von Instandhaltungsstrategien
BAuA – TRBS 1112 Instandhaltung	Sichere Organisation von Instandhaltungsarbeiten
DGUV Information 209-015 – Instandhaltung an Maschinen und Anlagen	Planung, Durchführung, Nachbereitung, Restenergien, Freigaben und Manipulationsschutz
DGUV FBHM-127 – Sichere Störungsbeseitigung	Sichere Fehlerdiagnose und Störungsbeseitigung
Schaeffler Training Campus – Condition Monitoring Grundlagen	Praxisbezug zu Zustandsüberwachung und Schwingungsanalyse

Medienrechte geprüft

Die eingebundenen Commons-Dateien wurden auf ihren Dateibeschreibungsseiten geprüft. Maßgeblich bleibt jeweils die dort angegebene Lizenz und Namensnennung.

Datei	Lizenzstatus laut Commons
BallBearing.gif	CC BY-SA sowie GFDL
Simple harmonic motion animation 2.gif	CC0
Ball Bearing electric motor.png	CC BY-SA 4.0
Ferraris-Sensor scheme.svg	CC BY-SA, unter anderem 3.0
Electric motor thermal image.jpg	CC0
Darkened lubricant in bearing.png	CC0
Budowa czujnika indukcyjnego (ubt).svg	CC BY 2.5 PL
Inductive sensor scheme.svg	Gemeinfrei
Comparison of Vibration Analysis in Time, Frequency, Cycle, and Order Domains.svg	CC BY 4.0

YouTube: Die beiden Videos werden nur extern eingebettet. Sie werden nicht als OER neu lizenziert; die Rechte verbleiben bei den jeweiligen Rechteinhabern.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Wie ist zustandsabhängige Instandhaltung nach EN 13306 einzuordnen? (Als Form der vorbeugenden Instandhaltung) (!Als ausschließlich korrektive Instandhaltung) (!Als Ersatz für jede Sicherheitsprüfung) (!Als rein kaufmännische Maßnahme)

Was löst eine vorbestimmte Wartungsmaßnahme typischerweise aus? (Ein festgelegtes Zeit Nutzungs oder Betriebskriterium) (!Ein zufälliger Einzelmesswert ohne Bezug) (!Das Öffnen einer Schutzeinrichtung) (!Eine ungeplante Reparatur nach Totalausfall)

Welche Strategie benötigt typischerweise mehr Zustandsdaten? (Die zustandsabhängige Strategie) (!Die reine Kalenderplanung) (!Die ausschließlich reaktive Reparatur) (!Die Lagerhaltung ohne Messdaten)

Was ist im simulierten Fall M1 nach Überschreiten der Warnmarke sinnvoll? (Eine freigegebene fachliche Prüfung planen) (!Die Schutzhaube im Betrieb öffnen) (!Die Warnung ohne Prüfung löschen) (!Den Sensor dauerhaft abschalten)

Warum ist ein Trend oft aussagekräftiger als ein Einzelwert? (Er zeigt die zeitliche Entwicklung eines Zustandsmerkmals) (!Er ersetzt jede Ursachenanalyse) (!Er macht Messfehler unmöglich) (!Er hebt betriebliche Freigaben auf)

Was beweist ein steigender Schwingungswert allein? (Keine eindeutige Fehlerursache) (!Sicher einen Lagerschaden) (!Sicher einen elektrischen Kurzschluss) (!Sicher eine falsche Softwareversion)

Welche Aussage zu Schutzeinrichtungen ist richtig? (Sie dürfen für die Diagnose nicht umgangen werden) (!Sie dürfen bei Zeitdruck überbrückt werden) (!Sie sind bei Zustandsüberwachung überflüssig) (!Sie dürfen von Auszubildenden selbst deaktiviert werden)

Welche vier Grundmaßnahmen gehören zur Instandhaltung nach DIN 31051? (Wartung Inspektion Instandsetzung Verbesserung) (!Produktion Einkauf Verkauf Versand) (!Messen Schätzen Raten Tauschen) (!Starten Stoppen Umgehen Beschleunigen)

Was kennzeichnet vorausschauende Instandhaltung besonders? (Eine Prognose aus wiederholt ausgewerteten Zustandsdaten) (!Nur einen festen Kalendertermin) (!Nur eine Reparatur nach Ausfall) (!Den Verzicht auf Zustandsdaten)

Welche Aussage zum Risiko ist richtig? (Keine Wartungsstrategie beseitigt jedes Ausfallrisiko) (!Condition Monitoring verhindert jeden plötzlichen Ausfall) (!Feste Intervalle sind immer risikofrei) (!Mehr Sensoren machen Fachaufsicht unnötig)

Memory

Vorbestimmt	Intervall oder Nutzungskriterium
Zustandsabhängig	Zustandsdaten lösen Prüfung aus
Trend	Zeitliche Entwicklung
Warnmarke	Betriebliche Entscheidungsschwelle
Kritikalität	Bedeutung eines Ausfalls
Restenergie	Energie nach dem Abschalten

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Betriebsstunden	Vorbestimmte Planung
Schwingungstrend	Zustandsüberwachung
Warnmarke	Maßnahmenprüfung
Freigabeschein	Sicherheitsorganisation
Restenergie	Sicherungsbedarf

Kreuzworträtsel

Wartung	Welche Grundmaßnahme verzögert den Abbau des Abnutzungsvorrats?
Inspektion	Welche Grundmaßnahme stellt und beurteilt den Istzustand?
Trend	Wie heißt die zeitliche Entwicklung einer Messgröße?
Sensor	Welches Bauteil erfasst eine physikalische Messgröße?
Freigabe	Was muss vor einer realen Arbeit betrieblich vorliegen?
Risiko	Welcher Begriff bezeichnet die Verbindung von möglicher Schadensschwere und Eintrittswahrscheinlichkeit?

LearningApps

Lückentext

Nach EN 13306 gehört zustandsabhängige Instandhaltung zur

Instandhaltung.

Eine vorbestimmte Maßnahme wird typischerweise durch ein festgelegtes

ausgelöst.

Condition Monitoring benötigt geeignete

.

Ein zeitlicher Verlauf von Messwerten heißt

.

Ein einzelner auffälliger Messwert beweist noch keine eindeutige

.

Für die Planung ist die Bedeutung eines möglichen Ausfalls als

zu bewerten.

Schutzeinrichtungen dürfen bei der Diagnose nicht

werden.

Reale Arbeiten erfolgen nur nach geeigneter Fachaufsicht und betrieblicher

.

Offene Aufgaben

Leicht

Basis 1 – Strategie erkennen: Ordne zehn fiktive Wartungsereignisse einer vorbestimmten oder zustandsabhängigen Planung zu. Begründetes Feedback: Gut ist Deine Lösung, wenn Du jeweils den tatsächlichen Auslöser nennst.
Basis 2 – Trend lesen: Markiere im Datensatz M1, ab wann sich eine deutliche Veränderung zeigt. Begründetes Feedback: Eine tragfähige Antwort betrachtet mehrere Messpunkte und nicht nur den höchsten Wert.
Basis 3 – Sicherheitsplakat: Gestalte ein A4-Plakat mit der Regel „Erst simulieren – real nur freigegeben“. Begründetes Feedback: Vollständig ist es, wenn Fachaufsicht, Freigabe und Schutzeinrichtungen vorkommen.
Basis 4 – Datensteckbrief: Erstelle für Schwingung, Temperatur und Strom je einen kurzen Steckbrief. Begründetes Feedback: Jeder Steckbrief soll Nutzen und Diagnosegrenze nennen.

Standard

Anwendung 1 – Wartungsplan M1: Erstelle für den simulierten Förderbandantrieb einen hybriden Wartungsplan aus festen Pflichten und Zustandsbeobachtung. Begründetes Feedback: Plausibel ist der Plan, wenn Intervall, Messdaten, Verantwortliche und Freigabepunkt getrennt sind.
Anwendung 2 – Dashboard: Entwirf ein papierbasiertes oder digitales Mock-up mit Trend, Warnmarke und Kontextdaten, jedoch ohne Live-Anbindung. Begründetes Feedback: Gute Dashboards zeigen Verlauf und Betriebszustand, nicht nur Alarmfarben.
Anwendung 3 – Praxisinterview: Befrage eine Instandhaltungsfachkraft über typische Fehlinterpretationen von Messwerten. Begründetes Feedback: Stark ist das Ergebnis, wenn mindestens ein Beispiel zeigt, dass ein Messwert mehrere Ursachen haben kann.
Anwendung 4 – Entscheidungspfad: Zeichne einen sicheren Ablauf von Messwert über Bewertung bis zur freigegebenen Maßnahme. Begründetes Feedback: Der Ablauf ist überzeugend, wenn keine Aktion automatisch eine reale Maschine ansteuert.

Schwer

Transfer 1 – Kritikalitätsvergleich: Vergleiche drei simulierte Anlagen mit unterschiedlichen Ausfallfolgen und wähle je eine Wartungsstrategie. Begründetes Feedback: Die Wahl ist tragfähig, wenn Du Datenbedarf, Warnzeit und Schadensfolge gemeinsam abwägst.
Transfer 2 – Kosten-Risiko-Modell: Entwickle mit erfundenen Zahlen ein einfaches Modell aus Sensoraufwand, geplanten Eingriffen und Ausfallkosten. Begründetes Feedback: Gute Modelle legen Annahmen offen und behaupten keine Scheingenauigkeit.
Transfer 3 – OER-Erklärvideo: Erstelle ein Storyboard für ein zweiminütiges Lernvideo „Vom Messwert zur Wartungsentscheidung“. Begründetes Feedback: Es muss klar zwischen Hinweis, Diagnose und freigegebener Maßnahme unterscheiden.
Transfer 4 – Betrieblicher Vorschlag: Formuliere einen Vorschlag, wie ein bestehender Kalenderplan durch Zustandsdaten ergänzt werden könnte, ohne reale Steuerungen zu verändern. Begründetes Feedback: Überzeugend ist er, wenn Nutzen, Datenqualität, Zuständigkeit, Sicherheit und Freigabe berücksichtigt sind.

Lernkontrolle

Transferfall Lüfter: Ein Lüfter ist produktionskritisch, zeigt aber über Monate stabile Zustandsdaten. Begründe, welche festen Wartungspflichten bleiben und welche Aufgaben zustandsabhängig geplant werden könnten.
Messwertkritik: Zwei Sensoren liefern widersprüchliche Trends. Erkläre, welche Informationen Du vor einer Wartungsentscheidung zusätzlich prüfen würdest und warum.
Planung unter Unsicherheit: Entwickle eine hybride Strategie für ein Aggregat, bei dem Verschleiß teilweise messbar ist, einzelne Fehler aber plötzlich auftreten können.
Manipulationsfall: Ein Team schlägt vor, eine Schutzfunktion für schnellere Diagnose zu überbrücken. Begründe fachlich und organisatorisch, warum dieser Vorschlag verworfen werden muss und welche sichere Alternative es gibt.
Priorisierung: Zwei Maschinen zeigen denselben Trend, aber nur eine stoppt im Ausfallfall die gesamte Linie. Erkläre, wie Kritikalität die Planung verändert.
Investitionsentscheidung: Begründe, wann zusätzliche Sensorik gerechtfertigt sein kann und wann ein gut geplanter vorbestimmter Ansatz wirtschaftlicher bleibt.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis solltest Du zeigen können, dass Du die normative Einordnung verstehst, Aufwand und Datenbedarf beider Strategien vergleichst, Risiken und Grenzen benennst, Trends aus einer Simulation interpretierst, keine Ursache aus einem Einzelwert behauptest, eine sichere Wartungsentscheidung begründest, feste Pflichten von zustandsabhängigen Maßnahmen trennst und einen einfachen Wartungsplan mit Verantwortlichkeit und Freigabe erstellst.

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