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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

Die dokumentierte Referenz eines gesunden Maschinenzustands wird als

bezeichnet.

Die relative Beanspruchung des Antriebs heißt

.

Die äußeren thermischen Bedingungen beschreibst Du mit der

.

Ein geänderter Durchflussmodus ist eine andere

.

Schwingungen können mit einem geeigneten

erfasst werden.

Bei wiederholten Untersuchungen sollte der

gleich bleiben.

Die Geschwindigkeit einer rotierenden Welle beschreibt die

.

Mehrere gesunde Messwerte können zu einem

zusammengefasst werden.

Bei gleichen Bedingungen lassen sich neue Werte mit der passenden

vergleichen.

Eine auffällige Abweichung heißt

.

Ein unbekannter Betriebszustand besitzt möglicherweise keine ausreichende

.

Vor einer Schadensdiagnose muss die

überprüft werden.

Die langfristige Planung von Instandhaltungsmaßnahmen gehört zur

.

Die Beurteilung von Fachinformationen erfordert einen kritischen

.

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

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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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