Messverfahren EMV im Nahbereich

Validierung Elektromagnetischen Verträglichkeit von Automatisierungstechnik, Maschinen und Anlagen

Die moderne digitalisierte Welt wird immer vernetzter, dadurch komplexer.

 

Unternehmen aller Größenordnungen reagieren darauf mit dem Aufbau eines Compliance-Verfahrens für eine inhärente EMV im Entwicklungs- und Fertigungsprozess. Für ein Unternehmen ist die Erfüllung der rechtlichen Anforderungen auch im EMV Bereich ist eine Gratwanderung für Manager.

 

Entsprechend steigen Kosten und Aufwand für die Betrachtung von Normen und Regelwerken. Die Anforderung an die Verfügbarkeit der vernetzten Komponenten nehmen dadurch exponentiell zu. Außer den rechtlichen Anforderungen ist eine optimale EMV innerhalb des Betriebsmittel ein Faktor für die Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit des Betriebsmittel im Life Cycle.

 

Dies bedeutet Störsicherheit gegen EM Gefährdungen aus der Umgebung nach EMV Richtlinie und inhärent störsicher gegen stochastische EM Beeinflussungen auch durch interne Störquellen. Die Anforderungen auch im lifestream einzuhalten bedingt  prospektive Instandhaltung.

 

Die EMV Produkts ist von der Design Phase bis Ende der Produktionsphase der Serienfertigung  und der Obsoleszenz der ausgelieferten Produkte sicherzustellen. Besonders anfällig für Betriebsstörungen sind komplexe Produktions- Prozesse                  (Automobilherstellung) oder Systeme hoher Fertigungstiefe (Maschinenbau)

 

Eine Betriebsunterbrechung bedingt eine Unterbrechung des Produktionsprozesses beim Nutzer  mit vorübergehendem Rückgang der Leistung oder des Wirkungsgrades von betrieblichen Faktoren.


QM Prozess, Verfahren zur  Sicherstellung EMV im Entwicklungsprozess

Ein QM Prozess EMV hat beide Gesichtspunkte optimale EMV im Zeitpunkt des Inverkehrbringens, während des Produktionszeitraum und des life stream eines Produktes zu betrachten.

  • Validierungen am fertigen Produkt durch Messverfahren LogAmp

No overengeneering 

Maßnahmen soviel wie nötig - nicht soviel wie möglich


Messverfahren für Störströmen und EM Felder innerhalb von Produkten

 

Weiter Dynamikbereich Dezibeläquivalent durch logarithmische Komprimierung bei stark variablen Amplituden. Ausgabe  des Messwertes in komprimierter Form als „Markerwert“ ein Äquivalent des Energiegehaltes MPe des gemessenen Frequenzbereiches.



Validierung EMV im Zeitpunkt des Inverkehrbringens

Validierung Störsicherheitslevel in Produktion und life cycle  durch LogAmp Messverfahren

  • Qualitativ relative Messungen   zum Vergleich mit Ergebnis Typprüfling bei
    • Serienproduktion
    • Zustand nach Instandhaltung
    • Nach Umrüstung
  • Vergleichende quantitativ absolute  INTRA EMV Messungen mit den Grenzwert-Vorgaben der Prognose Berechnung
    • 4 Komponenten Einbauorte unterschiedlicher Störrelevanz
    • zulässig für 5 Leitungsklassen unterschiedlicher Störrelevanz
    • Störfestigkeit unterschiedlicher Datenleitungen Bussysteme oder digitale und analoge Leitungen

 

Stand der Technik bisher nicht verfügbar:

Externe EMV nach EMV Richtlinie

Eine Validierungsmöglichkeit des Einflusses von Maßnahmen in der Inneren EM Struktur des Produkts auf die externe EMV entsprechend EMV Richtlinie das einfach durch eingearbeitetes QS Personal anzuwenden ist, ist nicht verfügbar.

 

Qualitätsanspruch Inhärente EMV

Zur Sicherstellung der EMV im Inneren eines Produkts zur Verhinderung stochastischer Ausfälle, ist sowohl für Verifikation in Serien-Produktion, als auch in der Nutzungsphase eines Produkts eine Validierungsmöglichkeit  des inneren EM Zustandes des Produkts erforderlich.

 

Derzeit ist kein Validierungssystem von  Nahfeldern innerhalb des Produkts und Grenzwerte für die Nahfelder und Störströme QM Prozess veröffentlicht und keine Software Lösung dafür verfügbar.


Aufrechterhaltung externe EMV und Verfügbarkeit in Lifestream des Produkts

Wartung - Prospektive Instandhaltung - Um-Nachrüstung

Durch die Messwerte des Messverfahrens LogAmp wird eine Validierung der prospektiv berechneten Sollwerte ermöglicht. 

  • Beurteilung Deviation EM Zustand von Leitungen und Komponenten nach Nutzungsdauer bei Wartung zur Entscheidung einer Instandsetzung
  • Positive Bewertung des Zustandes nach Instandsetzung
  • Positive Bewertung des Zustandes nach Umrüstung oder Nachrüstung 

Stand der Technik bisher nicht verfügbar:

EMV Richtlinie erfordert die stetige Einhaltung der Anforderungen bei bestimmungsgemäßem Gebrauch; d.h. bis zur vom Hersteller definierten Obsoleszenz. Darüber hinaus ist die rechtliche Konsequenz eines Qualitätsanspruchs des Herstellers ist in BGB und ProdHaftungsGesetzen geregelt.

 

Im Rechtsstreit wurde immer ein Nachweis einer Planung zur Schuldfrage herangezogen.

„Normen haben nicht schon kraft ihrer Existenz die Qualität von anerkannten Regeln der Technik und begründen keinen Ausschließlichkeitsanspruch“

(BVerwG 30.9.1996)

 

Nach einem Konsultationsprozess hat nun die EU Kommission bereits in zehn Durchführungsverordnungen die Anforderungen an die Reparierbarkeit angenommen: „Die EU-Entscheidung ist ein Systemwechsel“, Maintainability und Repairability werden dann essentiell auch für EMV relevante Komponenten in Systemen.

 

Für Anforderung an hohe Verfügbarkeit kombiniert mit niedrigen Instandhaltungskosten sind prospektive Inspektionen von automatisierten Systemen Maschinen von entscheidender Bedeutung.

 

Die Betrachtung der Wartung von Produkten betrachten ca. 2/3 der Industrie Firmen:

 

22% kein Aspekt der Wartung in Bezug zur Verfügbarkeit

27% sehen keinen Vorteil durch RCM (reliabilty centered Maintanance) auf Verfügbarkeit

18% haben trotz Anstrengungen in RCM stochastische Kosten durch Schäden an Investition

 

Die Inspektion sollte  ohne Beschädigung der geprüften Teile entsprechen einer zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) und Auswertung (non-destructive evaluation – NDE) durchgeführt werden.

Derzeit sind Angaben über die Degradiation  von EM Eigenschaften von einzusetzenden Komponenten in Abhängigkeit der Nutzungsdauer und Nutzungsart  nur spärlich zu erlangen und vom Hersteller eines Produkts nur schwer für den bestimmungsgemäßen Gebrauch des Produkts umzusetzen.

ZfP und NDE sind für EMV nicht vorgestellt.

 

Ein Obsoleszenz Management EMV mit Planung Wartung und  prospektive Instandhaltung verlängert Lifetime mindert Kosten in lifestream und optimiert Verfügbarkeit.

 

In digitalisierter Form zur Umsetzung in ein Entwicklungsverfahren ist keine Software am Markt.


Aufrechterhaltung externe EMV und Verfügbarkeit im Produktionszeitraum des Produkts

Durch die Messwerte des Messverfahrens LogAmp wird eine Validierung der EM Istwerte von nachbeschafften Komponenten in Serienproduktion möglich

  • Beurteilung Abweichung  EM Zustand von Leitungen und Komponenten von Typprüfung nach Neubeschaffung.

Diagnose Störsicherheitslevel Inhärente INTRA EMV

Bewertung der Validierungs- Messwerte in Software durch Vergleich mit

  • Typprüfungsergebnis
  • Grenzwerten aus Bauvorschrift nach Amplitude und Frequenzverlauf
  • Messergebnisse  definierter Störquellen
    • Amplituden der Markerwerte
    • Verhältnisses der Markerwerten in den 3 Freqenzbereichen zueinander
    • Verhältnis der Markerwerte im Zeitverlauf bei Lastwechseln

 

Stand der Technik bisher nicht verfügbar:

Die Störwahrscheinlichkeit eines Betriebsmittels durch EM Einflüsse im lifecycle wird normativ nicht betrachtet und ist ein Qualitätsmerkmal des Herstellers. Für unterschiedliche Einsatzzwecke von Produkte sind unterschiedliche Störsicherheitslevel anzusetzen.

 

Konsumer-Produkte / Medizintechnik / Fertigungslinien

 

Die Prüfdauer einer normativen Prüfung ist zu kurz um stochastische Störereignise erfassen zu können. In der modernen vernetzten Systemtechnik mit vielfältigen voneinander unabhängigen Lastzyklen als Störquelle und den Zyklen empfindlicher  Daten- protokolle ist die Störsicherheit nur stochastisch zu betrachten. Dafür ist wie in der externen EMV Betrachtung auch innerhalb des Systems ein Störsicherheitsabstand zwischen den Komponenten und Leitungsverbindungen sicherzustellen. Für den Entwickler gibt es derzeit weder Vorsorge Grenzwerte von Einbaubereichen von Komponenten noch deren Leitungsverbindungen im Frequenzbereich im Nahbereich.

 

Eine Bewertung  der Störaussendungs-Amplituden im Nahbereich und Diagnose der möglichen Störquellen ist deshalb nur durch umfangreiche Diagnosen von EMV Fachleuten möglich. Nicht nur gibt es keine Grenzwerte, es gibt auch kein, durch angelerntes Personal im täglichen Gebrauch anwendbares Messverfahren.


Schlussfolgerung:

Wir leben im digitalen  Zeitalter mit Industrie 4.0 mit einer Hitech-Industrie und entwickeln Betriebsmittel in Bezug zu EMV auf Basis von subjektiven Erfahrungen mittels Word und Excel.

 

Qualitätssicherstellung EMV erfolgt durch test and error. Geschwindigkeit und Kosten von Neuentwicklungen oder Umbauten sind nicht planbar.

Software nunmehr verfügbar

  1. Für Einsatz durch unsere Kunden
  2. Als Dienstleistung durch J.Schmitz Kompetenzzentrum