die digitalisierung in der instandhaltung - sympos.biz · en 81346-1 strukturierungsprinzipien und...
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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.
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 …
Zuverlässigkeitsbewertung von Energieversorgungsanlagen
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
Prinzip der Zustandsbewertung von Energieversorgungsanlagen
1. Welche Bauteile / Baugruppen sind zu beobachten?
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
BauteileBaugruppen /
Bauteile Merkmale
Prinzip der Zustandsbewertung von Energieversorgungsanlagen
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?
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
1
K3
weitere
10
7
7
Baulicher Zustand
Alter
in Ordnung
größere Mängel mit ab-
sehbarer Funktions-
gefähr-dung
Gebäude
BauteileBaugruppen /
Bauteile Merkmale Eigenschaften
Prinzip der Zustandsbewertung von Energieversorgungsanlagen
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“
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
Prinzip der Zustandsbewertung von Energieversorgungsanlagen
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
Prinzip der Zustandsbewertung von Energieversorgungsanlagen
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 ….
Die Bewertungsmatrix legt die Grundlagen für Entscheidungen fest
Zust
and
(Z2)
Ordinatenachsey-Achse
Abszissenachsex-Achse0 ≙ „sehr gut“
100 ≙ „sehr schlecht“
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
Zuverlässigkeitsbewertung von Energieversorgungsanlagen
Zust
and
(Z)
Ordinatenachsey-Achse
Abszissenachsex-Achse0 ≙ „sehr gut“
100 ≙ „sehr schlecht“
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
Die Bewertungsmatrix legt die Grundlagen für Entscheidungen fest
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