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Vorsprung durch Messtechnik

Bedeutung der Messtechnik für Arbeitsschutz, Maschinensicherheit und die Industrie der Zukunft

Wir Menschen vermessen die Welt – jeden Tag, immer wieder, im privaten Bereich wie im Beruf. Messtechnik, also die Bestimmung technischer und physikalischer Größen und die Entwicklung von Messsystemen und -methoden, ist elementar wichtig und überall in unserem Alltag zu finden.

Für den Laien wirkt sie oft im Verborgenen. Wer denkt schon daran, dass er Produkte und Maschinen verwendet, die auf hochspezialisierter Messtechnik beruhen, wenn er in sein Auto steigt, sich navigieren lässt, die Waschmaschine benutzt … oder einfach auf seine Uhr schaut? Offensichtlicher wird Messtechnik in Betrieben, in denen an komplexen Maschinen und Anlagen gearbeitet wird und in denen natürlich Arbeitsschutz-Richtlinien eingehalten werden müssen. Messtechnik ist die Grundlage für sichere und effiziente Maschinen. Messtechnik ist die Grundlage für Arbeitsschutz im Betrieb. Und Messtechnik ist damit die Grundlage für Wirtschaftlichkeit und wirtschaftliche Potenziale. Aber auch für die Zukunft der Arbeit wird die Messtechnik von enormer Bedeutung sein: Automatisierung, die Basis für die Industrie 4.0 und intelligente Fabriken, funktioniert nur mit zuverlässiger Messtechnik.


Arbeitsschutz und Prävention auf Basis von Messwerten

Ob analog oder digital: Im Bereich des Arbeitsschutzes dienen ermittelte und ausgewertete Messergebnisse dem Gesundheitsschutz und der Prävention. Wir messen das Raumklima, also Temperatur und Luftfeuchte, damit wir nicht die typischen "Bürokrankheiten" wie Augenreizungen oder Atemwegsprobleme bekommen. Auch Lärm messen wir: Lärmschwerhörigkeit ist die häufigste anerkannte Berufskrankheit. Ab einem Lärmexpositionspegel von mehr als 85 Dezibel dB(A) muss Gehörschutz getragen werden. Wir messen Schwingungen, zum Beispiel bei Busfahrern oder Bauarbeitern, die mit vibrierenden Maschinen arbeiten. Wir messen Gefahrstoffkonzentrationen und orientieren uns dabei an Grenzwerten, etwa aus der Grenzwerteliste der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV), um Krankheiten zu vermeiden. Messtechnik ist außerdem nicht selten sehr direkt lebensrettend: In manchen Arbeitsbereichen, etwa in Behältern und engen Räumen, muss „freigemessen“ werden. Dabei wird durch eine Messung festgestellt, ob sich in der Atmosphäre Gefahrstoffe in bedrohlicher Konzentration befinden oder ob Sauerstoffmangel herrscht. Erst wenn freigemessen wurde, kann der Mitarbeiter die Tätigkeit im engen Raum aufnehmen.


Übrigens: Die Messtechnik ist genormt. In der vierteiligen DIN 1319 geht es um Grundbegriffe der Messtechnik, Begriffe für Messmittel, die Auswertung von Messungen und Messunsicherheiten.


Messtechnik regelt die Automatisierung - ein Zukunftsthema

Messtechnik reicht vom „Kleinen“, also vom Arbeitsschutz an einzelnen Arbeitsplätzen, bis hin zur Funktionssicherung ganzer Wirtschaftszweige. In der Produktion geschieht immer mehr durch Automatisierung. Und Automatisierung wiederum funktioniert nur mit einer zuverlässigen Steuerungs- und Regelungstechnik. Und die wiederum funktioniert nur durch präzise erhobene und gut ausgewertete Daten und durch die ständige Überwachung anhand von Messgeräten, dass diese Daten eingehalten werden.

Auf der Grundlage von Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik (MSR-Technik) können Maschinen so eingestellt, können Produktionsprozesse so verfeinert werden, dass sie möglichst effizient funktionieren, möglichst wenig  Energie verbrauchen und möglichst sicher sind. Ungenaue oder falsch ausgewertete Messergebnisse führen zu ungenauen Prozessen, die wiederum Verschwendung, Unfälle und Produktionsstillstand zur Folge haben können.

Die Messtechnik ist also der elementare Baustein für eine zuverlässige Maschinen- und Anlagensicherheit. Laut der „Richtlinie 2006/42/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 17. Mai 2006 über Maschinen und zur Änderung der Richtlinie 95/16/EG“, ohne Zungenbrecher auch kurz Maschinenrichtlinie oder MRL genannt, müssen Anlagen und Maschinen so konzipiert werden, dass Arbeitssicherheit und ein freier Warenverkehr innerhalb des Europäischen Wirtschaftsraums gewährleistet sind. Grundlage für sichere Maschinen sind „gemessene und messende“ Maschinen: extreme Temperaturen, Explosionsgefahr, Strahlung, Schall, Partikelemission … all das kann nur mit Messungen erkannt und gebannt werden.

Und auf die Messtechnik warten noch größere Herausforderungen: Die Fabriken der Zukunft müssen intelligent werden. Die Industrie 4.0, die neue industrielle Revolution, verlangt miteinander vernetzte Produktionsprozesse, Produkte und Maschinen. Die Messtechnik wird mit dafür sorgen müssen, dass Roboter  oder Maschinen "Entscheidungen" treffen können werden, die für den Produktionsprozess von Vorteil sind.


Stillstand ist nicht!

Maschinen und Anlagen werden in unserer automatisierten Welt also immer komplexer – damit befindet sich die Messtechnik in einer stetigen Entwicklung, im stetigen Wandel. Innovationen und Forschung sorgen für immer mehr Verbesserung. Und darin ist Deutschland besonders gut aufgestellt, wie das Online-Portal www.ingenieur.de kürzlich berichtete: Laut AMA, dem Verband für Sensorik und Messtechnik, machen deutsche Unternehmen ein Drittel des Weltmarktes im Bereich Sensorik und Messtechnik unter sich aus. Start-ups und Ausgründungen, sogenannte Spin-offs aus Unis, Forschungseinrichtungen und Instituten, seien mit ihren Innovationen und Konzepten auf Top-Niveau.

So haben erst vor Kurzem Forscher der TU Darmstadt eine Sensorschraube entwickelt. Möglicherweise haben sie damit ein häufig auftretendes Ingenieurproblem gelöst: Bei der Messung außerhalb von Maschinen  sind Messwerte oft ungenau. Eine gute, haltbare Lösung für die Messung in Maschinen gibt es wiederum meist nicht. Bei der Sensorschraube wurde der Sensor durch Umformtechnik direkt an der Schraube angebracht, die Schraube wiederum kann im Innern der Maschine, also am Ort des Geschehens, montiert werden und dort messen.

Und erst im September wurde eine neu entwickelte Kalibriermethode eingeführt, mit der auch niedrige Radon-Werte gemessen werden können. Neue Grenzwerte im Rahmen der Strahlenschutzrichtlinie hätten für das natürlich radioaktive Edelgas sonst gar nicht gemessen werden können.

Im August veröffentlichte das Umweltbundesamt (UBA) eine neue Testmethode, mit der man endlich herausfinden können soll, welche ungesunden Partikel Laserdrucker ausstoßen. Oder möchten Sie in Silizium-, Schwefel-, Chrom- oder Bromdämpfen sitzen?

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Informatik FIT präsentierten Anfang Dezember auf der Messe EuroMold die erste intelligente Fabrik - in der dank MSR-Technik Prozesse wie von alleine ablaufen: Unfälle können vermieden und Prozesse flexibel für individuelle Produkte nach Kundenwunsch umgestellt werden. Das Ganze funktioniert anhand von cyber-physischer Äquivalenz, was bedeutet, dass man problemlos von der einen in die andere Welt wechseln und Werte übertragen kann. Okay, die intelligente Fabrik gibt es vorerst nur als Miniaturmodell, aber sie präsentiert einen möglichen Ist-Zustand, keine Zukunftsträumerei, wie Prof. Uwe Freiherr von Lukas vom Fraunhofer FIT betont: "Unsere Miniaturfabrik zeigt [...], dass es bereits heute schon anders gehen könnte".

Messtechnik ist also ein elementarer Bestandteil des Arbeitsschutzes und sie sichert die Wirtschaftlichkeit und die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen. Forschung und Innovation sind in diesem Bereich enorm wichtig, damit das wirtschaftliche Niveau gehalten werden kann.

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