Die Digitalisierung. in der Instandhaltung. Zustandsorientierte Instandhaltung (CBM) und Zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung (RCM)

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1 Die Digitalisierung in der Instandhaltung Zustandsorientierte Instandhaltung (CBM) und Zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung (RCM) 23. November 201, Wien Dipl.-Ing., Dipl.-Betriebswirt Edgar von der Wehl

2 Strategische Entscheidungen des Asset Managements benötigen ein digital auswertbares, belastbares und operatives Datenwerk Zustandskennzahlen: Operative Datenebene für grundlegende, strategische Entscheidungen Visuell-Sensitive Daten Anlage ist Bestandteil von... besteht aus Messtechnische objektive Daten Baugruppe Betriebsmittel In Anlehnung an: EN Klassifizierung von Objekten EN Strukturierungsprinzipien und Referenzkennzeichnung besteht aus Störungsanalytische Daten Erfahrungsdaten Je nach Netz und/oder Anlage und Aufgabenstellung eignet sich ein oder eine Kombination der Erfassungsverfahren oder eine Kombination daraus. ist Bestandteil von... Bauteil

3 Ziele

4 Instandhaltungsstrategien Im Sinne der IEC/TS (VDE 0109) - Instandhaltung von Anlagen und Betriebsmitteln in elektrischen Versorgungsnetzen - Instandhaltungsarten Im Sinne der Technischen Regel Arbeitsblatt des DVGW G 495 Kap Gasanlagen - Betrieb und Instandhaltung - Instandhaltungsarten Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC), Technical Specifications (TS) Balzer, G.; Scliom, C.: Asset Management für lnfrastrukturanlagen - Energie und Wasser; 2. Auflage; Berlin, Heidelberg: 2014; s. 24 Ereignisorientierte Instandhaltung (CM, Corrective Maintenance) Zeitorientierte Instandhaltung (TBM, Time Based Maintenance) Ersatz des Betriebsmittels nach Ausfall Instandhaltung nach festen Terminintervallen Übliche Instandhaltungsart Werner Feilhauer;: Ein Verfahren zur Zustandsbewertung elektrischer Betriebsmittel; Dissertation; Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Universität Dortmund; 2005 Zustandsorientierte Instandhaltung (CBM, Condition Based Maintenance) Zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung (RCM, Reliability Centered Maintenance) Instandhaltung anhand einer Zustandskennzahl Instandhaltung anhand einer Zustandskennzahl in Verbindung mit der Bedeutung des Betriebsmittels (Bedeutungskennzahl) Vielfach wird hierzu auch der Begriff Prioritätenorientierte Instandhaltung verwendet Der Begriff Zuverlässigkeit kann vom Begriff Versorgungszuverlässigkeit abgeleitet werden

5 Vier mögliche Entscheidungspfade für die Instandhaltungsstrategie Ziele der Instandhaltungsstrategie: Versorgungszuverlässigkeit Beeinflussung der IH-Kosten (Wirtschaftlichkeit...) Nein Wichtigkeit des Betriebsmittels relevant? Ja Nein Zustands- Diagnose möglich/ gewollt? Ja Nein Zustands- Diagnose möglich/ gewollt? Ja Ereignisorientiert CM, Corrective Maintenance Zustandsorientiert CBM, Condition Based Maintenance Zeitorientiert TBM, Time Based Maintenance Zuverlässigkeitsorientiert RCM, Reliability Centered Maintenance Vielfach wird hierzu auch der Begriff Prioritätenorientierte Instandhaltung verwendet Der Begriff Zuverlässigkeit kann vom Begriff Versorgungszuverlässigkeit abgeleitet werden 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. Den Zustand eines Betriebsmittels ohne die Kenntnis der bzw. Wichtigkeit zu kennen ist durch flexible IH-Zyklen wirtschaftlich oft sinnvoll und führt zur CBM-Strategie. Die gesetzliche (oder quasigesetzliche) Vorgabe einer Inspektion / Wartung in einem definierten Zeitraum einzuhalten und nachzuweisen ist der wesentlichste Grund eine TBM-Strategie umzusetzen. Die Möglichkeit, die Zustandsbewertung in Verbindung mit der Bedeutung bzw. Wichtigkeit zu kennen, führt zur RCM-Strategie.

6 Zuverlässigkeitsbewertung von Energieversorgungsanlagen Mögliches Ziel: Monetärer Nutzen (Profit) durch angepasste, flexible Instandhaltungspläne

7 Zuverlässigkeitsbewertung von Energieversorgungsanlagen Operatives Asset-Management: Die Ergebnisse von Zustandsrückmeldungen können in variable Turnusvarianten münden (im Rahmen der Anforderungen an Versorgungssicherheit und Kosteneffizienz)

8 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

9 Prinzip der Zustandsbewertung von Energieversorgungsanlagen Trafostation Baugruppen / Bauteile 1. Welche Bauteile / Baugruppen sind zu beobachten? MS-Anlage Trafo NS-Anlage

10 Prinzip der Zustandsbewertung von Energieversorgungsanlagen Trafostation Baugruppen / Bauteile MS-Anlage K1 Bauteile MS-Anlage Welche Bauteile / Baugruppen sind zu beobachten? 2. Kriterium K1: Welche Gewichtung haben diese Bauteile / Baugruppen für den Funktionserhalt? Trafo Trafo NS-Anlage NS-Anlage nummerischen Faktor: 0 keine Bedeutung (d.h. wird nicht aufgeführt) 1 in Ordnung 10 große Mängel

11 Prinzip der Zustandsbewertung von Energieversorgungsanlagen Trafostation Baugruppen / Bauteile K1 Bauteile K2 Merkmale 1. Welche Bauteile / Baugruppen sind zu beobachten? 2. Kriterium K1: MS-Anlage Trafo 10 Baulicher Zustand 5 Alter weitere Welche Gewichtung haben diese Bauteile / Baugruppen für den Funktionserhalt? 3. Kriterium K2: Welche Gewichtung haben die Merkmale die an den Bauteilen beobachtet werden sollen? NS-Anlage nummerischen Faktor: 0 keine Bedeutung (d.h. wird nicht aufgeführt) 1 in Ordnung 10 große Mängel

12 Prinzip der Zustandsbewertung von Energieversorgungsanlagen Trafostation MS-Anlage Trafo NS-Anlage K1 10 K2 Baulicher Zustand 5 Alter weitere K3 Baugruppen / Bauteile Bauteile Merkmale Eigenschaften in Ordnung 1 weitere größere Mängel mit absehbarer Funktionsgefährdung 1. Welche Bauteile / Baugruppen sind zu beobachten? 2. Kriterium K1: Welche Gewichtung haben diese Bauteile / Baugruppen für den Funktionserhalt? 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 nummerischen Faktor: 0 keine Bedeutung (d.h. wird nicht aufgeführt) 1 in Ordnung 10 große Mängel

13 Prinzip der Zustandsbewertung von Energieversorgungsanlagen Trafostation MS-Anlage Trafo K1 10 K2 5 weitere K3 Baugruppen / Bauteile Gewichtung Merkmale Eigenschaften Baulicher Zustand Alter in Ordnung 1 weitere größere Mängel mit absehbarer Funktionsgefährdung Unter Zuhilfenahme der Kriterien K2 und K3 wird die Zustandskennzahl Z1 gebildet. Die Zustandskennzahl Z1 dokumentiert des Zustand der Bauteile bzw. der Baugruppe NS-Anlage

14 Prinzip der Zustandsbewertung von Energieversorgungsanlagen Trafostation Bearbeitet durch: AP & AS Gewichtung Merkmale Eigenschaften Baulicher Zustand 5 Alter 6 Bewertet Gewählt K1 K2 K3 K2 x K3 Betriebserfahrungen 6 i.o. 1 Kleine Mängel 6 große Mängel 10 i.o. 1 Kleine Mängel 6 große Mängel 10 i.o. 1 Kleine Mängel 6 große Mängel 10 AD X X X A B C Bearbeitet durch: K3V Min Max Z1 = Zustandskennzahl Z1 (Trafogebäude): Z1 = A - B C - B x 100 Normierte Summe Die Zustandskennzahl Z1 (normierte Summe) ergibt einen Wert zwischen 0 und 100: 0 sehr gut 100 sehr schlecht x 100 = 51,63 52

15 Zustandsbewertung von Energieversorgungsanlagen Resultat der Zustandskennzahl Z2 der Gesamt-Anlage 100 sehr schlecht Ordinatenachse y-achse 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. Zustand (Z2) 48 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 Maßnahmen aufgrund des guten technischen Zustandes sind keine Instandhaltungsmaßnahmen erforderlich. 0 sehr gut Es liegt keine Bedeutung vor! Abszissenachse x-achse 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 "). Die Bewertungsmatrix legt die Grundlagen für Entscheidungen fest

16 Zustandsbewertung von Energieversorgungsanlagen Resultat der Zustandskennzahl Z2 der Gesamt-Anlage Ordinatenachse y-achse 100 sehr schlecht Zustand (Z2) 48 Ein erweiterter Ansatz für ein Technisches Controlling (TC, "Beobachtungscockpit", operatives Asset Management ) ist die Festlegung der Bedeutung ausgewählter Bauteile bzw. Anlagen. 0 sehr gut Es liegt keine Bedeutung vor! Abszissenachse x-achse Die Bewertungsmatrix legt die Grundlagen für Entscheidungen fest

17 Von der Zustands- zur Zuverlässigkeitsorientierten Instandhaltung Reliability Centered Maintenance (RCM) Risikomanagement Betriebsmittel Monitoring Inspektion Diagnose Erfahrungen, Risikobeurteilung Störungsauswertung, Versorgungsstandort, Engpässe im Netz Technischer Zustand Zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung Wichtigkeit, Bedeutung Eine zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung berücksichtigt den technischen Zustand und die Bedeutung [Zustandsorientierte Instandhaltung (CBM, Condition Based Maintenance)] des Betriebsmittels gleichermaßen. Konsequenzen bei Kosten Gefährdung Betriebsführung, Vertrag Haftpflicht Umwelt Image

18 Der Zustand und die Bedeutung der Bauteile und der gesamten Anlage sind getrennt zu betrachten.

19 Zuverlässigkeitsbewertung von Energieversorgungsanlagen Vielfach wird hierzu auch der Begriff Prioritätenorientierte Instandhaltung verwendet Der Begriff Zuverlässigkeit kann vom Begriff Versorgungszuverlässigkeit abgeleitet werden Ordinatenachse y-achse Was bewirken die Ergebnisse: 100 sehr schlecht Zustand (Z) 48 Z2 = 48 und B2 = 52? 0 sehr gut 52 Wichtigkeit / Bedeutung (B) Abszissenachse x-achse 0 keine Bedeutung 100 hohe Bedeutung Die Bewertungsmatrix legt die Grundlagen für Entscheidungen fest

20 Zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung (RCM, Reliability Centered Maintenance) Der Winkel von α = 45 bewirkt, dass der Zustand Z und die Bedeutung B gleichgewichtet in die Wertung eingehen. d = 2 2 x (Z + B) d = Z x sin ( α) + B x sin (90 - α) sehr schlecht 100 Zustand Z d 1 d 2 d 3 d 4 d 5 5 Instandhaltungsmaßnahmen: Inspektion Wartung Ersatz ereignisorientierte Instandsetzung Der Winkel von ± α = 45 bewirkt, dass der Zustand Z und die Bedeutung B unterschiedlich gewichtet in die Wertung eingehen können. 0 Bedeutung B 100 hohe Bedeutung 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.

21 Was blieb offen? Edgar von der Wehl Dipl.-Ing., Dipl.-Betriebswirt Senior Expert, Beratender Ingenieur Telefon: Mobil: