Die Digitalisierung in der Instandhaltung - sympos.biz · EN 81346-1 Strukturierungsprinzipien und Referenzkennzeichnung. Visuell-Sensitive. Daten. Messtechnische – objektive

23. November 2017, Wien

Dipl.-Ing., Dipl.-Betriebswirt Edgar von der [email protected]

Die Digitalisierung

in der Instandhaltung

Zustandsorientierte Instandhaltung (CBM) und

Zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung (RCM)

Anlage

BaugruppeBetriebsmittel

Bauteil

besteht aus …

besteht aus …

ist Bestandteil von ...

ist Bestandteil von ...

In Anlehnung an:EN 81346-2 Klassifizierung von ObjektenEN 81346-1 Strukturierungsprinzipien und

Referenzkennzeichnung

Visuell-SensitiveDaten

Messtechnische – objektive Daten

Störungsanalytische Daten Erfahrungsdaten

Zustandskennzahlen: Operative Datenebene für grundlegende, strategische Entscheidungen

Strategische Entscheidungen des Asset Managements benötigen ein digital auswertbares, belastbares und operatives Datenwerk

Je nach Netz und/oder Anlage und

Aufgabenstellung eignet sich ein oder eine Kombination

der Erfassungsverfahren

oder eine Kombination daraus.

Ziele …

Instandhaltungsstrategien

Ereignisorientierte Instandhaltung (CM, Corrective Maintenance)

Zeitorientierte Instandhaltung (TBM, Time Based Maintenance)

Zustandsorientierte Instandhaltung (CBM, Condition Based

Maintenance)

Zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung (RCM, Reliability

Centered Maintenance)

Ersatz des Betriebsmittels nach Ausfall

Instandhaltung nach festen Terminintervallen

Instandhaltung anhand einer Zustandskennzahl

Instandhaltung anhand einer Zustandskennzahl in Verbindung mit der Bedeutung des Betriebsmittels (Bedeutungskennzahl)

Übliche Instandhaltungsart

Vielfach wird hierzu auch der Begriff „Prioritätenorientierte“ Instandhaltung verwendet …

Der Begriff „Zuverlässigkeit“ kann vom Begriff „Versorgungszuverlässigkeit“ abgeleitet werden …

Im Sinne der IEC/TS 63060 (VDE 0109) - Instandhaltung von Anlagen und Betriebsmitteln in elektrischen Versorgungsnetzen - InstandhaltungsartenIm Sinne der Technischen Regel – Arbeitsblatt des DVGW G 495 Kap. 3.2 - Gasanlagen - Betrieb und Instandhaltung - Instandhaltungsarten

Balzer, G.; Scliom, C.: Asset Management für lnfrastrukturanlagen - Energie und Wasser; 2. Auflage; Berlin, Heidelberg: 2014; s. 24

Werner Feilhauer;: Ein Verfahren zur Zustandsbewertung elektrischer Betriebsmittel; Dissertation; Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Universität Dortmund; 2005

Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC), Technical Specifications (TS)

Vier mögliche Entscheidungspfade für die Instandhaltungsstrategie

Wichtigkeit des Betriebsmittels

relevant?

Ziele der Instandhaltungsstrategie:

Versorgungszuverlässigkeit Beeinflussung der IH-Kosten

(Wirtschaftlichkeit ...)

Nein

EreignisorientiertCM, CorrectiveMaintenance

Wenn es nicht gewollt / nicht möglich / nicht sinnvoll ist, den Zustand und die Wichtigkeit

eines Betriebsmittels zu bestimmen, ist in der Regel

die CM-Strategie die wirtschaftlich sinnvollste.

Zustands-Diagnose möglich/ gewollt?

Nein

Ja

ZustandsorientiertCBM, Condition Based

Maintenance

Den Zustand eines Betriebsmittels ohne die

Kenntnis der bzw. Wichtigkeit zu kennen

ist durch flexible IH-Zyklenwirtschaftlich oft sinnvoll und

führt zur CBM-Strategie.

Ja

Zustands-Diagnose möglich/ gewollt?

Nein

ZeitorientiertTBM, Time Based

Maintenance

Die gesetzliche (oder quasi-gesetzliche) Vorgabe einer

Inspektion / Wartung in einem definierten Zeitraum einzu-

halten und nachzuweisen ist der wesentlichste Grund eine TBM-Strategie umzusetzen.

Ja

ZuverlässigkeitsorientiertRCM, Reliability Centered

Maintenance

Die Möglichkeit, die Zustandsbewertung in

Verbindung mit der Bedeutung bzw. Wichtigkeit zu kennen,

führt zur RCM-Strategie.

Vielfach wird hierzu auch der Begriff„Prioritätenorientierte“ Instandhaltungverwendet …Der Begriff „Zuverlässigkeit“ kann vom Begriff „Versorgungszuverlässigkeit“ abgeleitet werden …

Zuverlässigkeitsbewertung von Energieversorgungsanlagen

Mögliches Ziel:

Monetärer Nutzen (Profit)

durch angepasste, flexible

Instandhaltungspläne …


Operatives Asset-Management:

Die Ergebnisse von Zustandsrückmeldungen können in variable Turnusvarianten münden

(im Rahmen der Anforderungen an Versorgungssicherheit und Kosteneffizienz)

Beispiel ONS:

Die Bauteile / Baugruppen und

deren Zustand / Bedeutung

sind das schwächste Glied:

Funktionsstörung

Folgeschäden …

Herausforderung:

Der Zustand der gesamten Anlage

lässt nicht immer Rückschlüsse auf

die einzelnen Zustände der Bauteile

/ Baugruppen zu …

Trafostation

Gebäude

MS-Anlage

Trafo

NS-Anlage

Baugruppen / Bauteile

Prinzip der Zustandsbewertung von Energieversorgungsanlagen

1. Welche Bauteile / Baugruppen sind zu beobachten?

Trafostation

Gebäude

K1

7

MS-Anlage

Trafo

NS-Anlage

10

7

7

Gebäude

MS-Anlage

Trafo

NS-Anlage

BauteileBaugruppen /

Bauteile



2. Kriterium K1:

Welche Gewichtung haben diese Bauteile /

Baugruppen für den Funktionserhalt?

nummerischen Faktor:• 0 ≙ „keine Bedeutung“ (d.h. wird nicht aufgeführt)• 1 ≙ „in Ordnung“• 10 ≙ „große Mängel“

Trafostation

Gebäude

weitere

K1

7

MS-Anlage

Trafo

NS-Anlage

K2

5

10

7

7

Baulicher Zustand

Alter

Gebäude


Bauteile Merkmale



2. Kriterium K1:



3. Kriterium K2:

Welche Gewichtung haben die Merkmale die an den

Bauteilen beobachtet werden sollen?


Trafostation

Gebäude

weitere

K1

7

MS-Anlage

Trafo

NS-Anlage

K2

5

1

K3

weitere

10

7

7

Baulicher Zustand

Alter

in Ordnung

größere Mängel mit ab-

sehbarer Funktions-

gefähr-dung

Gebäude


Bauteile Merkmale Eigenschaften



2. Kriterium K1:



3. Kriterium K2:

Welche Gewichtung haben die Merkmale die an den

Bauteilen beobachtet werden sollen?

4. Kriterium K3:

Welche Gewichtung haben die Eigenschaften der

Merkmale


Trafostation

Gebäude

weitere

K1

7

MS-Anlage

Trafo

NS-Anlage

K2

5

1

K3

weitere

10

7

7

Unter Zuhilfenahme der

Kriterien K2 und K3

wird die

Zustandskennzahl Z1

gebildet.

Die Zustandskennzahl Z1 dokumentiert des

Zustand der Bauteile bzw. der Baugruppe

Baulicher Zustand

Alter

in Ordnung

größere Mängel mit ab-

sehbarer Funktions-

gefähr-dung

Gebäude

GewichtungBaugruppen /

Bauteile Merkmale Eigenschaften


96 - 17

170 - 17x 100 = 51,63 ≙ 52Z1 =

Zustandskennzahl Z1 (Trafogebäude):

Trafostation

Gebäude

7

K1 K2 K2 x K3

Be-wertet Min Max

5

6

6

1

6

10

1

6

10

1

6

10

K3

X

X

X

30

60

6

5

6

6

Ge-wählt

50

60

60

96 17 170

A B C

Baulicher Zustand

Alter

Betriebs-erfahrungen

∑

´Bearbeitet durch: AP & AS Bearbeitet durch: K3VAD

Gebäude

i.O.

Kleine Mängel

große Mängel

i.O.

Kleine Mängel

große Mängel

i.O.

Kleine Mängel

große Mängel

Normierte Summe

A - B

C - Bx 100Z1 =

Die Zustandskennzahl Z1 (normierte Summe) ergibt einen Wert zwischen 0 und 100:

0 ≙ „sehr gut“ 100 ≙ „sehr schlecht“

Gewichtung Merkmale Eigenschaften


Zust

and

(Z2)

Ordinatenachsey-Achse

Abszissenachsex-Achse0 ≙ „sehr gut“

100 ≙ „sehr schlecht“

48

Die Bewertungsmatrix legt die Grundlagen für Entscheidungen fest

Zustandsbewertung von EnergieversorgungsanlagenResultat der Zustandskennzahl Z2 der Gesamt-Anlage

Rot: "Schlechte" Anlagen: Instandsetzung?, Ersatz?Aufgrund des schlechten, technischen Zustandes kann das Betriebsmittel seine Funktion im System nicht erfüllen, so das auf jeden Fall eine Instandsetzungsmaßnahme notwendig ist.

Gelb: "Mäßige" Anlagen: Diagnose?, Monitoring? Wartung?aufgrund des mäßigen, technischen Zustandes kann das Betriebsmittel seine Funktion noch erfüllen, es kündigt sich ein Instandhaltungsbedarf an

Grün: "Gute" Anlagen: Keine Maßnahmenaufgrund des guten technischen Zustandes sind keine Instandhaltungsmaßnahmen erforderlich.

Es liegt keine Bedeutung vor!

Die Zustandskennzahlen (Z1 für Bauteile, Z2 für Anlagen) können durch ein strukturiertes Vorgehen für alle

Instandhaltungsobjekte ermittelt werden. Sie legen einen Ansatz für ein Technisches Controlling (TC) fest

("Beobachtungscockpit", operatives Asset Management … "Jedes Bauteil erhält eine Zustandskennzahl …").

Zustandsbewertung von EnergieversorgungsanlagenResultat der Zustandskennzahl Z2 der Gesamt-Anlage

Ein erweiterter Ansatz für ein Technisches Controlling (TC,

"Beobachtungscockpit", operatives Asset Management …) ist

die Festlegung der Bedeutung ausgewählter Bauteile bzw.

Anlagen ….


Zust

and

(Z2)




48

Es liegt keine Bedeutung vor!

Zuverlässigkeits-orientierte

Instandhaltung

Wichtigkeit,Bedeutung

Störungsauswertung,Versorgungsstandort,Engpässe im Netz …

Erfahrungen, Risikobeurteilung

InspektionDiagnose

TechnischerZustand

BetriebsmittelMonitoring

Risikomanagement

Konsequenzen bei Kosten … Gefährdung … Betriebsführung, Vertrag … Haftpflicht … Umwelt … Image …

Eine zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung berücksichtigt den

technischen Zustand und die Bedeutung[Zustandsorientierte Instandhaltung

(CBM, Condition Based Maintenance)]des Betriebsmittels gleichermaßen.

Reliability Centered Maintenance (RCM)Von der Zustands- zur Zuverlässigkeitsorientierten Instandhaltung

Der Zustand und die

Bedeutung der Bauteile

und der gesamten Anlage

sind getrennt zu

betrachten ….


Zust

and

(Z)




Wichtigkeit / Bedeutung (B)0 ≙ „keine Bedeutung“ 100 ≙ „hohe Bedeutung“

Vielfach wird hierzu auch der Begriff „Prioritätenorientierte“ Instandhaltung verwendet …Der Begriff „Zuverlässigkeit“ kann vom Begriff „Versorgungszuverlässigkeit“ abgeleitet werden …

48

52


Was bewirken die Ergebnisse:

• Z2 = 48 und

• B2 = 52 ?

100

2 3

45

1000

ereignisorientierteInstandsetzung

1

d1 d2d3

d4

d5

Zust

and

Z

Ersatz

Wartung

Inspektion

Instandhaltungsmaßnahmen:

Die Reihenfolge in einem Bereich ergibt sich über den Abstand d in Bezug zur Bedeutung B:

Betriebsmittel 5 wird vor Betriebsmittel 4 gewartet.

Betriebsmittel 3 wird vor Betriebsmittel 2 ersetzt.

Betriebsmittel 1 wird nach Fehlereintritt instandgesetzt oder ersetzt.

Bedeutung B

sehr schlecht

hohe Bedeutung

√ 2

2x (Z + B)d =

d = Z x sin ( α) + B x sin (90° - α)

Der Winkel von α = 45°bewirkt, dass der Zustand Z und die Bedeutung Bgleichgewichtet in die Wertung eingehen.

Zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung (RCM, Reliability Centered Maintenance)

Der Winkel von ± α = 45°bewirkt, dass der Zustand Z und die Bedeutung Bunterschiedlich gewichtet in die Wertung eingehen können.

Was blieb offen?

Telefon: 0049 4351-898938

Mobil: 0049 162-9458562

Email: [email protected]

Edgar von der Wehl

Dipl.-Ing., Dipl.-Betriebswirt

Senior Expert, Beratender Ingenieur

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