Archiv der Kategorie: Instandhaltung

Was hält ein technisches System betriebsbereit und welche Voraussetzungen sind hierbei zu erfüllen? Und welche Kriterien bestimmen den Lifecycle technischer Systeme? Lesen Sie in der Kategorie Instandhaltung, was systemspezifische Aktivitäten ausmacht und wie sie sich entwickeln.

Atomkraftwerke altern – und aktivieren einen Planungsprozess

Bis zum Jahr 2015 müssten etwa 40 neue Kernkraftwerke gebaut werden, um die Anzahl der aktiven AKWs konstant zu halten; bei einer erwarteten Laufzeit von 40 Jahren und zusätzlich zu den ohnehin geplanten Anlagen. Bis 2025 liegt der erforderliche Zuwachs sogar bei rund 190 neuen Reaktoren. Begründet wird dieses Szenario mit dem aktuellen Durchschnittsalter der 435 weltweit aktiven Kernkraftwerke: und das liegt bei 25 Jahren.

Atomkraftwerke – Laufzeit für Planung, Bau und Betrieb

Bei einer durchschnittlichen Kraftwerk-Laufzeit von 40 bis 50 Jahren ist die zweite Lebenshälfte der Anlagen im Durchschnitt also erreicht. Ob nun ein solches Ziel überhaupt realisierbar ist, hängt nicht zuletzt von der Planungs- und Bauzeit für einen neuen Reaktor ab; diese wird von der „Prognos AG“ auf 15 bis 25 Jahre geschätzt. Jedenfalls erwarten Organisationen wie die „Internationale Energie Agentur“ und die „Internationale Atomenergieorganisation“ einen zunehmenden Anteil der Kernenergie am weltweiten Energiemix; bedingt durch eine bessere internationale Zusammenarbeit und Fortschritte bei der Kraftwerkstechnologie.

Atomkraftwerke – Globaler Status

In den USA sind 90 Prozent der 104 Atomkraftwerke bereits mehr als 20 Jahr alt, die Hälfte ist sogar schon mehr als 30 Jahr am Netz. In Westeuropa sind 65 Prozent der Reaktoren zwischen 21 und 30 Jahre alt, weitere 20 Prozent bereits über 30 Jahre in Betrieb. Jüngere Anlagen stehen vor allem in Osteuropa, Indien und Ostasien. Dort finden sich auch die meisten der weltweit im Bau befindlichen und geplanten Reaktoren; so das ifo Institut für Wirtschaftsforschung e.V. an der Universität München.

Nachtrag 2013: Atomkraftwerke und der Stresstest

Nach dem Ausstieg aus der Kernenergie in Deutschland gilt es, den Betrieb von Kernkraftwerken in europäischen Ländern – die an deren Nutzung festhalten wollen – stetig zu verbessern. Das deutsche Bundesumweltministerium propagiert, sämtliche noch aktiven, europäischen Kernkraftwerke einem Stresstest zu unterziehen. Die zweite europäische Konferenz zur nuklearen Sicherheit, am 11./12.06.2013 soll eine nukleare Sicherheitsstruktur in Europa schaffen.

Chip-System – für mehr Zuverlässigkeit in besonders sicherheitsrelevanten Branchen

Mit neuen Methoden und Werkzeugen sollen „Systeme auf einem Chip“ robuster gemacht werden. Fokussiert sind Fehler, die während der Anwendung auftreten und so den Betrieb gefährden; ebenso im Blickfeld sind Effekte wie Alterung, Umgebungsstrahlung, Temperaturschwankungen und eine instabile Versorgungsspannung. Das „System on a Chip“ soll dazu befähigt werden, solche Einflüsse zu erkennen und zu kompensieren; so eines der Ziele im Förderprogramm für Informations- und Kommunikationstechnologien, dessen Realisierung das edacentrum im Auftrag des BMBF zum 01.04.2009 übernommen hat.

Chip-System minimiert Risiken

Je komplexer elektronische Systeme ausgelegt sind, desto wahrscheinlicher ist es auch, dass sie ausfallen; insbesondere bei fortschreitender Miniaturisierung. Dieses Risiko gilt es einzugrenzen, speziell bei sicherheitsrelevanten Anwendungen; etwa in der Luftfahrt, Raumfahrt oder der Medizintechnik. Aktuell ist dies nur möglich über Systeme, die aufwändig entworfen, mehrfach integriert und im Betrieb überwacht werden. Bei Systemen, die keine Personenschäden nach sich ziehen, wenn sie ausfallen, wird auf solchen Aufwand in der Regel verzichtet; gegebenenfalls erfolgt dann ein Komponententausch.

Chip-System ist entwicklungsfähig

In Zukunft soll es nun möglich sein, Chip-Systeme bezüglich ihres Ausfallverhaltens mit geringem Mehraufwand zu beschreiben, zu analysieren und zu optimieren; und zwar über den gesamten Betriebszeitraum. Primär geht es jetzt darum, einen Messwert zu definieren, mit dem sich ein Systemausfall vorhersagen lässt. In 5-10 Jahren sollen dann elektronische Systeme für einen zuverlässigeren Betrieb kostengünstig hergestellt werden können.

Chip-System hat Protagonisten

Forschungspartner sind das Forschungszentrum Informatik (FZI) in Karlsruhe, OFFIS aus Oldenburg, die Technische Universität München sowie die Universitäten Frankfurt, Hannover und Stuttgart. Paten aus der Industrie unterstützen die Finanzierung dieser Forschung, begleiten das Projekt mit ihrem Know-how und prüfen den Einsatz der neuen Entwurfstechniken für ihre Produkte; so der edacentrum e.V. – dieser Verein ist eine vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Institution zur Unterstützung von Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet Electronic Design Automation (EDA).

Messmittelmanagement – Messtechnik für die technische Problemlösung

Wie geht man derzeit vor, wenn ein technisches Problem ansteht? Werden in jedem Fall Messmittel eingesetzt oder ist die Technikererfahrung ausreichend? Und dann gibt es ja auch Produkte, die besonders servicefreundlich konzipiert sind. Welchen Stellenwert das Messmittelmanagement einnimmt, wird ganz unterschiedlich beurteilt und ist nicht immer eindeutig. Nachfolgend ein Umfrageergebnis.

Messmittelmanagement – der Umfang

„Das kann man so pauschal nicht sagen, manchmal setzen wir mehr Messmittel ein, manchmal weniger.“ Oder so: „Es hält sich die Waage. Viele Dinge lassen sich am Telefon klären oder wir setzen Fernwartung ein. Bei schlimmeren Fällen muss man dann mit Messmitteln ran.“ Etwas entschiedener klingen folgende Äußerungen: „Wir stützen uns primär auf unsere Erfahrung, Messmittel brauchen wir nur bedingt.“ Und ähnlich: „Beides ist notwendig, Messmittel und Erfahrung; aber Messmittel brauchen wir nicht immer. Oder auch: „Grundsätzlich reicht eigentlich die Erfahrung zusammen mit Checklisten, die wir bereit gestellt haben. Messmittel setzen wir weniger ein.“

Messmittelmanagement – der Verzicht

Andere Äußerung verweisen auf das Produktspektrum: „Wir haben alle möglichen elektronischen Systeme zu betreuen. Und nicht bei allen Produkten muss bei einer Störung auch ein Messmittel eingesetzt werden.“ Oder eindeutig: „Unser Produkt lässt es zu, dass wir keine Messmittel einsetzen müssen.“

Messmittelmanagement – die Absicherung

Sehr aufschlussreich erscheint folgende Stellungnahme: „Am wichtigsten ist die Vorab-Analyse. Und bei der technischen Klärung über´s Telefon kommt es nur auf Erfahrung an, auch auf die Erfahrung der Kunden. Wenn wir direkt am System arbeiten, setzen wir zwar auch Messmittel ein, aber oft nur zur Absicherung.“

Messmittelmanagement – die Hilfsmittel

Und wie ist das bei Diagnosesystemen? Verführt ein solches System nicht dazu, dass solchermaßen ermittelte Fakten unbesehen einfach übernommen werden? Wieviel Erfahrung braucht ein Techniker noch, wenn er Daten aus einem Diagnosesystem bekommt? Hier gilt: Ein Diagnosesystem ist ein Hilfsmittel, um Erfahrung zu untermauern, wie folgende Stellungnahme deutlich macht:“ Wir führen für jedes zu betreuende System eine Datenbank, in das der bearbeitende Techniker auch seine Einträge machen muss. Und jedes System hat seine Geschichte, die wir sehr intensiv beobachten. Primär versuchen wir also, mit dem Diagnosesystem Fehler sehr frühzeitig zu erkennen und auszumerzen. Und wenn dann tatsächlich Störungen auftreten, dann sind das keine Standardstörungen, sondern es ist wieder mal etwas Neues mit dem wir uns auseinandersetzen müssen. Und das ist dann auch Thema von Weiterentwicklungen, in die dann auch die Erfahrung unserer Unterlieferanten einfließt.“

Messmittelmanagement – die Standards

Welche Messmittel werden nun eingesetzt? Hier ist beispielsweise zu erfahren: „Wir haben nur Standardmessmittel.“ Aber auch: „Wir nutzen Standardmessmittel wie Notebook, Multimeter, Scope und selbst entwickelte Hilfsmittel.“ Und zum Thema eigener Entwicklung hört man weiter: „ Wir haben zur Prüfung unserer Systeme Spezialgeräte entwickelt, die wir auch verkaufen.“

Messmittelmanagement – die Entwicklung

Andere fangen damit an und meinen: „Wir richten uns gerade auf eine neue Produktgeneration ein, die selbst entwickelte Prüfmittel und Hilfsmittel erforderlich macht.“ Und es wird darauf hingewiesen: „Wir brauchen zwar bestimmte Messmittel, wenn wir unsere Systeme neu aufbauen. Aber im Betriebszustand setzen wir dann ein Diagnosesystem ein. Und mit der Ferndiagnose können wir etwa 80% der Probleme feststellen. Wir diagnostizieren komplett runter, bis auf die letzte Karte und bis zur letzten Schraube. Und dann brauchen wir bei Bedarf nur auszutauschen.“

Messmittelmanagement – die Systemintegration

Und auch das ist üblich: „Unsere Geräte sind meistens mit einem Display ausgestattet, mit dem eine Fehlermeldung angezeigt wird. Damit kann man ein Problem in etwa einkreisen. Für diese und weitere Anzeigen haben wir Mess-Systeme direkt in unseren Produkten integriert.“ Andere werden da noch deutlicher:“ Wir haben externe Messmittel praktisch durch produktimmanente Mess-Systeme ersetzt. Es gehört zu unserer Strategie, Servicekonzepte direkt in unsere Produkte zu implementieren, etwa zur Fernabfrage oder als Testsoftware. Das ist ein Trend, den wir auch bei unseren Wettbewerbern beobachten.“ Eine Nachfrage, ob dies für das gesamte Produktspektrum vorgesehen ist ergibt die Aussage: „Die Investition muss sich natürlich lohnen. Das ist bei den Geräten relativ einfach, die aufgrund einer geringen Serie meistens auch einen hohen Preis haben.“

Messmittelmanagement – das Angebot

Offenbar haben diesen Trend auch Messgerätehersteller schon festgestellt, hierzu eine Stellungnahme: „Es ist Fakt, dass der Bedarf an mobilen Messgeräten aufgrund integrierter Messtechnik zurückgeht. Wir versuchen natürlich weitere Kunden zu gewinnen, die das kompensieren. Anders kann man darauf nicht reagieren.“

Zustandsüberwachung – Betreiber zunehmend unter Druck

Wer kann es sich noch leisten bei der Betreuung von Systemen die Warnzeichen zu ignorieren, die von den diversen Baugruppen und Komponenten frühzeitig ausgehen, bevor sie ausfallen? Sichtbar sind die Symptome nicht unbedingt, aber Zustandsüberwachung macht sie sichtbar – messbar sind die Verläufe von relevanten Parametern, integrierte Sensortechnik vorausgesetzt. Aber werden die Parameterverläufe auch lange genug aufgezeichnet und gespeichert, um kritische Veränderungen aufzuspüren – und wenn man sie aufgespürt hat, sind dann auch die entsprechenden Vorgehensweisen verfügbar?

Zustandsüberwachung – die Zielgruppe

Zustandsüberwachung braucht Erfahrungswerte, die Prognosen ermöglichen, um daraufhin die richtigen Aktivitäten zu den richtigen Zeitpunkten zu bestimmen. Ob Zustandsüberwachung tatsächlich Sinn macht ist individuell zu entscheiden, und gegebenenfalls ergeht an den Betreiber eine behördliche Auflage. Mittelständische Betreiberunternehmen bilden offenbar das derzeit größte Potenzial für den Einsatz von Diagnose-Systemen. Expertenmeinungen gehen davon aus, dass dort die Systembetreuung in manchen Fällen enorm im Argen liegt und die Wertschöpfung ganz einfach nicht ausgereizt ist. Ob darüber hinausgehende Behauptungen berechtigt sind, die davon ausgehen, dass diverse Betreiber die Balance zwischen Verfügbarkeit, Sicherheit und unternehmerischem Ausreizen der „Systemfunktionen“ einfach nicht beherrschen, sei einmal dahingestellt.

Zustandsüberwachung – Standpunkt der Betreiber

Inwieweit die Betreiber bereit sind, zustandsorientierte Automatisierungstechnik generell zu akzeptieren, ist auch fraglich. Entsprechende Bestrebungen werden aus verschiedensten Gründen abgelehnt. Manche Betriebe können sich nicht entscheiden, weil ihnen eine wirtschaftliche Effektivitätsbetrachtung fehlt. Wieder andere sind solchen Neuerungen sehr aufgeschlossen, bis sie feststellen, dass sie diese nicht beherrschen. Oft reagiert „die betreibereigene Instandhaltung“ auf entsprechende Anfragen einfach etwas zurückhaltend und verweist auf die Diagnoseerfahrungen ihrer Mitarbeiter: Eine Ansicht, die im Rahmen eines Personalabbaus dann doch relativiert wird.

Zustandsüberwachung – Standpunkt der Hersteller

Hersteller unterschiedlicher technischer Systeme aus diversen Branchen legen jedenfalls zunehmend Wert darauf, dass ihre Baugruppen zustandsorientiert überwacht werden können. Dem zuständigen Service soll also die Möglichkeit gegeben sein, entsprechende Komponenten auch während des Betriebes auf deren „Standvermögen“ hin zu beurteilen, um daraus die erforderlichen Maßnahmen zu optimalen Zeitpunkten abzuleiten. Zulieferer der Sensortechnik und der Diagnose-Software sitzen im gleichen Boot , mit gesteigertem Interesse am Ausbau der Diagnosemethodik.

Zustandsüberwachung – die Notwendigkeit

Der Druck auf die Betreiber wird immer größer, zuverlässigkeitsorientierte Überwachungsstrategien für ihre technischen Systeme zu verfolgen – sicherlich aus wirtschaftlichen Gründen, denn ihre Kunden wollen termingerecht bedient werden. Andererseits üben die Behörden gesetzlichen Druck zur Gewährleistung eines „risikofreien“ Betriebes aus. Zustandsorientierte Instandhaltung ist letztlich eine Frage der Risikoabwägung. Der Betreiber muss sich dabei auf „Verfahren“ stützen, mit dem die augenblickliche Situation und die Schwachpunkte von Komponenten überwacht und erfasst werden.

Zustandsüberwachung – die Realisierung

Es gilt, ein Risikokonzept zu entwickeln, das Komponenten und Baugruppen klassifiziert, indem diesen ein mehr oder weniger relevanter Risikoanteil zugeordnet wird. Dazwischen ergibt sich eine bestimmte Streubreite, die über zustandsorientierte Instandhaltung abgefangen werden kann. Wenn dann beispielsweise beabsichtigt ist, die Verlängerung einer Inspektionsfrist für ein bestimmtes Bauteil vielleicht von 5 auf 10 Jahre vorzunehmen, liegen entscheidungsrelevante Fakten vor. Nur bei einer ganzheitliche Systembetrachtung werden Gefährdungsbeurteilung, Risikomanagement und die Erhöhung der Wertschöpfung gleichermaßen umfassend berücksichtigt.

Wertzuwachs definieren – Instandhaltung versteht sich als Werttreiber

Oberflächlich gesehen hat der Wert eines Unternehmens nichts mit unternehmenseigenen Instandhaltungsleistungen zu tun – denn eine entsprechende Wertentwicklung finden bislang keinen Eingang in die Bilanz. Das bedeutet, ein durch Instandhaltung erbrachter Wertzuwachs des Unternehmens bleibt meist unbekannt. Und das hat eine Betreiber-Instandhaltung mit einem Hersteller-Service gemeinsam, der nur als „Costcenter“ arbeitet. Denn dort wird der Serviceumsatz nicht ausgewiesen.

Wertzuwachs ausbalancieren

Ja, Instandhaltung ist ein Werttreiber, der die Verfügbarkeit produktionstechnischer Systeme optimiert, bei sinkenden Betriebskosten und während des gesamten Lebenszyklus dieser Systeme: wenn es richtig gemacht wird. Falsch ist beispielsweise, die Kosten der Instandhaltung kurzfristig zu minimieren, denn das entspricht nicht wertorientiertem Handeln. Kostenkürzung bedeutet hier: Streichen oder Verschieben geplanter Instandhaltungsarbeiten. Außerdem weisen analytische Berechnungen nach, dass eine prozentuale Erhöhung der Systemverfügbarkeit signifikant mehr Wertzuwachs bringt als die Senkung der Instandhaltungskosten, bei gleichem Prozentsatz (Quelle: Haarmann, 2004).

Wertzuwachs vergleichen

Es ist somit festzustellen, dass durch die Kürzung des Instandhaltungsbudgets das Unternehmen zwar unmittelbar an Wert gewinnt, der damit verbundene Wertverlust aufgrund einer verminderten Verfügbarkeit der Systeme aber überwiegt. Das heißt, Unternehmenswert wird durch Kürzung des Instandhaltungsbudgets vernichtet. Dienstleister oder der Herstellerservice haben hier natürlich eine Chance, ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis zustellen und Kostensenkung anzubieten ohne die Verfügbarkeit der Systeme zu verringern.

Wertzuwachs quantifizieren

Was sind nun die konkreten Wertbeiträge der Instandhaltung? Beispielsweise bringt die Inspektion Informationsgewinn über einen aktuellen Systemzustand und die Wartung Zeitgewinn gegenüber Verschleißerscheinungen. Mit der Instandsetzung gewinnt man Nutzungspotential und mit Modifikationen ist ein Gewinn an verbesserten Funktionen oder Sicherheit erreicht. Dabei steht jedem geschaffenen Wert natürlich ein entsprechender Aufwand gegenüber. Finanztechnisch erfassen lässt sich der Wertstatus durch entsprechende Kennzahlen bezüglich der Instandhaltungskosten, der Effizienz sowie des Anlagen- und Umlaufvermögens. Hieraus kann dann mittels des sogenannten „Economic Value Added“ (EVA) der Gewinnüberschuß berechnet werden.