Neue Messkampagne demonstriert Vorteile vom Advanced Condition Monitoring für Schiffe
Lars Fischer, Zoll
- Das DLR-Institut für Maritime Energiesysteme entwickelt gemeinsam mit Partnern innovative Verfahren zur Zustandsüberwachung und vorausschauenden Instandhaltung maritimer Systeme.
- Eine Messkampagne an Bord des Zollschiffs Rügen zeigte das Potenzial des eigens entwickelten Monitoringsystems, mit dem Schwingungsursachen identifiziert und gezielte Maßnahmen zur Verbesserung von Komfort, Stabilität und Betriebssicherheit abgeleitet werden konnten.
- Die Kombination aus moderner Schwingungsanalyse, KI-gestützter Datenauswertung und Digitalen Zwillingen schafft die Grundlage für sicherere, wirtschaftlichere und künftig auch autonome maritime Systeme.
Ungeplante Ausfallzeiten stellen eine der größten Herausforderungen im Schiffsbetrieb dar. Sie führen zu Störungen im Fahrplan, verursachen zusätzliche Arbeitsbelastung für die Besatzungen und verursachen enorme Kosten. Jüngsten Studien zufolge belaufen sich die Kosten für ungeplante Ausfallzeiten in der weltweiten Industrie jährlich auf rund 1,4 Billionen US-Dollar.
Die entscheidende Frage lautet daher nicht, wie Störungen schneller behoben werden können, sondern wie sie von vornherein verhindert werden können.
Am DLR-Institut für Maritime Technologien und Antriebssysteme entwickeln wir Technologien, integrieren diese in maritime Systeme und validieren sie unter realen Betriebsbedingungen. Die Zustandsüberwachung ist ein zentraler Bestandteil dieses Ansatzes. Durch die kontinuierliche Überwachung des Systemverhaltens können wir Anomalien frühzeitig erkennen – lange bevor sie sich zu technischen Ausfällen entwickeln.
Gemeinsam mit der Wasserzollbehörde, vertreten durch Chefingenieur Lars Fischer, den technischen Leiter Torsten Krambeer und die Leiterin der Medienarbeit Ina Wegner, Prof. Dr.-Ing. Andreas Schwung von der Fachhochschule Südwestfalen, Prof. Dr.-Ing. João Paulo Javidi da Costa von der Hochschule Hamm-Lippstadt, Prof. Dr.-Ing. Sabah Badri-Höher von der HAW Kiel, Sascha Wührl von der Hochschule Flensburg sowie M.Sc. Florian Schlieker und der Abteilungsleiter für Schiffsintegration, Dr. Martin Bergström, vom DLR entwickeln wir innovative Lösungen für die Zustandsüberwachung und vorausschauende Instandhaltung maritimer Systeme und Komponenten.
Eine kürzlich durchgeführte Messkampagne an Bord des Zollschiffs „Rügen“ verdeutlicht das Potenzial dieses Ansatzes. Mithilfe eines eigens entwickelten Überwachungssystems konnten wir Quellen unerwünschter Schwingungen identifizieren und bis zu ihrem Ursprung zurückverfolgen. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse wurden bereits gezielte Maßnahmen entwickelt, um den Komfort an Bord, die Stabilität und die Betriebssicherheit zu verbessern.
Um dies zu erreichen, kombiniert das Projekt fortschrittliche Schwingungsüberwachung mit ausgefeilten Datenanalysen, darunter:
- Fortschrittliche Schwingungs- und Zeit-Frequenz-Analysen
- Mehrdimensionale Signalverarbeitung und Sensorfusion
- Physikgestützte digitale Zwillinge und hybride KI
- Autonome Anomalieerkennung und vorausschauende Zustandsüberwachung
- Prognose der verbleibenden Nutzungsdauer und Vorhersage von Verschleißentwicklungen
- Generierung synthetischer Daten und intelligente Sensoroptimierung
Innovative Methoden zur kontinuierlichen Überprüfung der Datenintegrität stellen sicher, dass auch unter anspruchsvollen realen Betriebsbedingungen zuverlässige Erkenntnisse gewonnen werden können.
Die Auswirkungen gehen weit über die Wartung hinaus. Durch die Erkennung von Verschleiß, bevor Schäden auftreten, trägt die Zustandsüberwachung dazu bei, unvorhersehbare Ausfälle in vorhersehbare Wartungsmaßnahmen umzuwandeln. Dies senkt die Kosten, erhöht die Systemverfügbarkeit und stärkt die Betriebssicherheit.
Gleichzeitig trägt sie direkt zu einem sichereren Betrieb bei, indem sie das Risiko unerwarteter technischer Ausfälle und die damit verbundene Belastung für die Besatzungen an Bord verringert.
Und mit Blick auf die Zukunft ist eine zuverlässige Zustandsüberwachung eine der Schlüsseltechnologien für die autonome und unbemannte Schifffahrt. Schließlich müssen autonome Schiffe in der Lage sein, den Zustand ihrer eigenen Systeme zu erfassen, bevor Menschen nicht mehr Teil des Betriebsablaufs sind.
Ein besonderes Highlight des Projekts ist die gemeinsame Entwicklung fortschrittlicher Methoden zur frühzeitigen Kavitationserkennung zusammen mit der Wasserzollbehörde. Bei einer zuverlässigen Zustandsüberwachung geht es nicht nur um die Wartung. Sie ist ein wichtiger Baustein für sichere, zuverlässige und künftig autonome maritime Systeme.
Kontakt
Dr. Martin Bergström
Juliane Zerbst