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F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R FA B R I K B E T R I E B U N D - A U T O M AT I S I E R U N G I F F
1 1 . I N D U S T R I E A R B E I T S K R E I S
»KOOPERATION IM ANLAGENBAU«
INNOVATIVE LÖSUNGEN FÜRDIE INSTANDHALTUNG VONANLAGEN
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF »Innovative Lösungen für die Instandhaltung von Anlagen« 11. Industriearbeitskreis »Kooperation im Anlagenbau« Herausgeber Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h. Michael Schenk
IMPRESSUM Arbeitsbericht 11. Industriearbeitskreis »Kooperation im Anlagenbau« »Innovative Lösungen für die Instandhaltung von Anlagen« 17. Juni 2009, Magdeburg, Germany Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h. Michael Schenk Sandtorstraße 22 | 39106 Magdeburg Telefon +49 391 4090-0 | Telefax +49 391 4090-596 ideen@iff.fraunhofer.de http://www.iff.fraunhofer.de | http://www.vdtc.de Redaktion: Andrea Urbansky, Melanie Thurow Titelfoto: Dirk Mahler Fotos, Bilder, Grafiken: Soweit nicht anders angegeben, liegen alle Rechte bei den Autoren der einzelnen Beiträge. Herstellung: Docupoint Magdeburg Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek: Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. ISBN 978-3-8396-0045-0 Alle Rechte vorbehalten Für den Inhalt der Vorträge zeichnen die Autoren verantwortlich. Dieses Werk ist einschließlich aller seiner Teile urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die über die engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes hinausgeht, ist ohne schriftliche Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen sowie die Speicherung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen und Handelsnamen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass solche Bezeichnungen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und deshalb von jedermann benutzt werden dürften. Soweit in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z.B. DIN, VDI) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert worden ist, kann der Verlag keine Gewähr für Richtigkeit, Vollständigkeit oder Aktualität übernehmen. © 2009 Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung
Sehr geehrte Damen und Herren,
Ich habe mich gefreut, dass der 11. Industriear-beitskreis »Kooperation im Anlagenbau« Sie nach Magdeburg geführt hat. Unsere IFF-Wissenschaftstage haben sich zu einem aner-kannten Forum für Experten aus Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft etabliert. Das Er-folgsrezept besteht einerseits aus der gelunge-nen Mischung von exzellenten Referenten, ande-rerseits aus den spannenden Einblicken in aktuel-le Projekte, die uns Wissenschaftler und ihre In-dustriepartner gewähren.
Im Angesicht noch nie dagewesener Energie- und Materialkosten, reduzierter Kaufkraft und Nachfrage sowie unsicherer Finanzmärkte über-prüfen viele Unternehmen die Shutdownpläne der kommenden Jahre. Die aktuelle Situation bietet Spielraum, um den Bedarf, den Zeitpunkt und den Umfang des nächsten geplanten Groß-stillstands neu zu definieren. Die Shutdowns der Zukunft werden unter Umständen anderen Re-striktionen unterworfen sein als den heute be-kannten und erfordern neue Wege zur Bewälti-gung.
Wir bedanken uns für den inspirierenden Gedan-ken- und Erfahrungsaustausch zu den Instand-haltungsstrategien der Zukunft und freuen uns auf den folgenden Industriearbeitskreis am 3. November in Leverkusen. Dort werden wir bei der Bayer AG zu Gast sein und uns dem Thema Operational Excellence im Anlagenbau widmen.
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h. Michael Schenk Magdeburg, Juni 2009
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael Schenk Institutsleiter des
Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und
-automatisierung IFF Foto: Dirk Mahler
Inhaltsverzeichnis 1 IInstandhaltungsstrategien eines global agierenden
Anlagenbetreibers Dipl.-Ing. Peter Massag (DOW Olefinverbund GmbH) 1
2 EErfolgspartnerschaft in der Instandhaltung: ein modernes Märchen? Dipl.-Ing. Axel Koberstein (TOTAL Raffinierie Mitteldeutschland GmbH) 21
3 SStillstand als Geschäft Dipl.-Ing. Rolf Schmitt (BIS Turnaround GmbH); Dipl.-Ing. Udo Ramin (TECTURA GmbH) 35
4 MMobile Maintenance Management – mobile Datenerfassung am Ort des Geschehens Dr. rer. pol. Karsten Huffstadt (GAB mbH) 51
5 NNeue Wege für Anlagendokumentation und Mobile Maintenance Management am Beispiel praxiserprobter Lösungen Tamara Högler (Rösberg Engineering GmbH) 69
6 EErmittlung von Abnutzungsvorräten in technischen Anlagen – Chancen und Risiken für den Anlagenbau durch die Gestaltung einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie Dr.-Ing. Frank Ryll (Fraunhofer IFF) 85
7 VVR-gestütztes Training von Instandhaltungspersonal bei RWE Dipl.-Ing. Tina Haase (Fraunhofer IFF) 109
8 EEffizienzsprung für die dezentrale Energieerzeugung mit BHKW durch totale Nutzung aller anfallenden Wärmen zur Kälteerzeugung Dr.-Ing. Hans Förster (Ingenieurbüro Dr.-Ing. H. Förster Magdeburg) 129
Peter Massag DOW Olefinverbund GmbH »Instandhaltungsstrategien eines global agierenden Anlagenbetreibers«
Peter Massag
geboren 1962 in Köthen
Titel Dipl.-Ing.
Funktion Maintenance Leader
in Firma DOW Olefinverbund GmbH
weitere Funktionen Vorstandsmitglied des FASA e.V.;
Mitglied des Beirats des Industriearbeitskreises;
Mitglied in mehreren lokalen und globalen Teams der The DOW Chemical Company;
Werdegang 1984 – 1988 Studium an der IHS Köthen (Anlagenbau)
1988 – 1995 Betriebsingenieur der Tensid-und- Emulgatoren-Anlagen in Schkopau
1995 -1997 Leiter der Instandhaltung EO, PO, Folgeprodukte
1997 – 1998 Teamleiter zum Aufbau eines Reliability Engineering Netzwerks der BSL Olefinverbund GmbH
ab 1998 Leiter der Instandhaltung Elastomers der DOW Olefinverbund GmbH
2000 – 2004 zusätzlich Global Business Maintenance & Reliability Leader
®
Instandhaltungsstrategien eines global agierenden Anlagenbetreibers
• The DOW Chemical Company ein weltweit agierendes Unternehmen
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 117.Juni 2009
• Instandhaltung im Allgemeinen• Instandhaltungsstrategien
• Instandhaltung/Reliability und Strategie innerhalb der DOW
®
The Dow Chemical Company
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 217.Juni 2009
Chemical Company
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Instandhaltungsstrategien eines global agierenden Anlagenbetreibers
3
®
Über Dow
� Gegründet 1897 von Herbert H. Dow in Midland, Michigan, USA
� Wissenschafts- und Technologieführer in den Bereichen Chemie, Kunststoffe und Pflanzenschutz
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 317.Juni 2009
Pflanzenschutz
� Mehr als 3.300 innovative Produkte für Kunden in 160 Ländern
� Produktionsstandorte in 37 Ländern
� 46.000 Beschäftigte weltweit
� Jahresumsatz 2008: 58 Mrd. US-Dollar
®
Unsere Vision
� Das größte, rentabelste und geachtetste Chemieunternehmen der Welt zu sein.
Unsere Mission
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 417.Juni 2009
� Durch die Kombination von Wissenschaft und Technik zur kontinuierlichen Verbesserung der Lebensqualität weltweit beitragen.
Unsere Werte� Das Element “Mensch”
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Peter Massag (DOW Olefinverbund GmbH)
4
®
Umsatz nach Geschäftsbereichen
� Ausgewogener Mix aus Basis- und Spezialprodukten:
Kohlenwasserstoffe und Energie (16%) Chemikalien (16%)
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 517.Juni 2009
Chemikalien (10%)
Kunststoffe (23%) Agrarprodukte (8%)
Kunststoffe (27%)
Basisproduktegesamt: 49%
Spezialproduktegesamt: 51%
Stand: 31.12.2008
®
Umsatz nach Regionen
Asien (12%)
Nordamerika (38%)
Indien, Middle East und Afrika (3%)
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 617.Juni 2009
( )
Lateinamerika (11%)
Europa (36%)Gesamtumsatz: 53,5 Mrd. US-Dollar
*Stand: 2007
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Instandhaltungsstrategien eines global agierenden Anlagenbetreibers
5
®
Dow in Europa
� Vertreten in 26 Ländern � 30 Büros und 50 Produktionsstätten� Forschungseinrichtungen in acht Ländern
� Dow-Umsatz in Europa 19,6 Milliarden US-Dollar im Jahr 2007
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 717.Juni 2009
� Ca. 36% des gesamten Umsatzes von Dow
� Über 14.000 Mitarbeiter in Europa (3-5x so viele indirekte Arbeitsplätze)
� 7 der 10 wichtigsten Dow-Kunden sind in Europa angesiedelt
� Deutschland ist nach den USA der zweitgrößte und zweitwichtigste Markt
®
� Umsatz: 4,8 Mrd. Euro
� Produktionsvolumen: 10.240 Mio Tonnen
� Anlagenwert: > 9 Mrd. Euro
Daten und Fakten Dow in Deutschland
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 817.Juni 2009
� Mitarbeiter: > 6.000
Stand Daten & Fakten: 31.12.2008
Umsatz nach Regionen:sonst. Europa
26%
Asien
11%
Nord-Amerika
36%
Latein-Amerika
11%
Indien, MittlererOsten, Afrika
3%
Deutschland
12%
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Peter Massag (DOW Olefinverbund GmbH)
6
®
Standorte� Ahlen
� Baltringen
� Bitterfeld*
� Hamburg
� Ibbenbüren
� MünchenArnsberg
Bremen
Marl
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 917.Juni 2009
� Bomlitz*
� Düsseldorf
� Dow Olefinverbund� Böhlen� Schkopau� Leuna� Teutschenthal
� Rastatt
� Rhine-Center
� Schwalbach
� Speyer
� Stade
� WesselingVertriebsbüroProduktion
� ROH**Dow Wolff Cellulosics
Esslingen
Feldkirchen
Frankfurt
®
Geografische Lage
� Mitten in Deutschland
� Mitten in Europa
Dow in Mitteldeutschland
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 1017.Juni 2009
� Mitten in Europa
� Nähe zu Märkten im Osten
� Im Binnenland gelegen
� Gute Anbindung an die Verkehrsinfrastruktur
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Instandhaltungsstrategien eines global agierenden Anlagenbetreibers
7
®
Dow Olefinverbund GmbH – ein integrierter Produktionsstandort
Böhlen Leuna TeutschenthalSchkopau
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 1117.Juni 2009
Böhlen Leuna TeutschenthalSchkopau
• Hydrocarbons • Plastics • Elastomers • Chlorine Chemistry • Dow Automotive
®
Produkt- und Anwendungsbeispiele
� Epoxydharze Surfboards, Schutzanstriche, Lebensmittelverpackungen
� Polyethylen Formteile, Folien, Verpackungen
� Polypropylen Auto-Kunststoffteile, Gartenmöbel, Haushaltsfolie
� Polyurethan Kühlschrankisolierungen, Sohlen für Sportschuhe
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 1217.Juni 2009
� STYROFOAM™ Blaue Hartschaumplatten zur Wärmedämmung, Kühlraumisolierung
� Propylenglycol Arzneimittel, Körperpflege, Frostschutzmitel, Bremsflüssigkeit
� Zellulose- Zusatzstoffe für Wandfarben, Lebensmittel Verbindungen und Kosmetika
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Peter Massag (DOW Olefinverbund GmbH)
8
®
Integrierte Produktion
CRACKER
CHLORINE
POLYETHYLEN
LDPE
POLYPROPYLEN
POLYETHYLEN
LLDPE
ETHYLEN
DOW AUTOMOTIVE
EQUIPOLYMERS
DISPERSIONEN DISPERSIONSPULVER
VINYL CHLORID POLYVINYL
NAPHTHA
BRINE
ETHYLEN
PROPYLENVINYLACETAT
MONOETHYLEN GLYCOLTEREPHTHALSÄURE
POLYURETHANEEPOXY
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 1317.Juni 2009
CHLORINE
BUTADIENE
AROMATEN
KOHLENWASSER-
STOFFHARZE
DICHLORID
STYROL
ANILIN
REINACRYLSÄURE
BUTYLACRYLATE
MONOMER
STYROFOAM TM
ACRYLIC ACID
STYROL- BUTADIEN
KAUTSCHUK
POLYBUTADIEN-
KAUTSCHUK
LÖSUNGSKAUTSCHUK
EXPANDIERFÄHIGES
POLYSTYROL
POLYSTYROL
CHLORIDEBRINE
NATRONLAUGE
BUTADIEN
BÖHLEN
SCHKOPAU
LEUNA
C4
PYP
OLY
SE
BE
NZI
N
BE
NZO
L
®
Standorte und Infrastruktur
Hochsee-Terminal RostockHochsee-Terminal und Untergrundspeicher Stade
Wasserstoff
Naphtha
Styrol
Propylen
Butadien
Sole
Ethylen
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 1417.Juni 2009
Sole
Untergrundspeicher Teutschenthal
Schkopau
Böhlen
Leuna
Unipetrol-Cracker in Litvinov, CZ
Total-Raffinerie Leuna
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Instandhaltungsstrategien eines global agierenden Anlagenbetreibers
9
®
1967 2040 2120 2190
2533 262025002565
� Produktion in Tausend Tonnen:
Produktionsvolumen
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 1517.Juni 2009
1967 2040
1789
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
®
� zwischen 1995 und 2000: 2,7 Mrd. Euro
� Investitionen nach 2000 in Mio. Euro:
Investitionen
131
118,6119
712,6
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 1617.Juni 2009
8795
23
6272
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Peter Massag (DOW Olefinverbund GmbH)
10
®
ValuePark®
� Industrieparkkonzept der Dow Olefinverbund GmbH
� Ansiedlung von Rohstoffverarbeitern und Dienstleistern in unmittelbarer Nachbarschaft
� 110 h G tflä h
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 1717.Juni 2009
� 110 ha Gesamtfläche
� Wertschöpfende Synergien
� 16 Ansiedler, > 475 Mio. Euro Investitionen, ca. 850 neue Arbeitsplätze
� ca. 1.000 indirekte Arbeitsplätze wurden geschaffen oder gesichert
ValuePark® ist eine Marke der Dow Olefinverbund GmbH
®
Arbeitssicherheit und Umweltschutz
� Arbeitssicherheit hat höchste Priorität: Vision Null
� Gesundheitsförderung� Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 1817.Juni 2009
� Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz� Gesundheitsprogramme für Mitarbeiter� Fitnessstudios
� Umweltschutz� Emissionen in Luft, Wasser, Boden auf
niedrigem Niveau
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Instandhaltungsstrategien eines global agierenden Anlagenbetreibers
11
®
18 75
BrancheDow
Arbeitssicherheit: Vision Null
� Meldepflichtige Arbeitsunfälle pro 1.000 Mitarbeiter (im Vergleich zum Branchendurchschnitt, Quelle: Berufsgenossenschaft)
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 1917.Juni 2009
18,7516,79 15,78 14,93 14,29 14,88
1,28 2,520,85 0,43 1,72 1,26 2,05
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
®
Worauf wir stolz sind: Arbeitgeber der Wahl
� Wettbewerb “Deutschlands Beste Arbeitgeber 2008” von Great Place to Work® und Capital
� 2. Platz in der Kategorie “Großunternehmen” ( > 5.000 Mitarbeiter)
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 2017.Juni 2009
� Sonderpreis in der Kategorie “Diversity” für Engagement um kulturelle Vielfalt
� Bestes Unternehmen der chemischen Industrie
� Platz 22 in der Gesamtwertung
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Peter Massag (DOW Olefinverbund GmbH)
12
®
62898 626 634
Ausbildung
� Die Berufsausbildung hat für Dow höchste Priorität: das eigene Ausbildungszentrum steht auch den Unternehmen in der Region zur Verfügung (Ausbildungsverbund Olefinpartner).
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 2117.Juni 2009
327
628
348 329 336
435
598 626 634
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
®
Instandhaltung im Allgemeinen
Die Instandhaltung von technischen Systemen, Bauelementen, Geräten und Betriebsmitteln soll sicherstellen, dass der funktionsfähige Zustand erhalten
bleibt oder bei Ausfall wieder hergestellt wird.Die DIN 31051 strukturiert die Instandhaltung in die vier Grundmaßnahmen
1. Wartung, 2. Inspektion,
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 2217.Juni 2009
p ,3. Instandsetzung, 4. Verbesserung.
Ziele der Instandhaltung:Instandhaltung kann zur Vorbeugung von Systemausfällen betrieben werden.
Weitere Ziele können sein:Erhöhung und optimale Nutzung der Lebensdauer von Anlagen und Geräten
Verbesserung der Betriebssicherheit Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit Optimierung von Betriebsabläufen
Reduzierung von Störungen Vorausschauende Planung von Kosten
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Instandhaltungsstrategien eines global agierenden Anlagenbetreibers
13
®
Generelle Instandhaltungsstrategien
• Eigeninstandhaltung für alle Inhalte
• Fremdinstandhaltung für alle Inhalte
• Teilung in eigene und/oder fremde Instandhaltung
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 2317.Juni 2009
• DOW unterteilt in eigene und/oder fremde Instandhaltung, wobei die Auftragserteilung und Leistungsbeschreibung immer aus dem eigenen Hause kommt!
®
Instandhaltungskonzepte
• PDM - Predictive Maintenance• PM - Preventive Maintenance
• KVP - Kontinuierlicher Verbesserungsprozess• RCM - Relibility Centred Maintenance• TPM - Total Produktive Maintenance
• etc.
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 2417.Juni 2009
• DOW unterteilt nicht so sehr in die üblichen Konzepte sondern nutzt den ganzheitlichen Ansatz mit der Anwendung aus Inhalten dieser Konzepte!
• PPM - Predictive Preventive Maintenance
• Reliability - RCM
• First Line Maintenance - TPM
ZIELGERECHT !
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Peter Massag (DOW Olefinverbund GmbH)
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®
Einordnung in den DOW Global Work Flow Process “Produce Product” Übersicht über die Einordnung in die DOW Hauptarbeitsprozesse
Work Flow DCG Develop and
CommercializeTechnology
Market / Sell
IntegratedSupply Chain
ProduceProduct
Plan and AllocateResources
Record andReport Information
ManageInformation
LeadPeople
MaintainManage
Production
Improve Asset
U ili i
Manage Technical Transfer
Build and
Diese Work Processes werden von den Manufacturing & Engineering Teams angewendet, sie beeinflussen
Level 1
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 2517.Juni 2009
Level 2
Level 3
MaintainFacility
Implement GMWP
Implement GTM
Implement GMM
(MRO)
ProductionUtilization
TICA
Transfer
Tech Center
Modify Plant
Manage Product Quality
Operate Plant
Control of Monitoring and Measurement Devices
Monitoring and Measurement of
Product
Diese Prozesse werden von den Maintenance Teams angewendet.
den GMWP.
®
GMWP - Global Maintenance Work Process Management des Arbeitsablaufs zur Instandhaltung aller Einrichtungen der Dow.
Wende GMWP anDoInput:
Logbook, Trouble
Master Task List for planned actions
Output :
- Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Produktionsanlagen
- Budgeteinhaltung
Roles involved: Gate Keeper 1 Scheduler 2 Planner 2 Materials Co. 1,2 W k C 1 3
Macro Steps
1.1-3 Create Value Added Work Order
2.0 Plan & Schedule
Maintenance
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 2617.Juni 2009
Plan
Management of Change and Corrective Action
Process
Budgeteinhaltung- Einhaltung von gesetzlichen Anforderungen
PPM Wartungspläne
Business Goals, Budget
External Benchmarking
and Gap Analysis
Self Assessment and internal GMWP Audit Check
Measurements: Rating Self Assessment ODMS 08.01„cost of ownership“
Establish Maintenance Strategie (A.0 GMWP)
Work Co. 1,3 Do Maint. 1,3 Documentor 2,3 Reliability Sp. 1,4 PPM Coord. 1,4 MAC 1,2
3.0 Do
Maintenance
4.0PPM & MRO
Inventory
Act
Finde Abweichungen und Verbesserungs-
möglichkeiten
Improve Reliability (0.0 GMWP, MAIC)
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Instandhaltungsstrategien eines global agierenden Anlagenbetreibers
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®
Reliability & Strategie
Reliability / Zuverlässigkeit ist die Wahrscheinlichkeit das ein System, Equipment oder Komponente seine Leistung in einem spezifischen Zeitraum und unter festgelegten
Bedingungen erbringen kann.
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 2717.Juni 2009
DOW nutzt hierbei einfache Ansätze als Grundlegende Strategie:
• Capital & Expense Projekte: „mach das richtige in der ersten Phase“ GPM
• PPM in existierendem Anlagen: „ändere deine Arbeit um es richtig zu machen“GMWP
• Reparaturen in existierenden Anlagen: „ repariere richtig“GMWP
®
Aspekte die Reliability beeinflussen• Vorbeugende Instandhaltung
• Equipment Auswahl - API, ANSI, Commercial, Hersteller etc.• Redundanzen
• Umwelteinflüsse• Design
• Materialauswahl
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 2817.Juni 2009
• Materialauswahl• Operator/Maintenance - Fehler Reduzierung
• Nutzung der Rel. Engr.Tools ( SixSigma, Titan, RCM Turbo, FMEA, etc. ) • Verbesserte Prozeduren
Wie beeinflusst
du dieReliability ?
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®
Aspekte die Instandhaltung beeinflussen
• Vollständigkeit der Technische Dokumentation• Reparaturfreundlichkeit• Ersatzteilmanagement• Reparatur vor Ort in der Werkstatt oder Ersatz
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 2917.Juni 2009
• Reparatur vor Ort, in der Werkstatt, oder Ersatz• Fehlersuche und Störungsfindung• Spezielle Trainings für Störungssuche und Reparatur• Design der Equipment zur Unterstützung der Reiningung• Equipment Reinigungsplätze• Berücksichtigung der Safety Erfordernissen für Produktions- und Instandhaltungsaktivitäten• Vorhandensein von Prozeduren
®
Inhalte von Instandhaltungsstrategie• Erstellen von Instandhaltungsinhalten ( Ziele )• Bereitstellen von Daten für eine Project Reliability Study und
Nutzung der Ergebnisse in der Strategie• Entwickeln einer Maintenance Facility Strategy• Entwicklung von Instandhaltungsstrategien für allg. Equipment
( Rot. Equip., Instrumentierung,Elektrotechnik etc.)• Identifikation von wichtigen Equipment Systemen,
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 3017.Juni 2009
Leverage•MET1 = In Dow•MET2 = Im Business•MET3 = Anlagenspezifisch
welche einer separaten Strategie bedürfen• Entwickeln von Equipment Protection Plan• Entwickeln Spare Equipment/Spare Parts Strategie• Entwickeln einer Turnaround Facility Strategy• Predictive Monitoring Strategien für Equipment• Entwickeln von Equipment Decontamination Strategy• Trainings Strategien• Maintenance Operating Discipline Strategien• Dokumentations- / Komunikationsstrategien
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Instandhaltungsstrategien eines global agierenden Anlagenbetreibers
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®
Messgrößen in der Instandhaltung
• Top Ten Auswertungen, Review• AMR - Asset Mechanical Reliability
• ACE - Asset Conservation Expense oder Maintenancekosten• ACE / RAB - Mainteancekosten / Replacement Asset Base
• Anteil von PPM und Reparatur
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 3117.Juni 2009
• Anteil von PPM und Reparatur• Verteilung der Kosten von Eigenleistung , Fremdleistung & Material
• Verteilung von Jobprioritäten
®
%AMR vs Maint$/RAB der Anlagen
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 3217.Juni 2009
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
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®
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 3317.Juni 2009
®
Vielen Dank
®TM Marke von The Dow Chemical Company (“Dow”) oder von mit Dow verbundenen Unternehmen 3417.Juni 2009
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Instandhaltungsstrategien eines global agierenden Anlagenbetreibers
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Axel Koberstein TOTAL Raffinierie Mitteldeutschland GmbH »Erfolgspartnerschaft in der Instandhaltung: ein modernes Märchen?«
Axel Koberstein geboren 1952 in Weißenfels
Titel Dipl.-Ing.
Funktion Fachbereichsleiter Investitionen
in Firma TOTAL Raffinerie Mitteldeutschland GmbH
Werdegang seit 1974 „im Erdöl“ am Standort Leuna
Schichtleiter, Betriebsingenieur
ab 1983 Betriebsleiter
1995 zum Aufbau der neuen Raffinerie als späterer Betriebsleiter eines Anlagenbereiches
2003 Fachbereichsleiter Routine- Instandhaltung
2008 Fachbereichsleiter Investitionen
2 Erfolgspartnerschaft in der Instandhaltung: ein modernes Märchen? Dipl.-Ing. Axel Koberstein (TOTAL Raffinerie Mitteldeutschland GmbH)
Einführung in das Thema Die Raffinerie wurde 1995 – 1997 als schlüsselfertige Anlage komplett neu auf der grünen Wiese errichtet. Für den Betrieb der Anlagen musste natür-lich auch ein Instandhaltungskonzept erstellt werden. Dieser Anfang gestal-tete sich sehr schwierig. Die Raffinerie in der Übersicht Mit einigen Bildern und Zahlen wird die Raffinerie vorgestellt. Daraus lässt sich der Umfang der im Pkt.1 genannten Herausforderung erkennen Instandhaltung nach innovativen Methoden Instandhaltung ist mehr als „nur reparieren“. Wer bei der IH erfolgreich sein will, muss sich verschiedener Methoden wie RBI, RBM und LTMP bedienen. Dabei steht das operative Tagesgeschäft als kurzfristiges Reagieren auf Stö-rungen nicht im Widerspruch zur planmäßigen Abarbeitung von Maßnah-men. Innovative Methoden erfordern innovative Vertragsgestaltung Nach wenigen Jahren haben wir erkannt, dass zu einer modernen Raffinerie und den innovativen Methoden die klassische Vertragsgestaltung nicht passt, sie hindert uns am Erfolg. Wir haben deshalb ein den Anlagenerfor-dernissen angepasstes System aus Hauptkontraktoren und SUB-Kontraktoren aufgebaut und in eine völlig neue Vertragsform eingebunden. Das Prinzip der Erfolgspartnerschaft Wir wollten, dass der Kontraktor nicht durch viele Maßnahmen gut verdient, sondern dass er bei einem stabilen Anlagenbetrieb am Erfolg beteiligt ist.
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Erfolgspartnerschaft in der Instandhaltung: ein modernes Märchen?
23
Erfolgspartnerschaft:ein modernes Märchen?
Ort, Ersteller
TOTAL Raffinerie Mitteldeutschland GmbH
Es war einmal eine große Raffinerie.
Sie war neu und glänzte in der Sonne, aber es dauerte nicht lange und all die kleinen und großen Defekthexen bliesen zum Angriff
2 - Ort, Ersteller02.07.2009
bliesen zum Angriff.
Da war guter Rat teuer und das im wahrsten Sinne des Wortes.
Es dauerte ein paar Jahre, bis auf der Suche nach einem Gegenmittel die Erfolgspartnerschaft entwickelt wurde.
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Axel Koberstein (TOTAL Raffinierie Mitteldeutschland GmbH)
24
Betriebsgelände
3 - Ort, Ersteller02.07.2009
Neuanlagen Raffinerie: ca. 220 ha
Tanklager: ca. 70 ha
POX-Methanolanlage: ca. 30 ha
Methanolverladung: ca. 1 ha3
Raffinerie: Zahlen, Daten, Fakten
Gründung _______________________________ 1. Dezember 1994Bauzeit ____________________________ Mai 1994 – Oktober 1997Fläche ________________________________________ 321 HektarProduktionsstart ___________________________1. November 1997Investvolumen __________________________________ 2,6 Mrd. €Kapazität ________________________________________ 12 Mio. tMitarbeiter (31.12. 2008) _______________________________ 634Auszubildende (31.12. 2008) 60
4 - Ort, Ersteller02.07.2009
( ) _____________________________Rohölversorgung _________________________________ RusslandEinzugsgebiet _____________________________ MitteldeutschlandZertifizierung _____________ Sicherheitsmanagement ISRS, Level 8
Qualitätsmanagement nach DIN ISO 9001Umweltmanagement nach DIN ISO 14001
Tanklagerkapazität für: Rohöl _______________________________________ 300.000 m3
Zwischen- und Fertigprodukte___________________ 1.125.000 m3
Versand ___________________________ Schiene, Pipeline, Straße
4
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Erfolgspartnerschaft in der Instandhaltung: ein modernes Märchen?
25
Raffinerieschema
Gasverarbeitung Alkylierung
ReformerNaphtha-Hydrierung atmo-
sphärischeDestillation
G öl
Gasöl-Hydrierung1
Jet A1
Propen
Propan
Butan
Naphtha(Rohbenzin)
DieselHeizöl leicht
Benzin, SuperSuper-plus
DOMO Propan
Heiz-gas
Pipelines
DOMO
Roh-öl
Roh-öl
Mischanlage
Mischanlage
Mi h l
5 - Ort, Ersteller02.07.2009
H2 Netz H2 -Gewinnung
POXVisbreaker
Vakuum-Destillation
Kraft-werk
Gasöl-Hydrierung2
Clausanlage
Cracker
Heizöl leicht
Schwefel
Heizöl schwer
Methanol
DampfStromKühlwasserDeionat
Hydrier-anlagen
Rückstand
BitumenLinde H2
VGO-hydrierung
Gasöl-Hydrierung3
H2S vonHydrier-anlagen
Mischanlage
Überwachungspflichtige Ausrüstungen
In der TOTAL Raffinerie Mitteldeutschland unterliegen ca.• 4.200 Druckbehälter,
• 30.000 Rohrleitungen,
• 100 Tanks,
6 - Ort, Ersteller02.07.2009
100 Tanks,
• 4.000 Sicherheitseinrichtungen,
• 120 Kolonnen,
• 30 Reaktoren
einer ständigen Überwachung.
6
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Axel Koberstein (TOTAL Raffinierie Mitteldeutschland GmbH)
26
Raffinerie-Skyline
7 - Ort, Ersteller02.07.20097
14.000 Lichter …
8 - Ort, Ersteller02.07.20098
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Erfolgspartnerschaft in der Instandhaltung: ein modernes Märchen?
27
Instandhaltung (DIN 31051)
Wartung Maßnahmen zur Verzögerung des Abbaus des Abnutzungsvorrates
Inspektion Maßnahmen zur Feststellung und Beurteilung des IST- Zustandes und dem Ableiten der notwendigen Konsequenzen
9 - Ort, Ersteller02.07.2009
für eine künftige Nutzung
Instandsetzung Maßnahmen zur Rückführung in den funktionsfähigen Zustand
Verbesserung Maßnahmen des Managements zur Steigerung der Funktionssicherheit
Ziele des Betreibers vs. Ziele des Kontraktors
Ziele des Betreibers
- hohe Verfügbarkeit
- garantiert hohe Servicequalität
i i l Ri ik
Ziele des Kontraktors
- Gewinn
- Umsatzsteigerung und -konstanz
K ität l t
10 - Ort, Ersteller02.07.2009
- minimale Risiken
- Kostensenkung
- Innovation
- Kapazitätsauslastung
- Effizienz
Individuelle Ziele schließen sich gegenseitig nicht aus!
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Axel Koberstein (TOTAL Raffinierie Mitteldeutschland GmbH)
28
Kosten
Kostenanteile
Fixkosten IH Kosten
11 - Ort, Ersteller02.07.2009
Fixkosten IH- Kosten
IH- Kosten33%
Material25%
Leistung75%
ModerneMethoden Betrieb Moderne
MethodenInstandhalterVertrag
12 - Ort, Ersteller02.07.2009
Moderner Vertrag=
Erfolgspartnerschaft
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Erfolgspartnerschaft in der Instandhaltung: ein modernes Märchen?
29
Traditionell
- Isoliertes Optimum
- Risikoaversion
- Komplizierte K t t kt
Modern
- Globales Optimum
- Risikoteilung
- Transparente Kosten
13 - Ort, Ersteller02.07.2009
Kostenstrukturen
- Mangelndes Vertrauen
- Fehlende Kooperations-bereitschaft
- Vertrauensverhältnis
- Partnerschaft
Festkostengarantiert
G i k t
Operativkostengeplant
L ik
Extrakostenungeplant
L ik
Vertragsinhalt
14 - Ort, Ersteller02.07.2009
GemeinkostenKleinmaterialManagement
Gewinn
LeikaPunktzahl
XPunktwert
LeikaPunktzahl
XPunktwert
XZuschlag
Basis: reiner Stundenlohn+ Sozialabgaben
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Axel Koberstein (TOTAL Raffinierie Mitteldeutschland GmbH)
30
Motivation
Motivation- Instandhalter
Der Instandhalter verdient am meisten, wenn er am wenigsten arbeitet.Höhere Produktivität steigert den Gewinn des Instandhalters.S M t i l i t t i t d G i d
15 - Ort, Ersteller02.07.2009
Sparsamer Materialeinsatz steigert den Gewinn desInstandhalters.
Motivation Betrieb
Ungeplante Arbeiten erhöhen die Kosten zusätzlich.Klare, ereignisbezogene Kostenanalyse.Stabile Partner über längeren Zeitraum.Das Notwendige planen, nicht das Mögliche.
Raffinerie
Teil A Teil B
Hauptkontraktor A Hauptkontraktor B
Nominated SUBGerüstbau
Isolierer
SUB
SUB
SUB
SUB
16 - Ort, Ersteller02.07.2009
Isolierer
Reiniger
Kran
TÜV
SUB
SUB
SUB
SUB
SUB
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Erfolgspartnerschaft in der Instandhaltung: ein modernes Märchen?
31
Grundsätze der Erfolgspartnerschaft
Wir haben das gleiche Ziel.
Wir garantieren gegenseitig Leistung.
Wir sind an einem stabilen Partner interessiert.
Wir planen langfristig.
17 - Ort, Ersteller02.07.2009
Wir führen eine offene Abrechnung.
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Axel Koberstein (TOTAL Raffinierie Mitteldeutschland GmbH)
32
Rolf Schmitt und Udo Ramin BIS Turnaround GmbH und TECTURA GmbH »Stillstand als Geschäft«
Solutions for Industrial Services
Transparenz als Mehrwert -pStillstand als Geschäft
Rolf Schmitt - 17. Juni 2009
Agenda
1. Neue Trends im Stillstandsgeschäft
2. Leitbild der BIS AG
3. Der Konzern im Überblick
4. Die BIS Turnaround GmbH als Kompetenz-Center
5 Neue Technologien: TAPS TurnAround Planning System5. Neue Technologien: TAPS TurnAround Planning System
6. TECTURA als Partner
7. Zusammenfassung
„Stillstand als Geschäft“ – Rolf Schmitt, 17. Juni 2009
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Stillstand als Geschäft
37
� Stillstandsprojekte gewinnen zunehmend strategische Bedeutung
� Ziel: Maßnahmen bündeln in größere Projekte / längere Zyklen um IH-Kosten zu senken
� Stillstand als strategisches Projekt bedingt Projektgeschäft:
� Gesamtkonzepte (statt reiner Abwicklungsleistungen)
Aufgabenstellung an Stillstandsprojekte
Neue Anforderungen im Stillstandsgeschäft
Durch die Ausrichtung der Industrie auf ihre Kernkompetenzen entstehen auch in der Stillstandsabwicklung neue Anforderungen:
Seite 3
� Gesamtkonzepte (statt reiner Abwicklungsleistungen)
� komplette Stillstandsprojekte (inkl. Planung)
� Transparenz und offene Kommunikation zu jedem Zeitpunkt des Projekts
� spezielle Software-Tools zur Planung, Management und Controlling
� Projekt Life Cycle Datenhaltung und Integration in Kunden-IT
� ganzheitliche Beratung
� langfristige Partnerschaften mit Auftraggebern
„Stillstand als Geschäft“ – Rolf Schmitt, 17. Juni 2009
Leitbild der Bilfinger Berger Industrial Services
MIT EINANDER
We are BIS. We are Best in Solutions.
MITDENKEN
MITMACHEN
MITGESTALTEN
BIS [Bilfinger Berger Industrial Services] ist der führende Industriedienstleister in Europa. Wir erbringen komplexe Industriedienstleistungen für die Prozessindustrie und Energiewirtschaft im Verlauf des gesamtenLebenszyklus einer Anlage mit einem hohen Anteil an Eigenleistung aus einer Hand.
� handeln wir flexibel wie der Mittelstand, mit der Finanzkraft des Konzerns.
� nutzen wir die schnellere dezentrale Organisation.
� bilden wir bei aller Vielfaltimmer eine geschlossene Einheit.
� investieren wir in jeden Mitarbeiter, damit alle mehr erreichen können.
� und lösungsorientiert handeln, das hilft unseren Kundenwirklich weiter.
� um uns konstruktiv für die bessere Lösung einzusetzen.
� im Sinne klarer undkurzer Entscheidungs- undHandlungswege.
� um dynamisch und flexibel nah am Kunden agieren zukönnen.
� denn der Einzelne wird an unserem Erfolg beteiligt.
� beim korrekten Verhaltenund dem Einhalten hoherArbeitssicherheit.
� bei der konsequenten Umsetzung, die sich am Zielausrichtet.
� beim eigenverantwortlichenund unternehmerischen Auftreten.
� damit wir auch weiterhin als erfolgreiches Unternehmen die Markttrends setzen.
� damit bei unserer Arbeit die Qualität und Integrität im Vordergrund steht.
� um die Position des führenden Industriedienstleisters weiter auszubauen.
� um nachhaltiges Wachstumzu erzielen und soziale Verantwortung zu tragen.
„Stillstand als Geschäft“ – Rolf Schmitt, 17. Juni 2009
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Rolf Schmitt und Udo Ramin (BIS Turnaround GmbH und TECTURA GmbH)
38
Internationale Präsenz
Industrial Services*
Mitarbeiter **
* Planwerte Jahresleistung 2008: gesamt ca. EUR 2,0 Mrd.** Planwerte Mitarbeiter 2008 gesamt rd. 22. 700
64510
2901.840
1303 420
150860
1070
2703.290
75
Stand: September 2008
3.420
551.100
10320
16
1050
1030
6954.92090
950
10180 40
650
1.650
3002890
550
„Stillstand als Geschäft“ – Rolf Schmitt, 17. Juni 2009
Kompetenzen im Konzern
Management
Engineering
LeistungsbündelungKoordination der Ressourcen
BIS deckt die gesamte Leistungspyramide ab und bietet hierdurch die umfassende Problemlösungskompetenz im europäischen Markt.
NebengewerkeIsolierungGerüstbau
Korrosionsschutz
Static Rotating
E-TechnikMess- /RegeltechnikSteuerungstechnik
EMSRMechanik
„Stillstand als Geschäft“ – Rolf Schmitt, 17. Juni 2009
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Stillstand als Geschäft
39
Lösungsansatz:
Lösungsansatz
Wie können die neuen Aufgabenstellungen im Bereich Stillstände gelöst werden?
Seite 7
Zweck: Planung und Abwicklung von Anlagenstillständen
Gründung: 1. Juli 2006
Firmensitz: Ludwigshafen / Rhein
„Stillstand als Geschäft“ – Rolf Schmitt, 17. Juni 2009
Know How
Die BIS Turnaround begleitet die Umsetzung der geplanten Arbeitsschritte unter Einsatz von stillstandserfahrenem Personal und geeigneten EDV-Tools unter Einbindung und Bündelung von Konzernressourcen.
Die BIS Turnaround besitzt durch ihre Mitarbeiter Know-How In Stillstandsplanung und Abwicklung:
Bündelung der Kompetenzen
� Kernteam aus Mitarbeitern mit langjähriger Stillstands- und Instandhaltungserfahrung.
� Im Bedarfsfall Einbindung von Ressourcen aus anderen Konzerneinheiten.
� Nutzung von innovativen Lösungen und Software-Tools
„Stillstand als Geschäft“ – Rolf Schmitt, 17. Juni 2009
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Rolf Schmitt und Udo Ramin (BIS Turnaround GmbH und TECTURA GmbH)
40
Flache Strukturen
NL Leuna
Division Central Europe
BIS E.M.S. GmbH, Cloppenburg BIS Industrieservice Nord GmbH, HamburgBIS Industrieservice Nordost GmbH, Rostock BIS Industrieservice Ost GmbH, Leuna BIS Rohrleitungsbau GmbH, Bitterfeld BIS arnholdt GmbH, Gelsenkirchen BIS Equipment Service GmbH, München BIS Heinrich Scheven GmbH, ErkrathBIS HIMA GmbH, Heinsberg BIS Industrieservice Nordwest GmbH, Dortmund BIS Industrieservice West GmbH, Düsseldorf
Division Northern & Eastern Europe
BIS Industrier AS, Sandnes/Norwegen BIS Production Partner Holding AS, NorwegenBIS Instandhaltung Neuss GmbH, Neuss BIS Production Partner AB, Schweden BIS Production Partner AS, NorwegenBIS Produksjonstjenester AS, NorwegenBIS IZOMAR Sp. z o.o., Warschau/Polen BIS MainServ Sp. z o.o., Warschau/PolenBIS Multiserwis Sp. z o.o., Krapkowice/Polen BIS plettac Sp. z o.o., Ostrzeszów/Polen BIS Dinafi t Service S.R.L., Prahova/Rumänien
NL Ludwigshafen
BIS AG, München
„Stillstand als Geschäft“ – Rolf Schmitt, 17. Juni 2009
BIS Industrieservice Mitte GmbH, FrankfurtBIS Maintenance Südwest GmbH, Leimen BIS Prozesstechnik GmbH, Frankfurt am Main BIS Turnaround GmbH, LudwigshafenPeters Engineering AG, LudwigshafenBIS Industrieservice Süd GmbH, PuchheimBIS OKI GmbH, PforzheimBIS Willich GmbH, Wien/Österreich OKI Swiss AG, Gebenstorf/Schweiz R&M Industrial Services Swiss AG
BIS NIMB S.A., Cernavoda/Rumänien BIS Industrial Services Sweden AB, BIS Isenta AB, Kungälv/Schweden BIS Isenta Norr AB, Örnsköldsvik/Schweden BIS Industriteknik AB, Gävle/Schweden BIS Mixab AB, Uddevalla/Schweden BIS Nyhammar Väst AB, Lysekil/Schweden BIS Czech s.r.o., Most/Tschechische Republik EUROMONT GROUP a.s., Most/Tschechische Republik BIS Hungary Kft., Budapest/Ungarn
Mit den Divisions North America und Western Europe stehen mehr als 80 Gesellschaften zur Nutzung von Kompetenzen bereit.
Für alle Phasen der Stillstandsabwicklung bieten wir Lösungen an:
Detailplanung
Anfrage- , Angebotsbearbeitung
Basisplanung Erarbeitung von Lösungsansätzen zum Turnaround Management in Zusammenarbeit mit den Kunden
Effektive Bearbeitung von Anfragen und Erstellung von Angeboten
Detailplanung von Material, Personal, Ressourcen und Termine
BIS Turnaround GmbH - Leistungsspektrum
Optimierung
Dokumentation / Review
Abwicklung
Ressourcen und Termine
Einführung von Stillstandsoptimierenden Maßnahmen und Methoden
Abwicklung und Koordination aller stillstandsrelevanten Tätigkeiten
Fertigstellung und Übergabe eines optimalen Projektabschlusses
„Stillstand als Geschäft“ – Rolf Schmitt, 17. Juni 2009
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Stillstand als Geschäft
41
Die BIS Turnaround GmbH plant und koordiniert Konzernressourcen in Anlagenstillständen:
� Isolierarbeiten � Mechanik � Rohrleitungsbau � R t ti E i t
Wir bündeln Leistungen & Kompetenzen
BIS Turnaround GmbH
� Rotating Equipment� Armatureninstandsetzung � Gerüstbau� EMSR
„Stillstand als Geschäft“ – Rolf Schmitt, 17. Juni 2009
Wir sind in der Lage, eigene Software-Tools anzubieten, aber auch die Wünsche und Vorgaben unserer Kunden zu berücksichtigen:
Daher haben wir:
Planungstools
Weiterentwicklung
� Ein eigenes Tool (TAPS) entwickelt und bieten dieses bei Bedarf dem Kunden an
Wir können aber auch:
� Mit Lösungen und Tools unserer Kunden arbeiten und gegebenenfalls mit unseren Systemen ergänzen
„Stillstand als Geschäft“ – Rolf Schmitt, 17. Juni 2009
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Rolf Schmitt und Udo Ramin (BIS Turnaround GmbH und TECTURA GmbH)
42
� Das Planungstool ist auf einer Internetplattform aufgebaut und bietet in Verbindung mit dem Tectura Shutdown Management eine komplette Basis für Projektplanung, Projektmanagement & -controlling für Stillstände
� Ziel: Projektverwaltung, Projektkalkulation, Projektplanung, Projektabwicklung und -controlling mit einem System zu handhaben
Transparenz der Planung
TAPS TurnAround Planning System
und controlling mit einem System zu handhaben
� Die technischen Abläufe sind standardisiert und dienen als Grundlage derPlanung
� Das Planungssystem unterstützt die gesamte Kette des Projektmanagement von der Auftrags- und Personalverwaltung über die Projektkalkulation bis zur Projektabwicklung inklusive Terminplanung und Materialverwaltung
� Das Planungssystem bietet Transparenz für den Kunden und bietet Einblick in den aktuellen Stand der Planungsaktivitäten und in der Abwicklung
„Stillstand als Geschäft“ – Rolf Schmitt, 17. Juni 2009
TAPSPlanung
ERP Kunde
Controlling
Planungsphase
MS Project
Projekt-Verwaltung
TAPS TurnAround Planning System
ClaimManagement
Rückmeldung
Zeiterfassung
Abwicklungsphase
TAPSAbwicklung
Controlling
„Stillstand als Geschäft“ – Rolf Schmitt, 17. Juni 2009
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Stillstand als Geschäft
43
TAPS TurnAround Planning System
WEB basierte Oberfläche
Eng. DB EPMDatenbank basierteDatenverwaltung
TAPS TurnAround Planning System
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Rolf Schmitt und Udo Ramin (BIS Turnaround GmbH und TECTURA GmbH)
44
Ziel – Informationen „Just in time“ & Transparenz
IdeeAnfrage
1Bewertung
2Priorisie-rung
3Estimating
4Projekt
5
Projects
Planung6
Durch-führung
7Controlling
8Rück-meldung
9Aus-wertung
10
TAPSEng. DB
Tec EPM-SDMEPM
Tectura EPM – Strategie
Servicenetzwerk im Stillstand
Mechaniker
AV/PlanerPrüfer
Monteur
ModulStammdaten/Dokumente
ModulPlanung
ModulKalkulation
ModulRBI
ModulSteuerung
ModulControlling
Modul...... Modul
Lifecycle-Dateninput
Modul......
ModulLeistungs-kataloge
ModulBDE-Shut Down
TECTURA EPM – SDMbased on Microsoft
BetreiberFreigabe/Abnahme
BetreiberPM-ManagerEPM
Modul......
ModulRessourcen
ModulMaterial Modul
Schnittstellen-management
ModulAnlagen-strukturModul
Lifecycle-Dateninput
Modul......
Shut Down
Tectura EPM – Strategie
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Stillstand als Geschäft
45
• Transparenz über den gesamten Project Life Cycle• Standardisierte Abläufe• Plattform für alle Beteiligten nutzbar• Standardisierte IT Plattform• In Datenbank verwaltetes Wissen
• Auswertbar• Wiederverwendbar
Nutzen - Vorteile
• Übertragbar• Für den Betrieber nutzbar
• In Kunden IT Architektur integriebar• Investitionssicher• Neutraler IT- und Beratungsdienstleister
TECTURA ® Shutdown Management
Tectura heute
Strategic Alliance Partner
~5.000 Kunden
~1.800 Mitarbeiter
Dienst-leistung
HandelFertigungs-
industrieProzess-industrie
Branchenexperten mitBranchenlösungen
Strategic Alliance Partner
Luft- und Raumfahrt
Lokaler Service and Support –weltweite Expertise
auf sechs KontinentenTectura
Strategic Alliance Partner
TECTURA UNTERNEHMENSPRÄSENTATIONÜber Tectura
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Rolf Schmitt und Udo Ramin (BIS Turnaround GmbH und TECTURA GmbH)
46
• Tectura EPM• Anlagenbau und -service• Stillstände• technische Projekte (CAPEX/OPEX) in der Prozessindustrie
• Tectura Shutdown Management• Betreiber von Prozessanlagen
I d i l S i K k
Tectura EPM: Leistungen & Lösungen
UnsereKernbranchenin Deutschland
• Industrial Service - Kontraktoren
• Tectura Projekt Management & Controlling• Betreiber von Prozessanlagen • Industrial Service - Kontraktoren
TECTURA UNTERNEHMENSPRÄSENTATIONLeistungen & Lösungen von Tectura EPM
Tectura EPM: Unser Fokus
Project Management & Controlling von CAPEX & OPEX Projekten sowie Turnarounds/Shutdowns
• Branchen:� Raffinerie� Chemie� Pharma� Energie
I d t i l S i� Industrial Service
• Schwerpunkte:� Project Management� Estimating� Planning & Scheduling� Project Controlling & Forecasting� Benchmarking
TECTURA UNTERNEHMENSPRÄSENTATIONLeistungen & Lösungen von Tectura EPM
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Stillstand als Geschäft
47
Fazit
� BIS ist der führende Industriedienstleister Europas
� BIS bündelt die Aktivitäten im Bereich Stillstandsplanung bei der BIS Turnaround
� Die BIS Turnaround ist „Know How-Träger“ plant und koordiniert die
� TECTURA ist der führende Business Solution Partner von Microsoft.
� TECTURA bündelt Beratungs- und IT -Kompetenzen im Bereich Stillstands & Project Management, Controlling & Forecasting von CAPEX/OPEX Projekten in der Tectura GmbH
„Stillstand als Geschäft“ – Rolf Schmitt, 17. Juni 2009
Träger , plant und koordiniert dieAktivitäten der einzelnen Gewerke.
� BIS ist kann viele Gewerke aus dem eigenen Haus stellen
� So sind wir in der Lage, komplette Pakete und somit für die Kunden optimale Lösungen anzubieten
in der Tectura GmbH
� TECTURA hat Branchenlösungen für Shutdowns und CAPEX/OPEX Projekte entwickelt und erfolgreich eingeführt.
� TECTURA ist nicht nur IT sondern auch Beratungs- und Umsetzungspartner.
� TECTURA ist vom Wettbewerb unabhängiger Partner für Betreiber und Kontraktoren.
Solutions for Industrial Services
Stillstand anders.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Rolf Schmitt und Udo Ramin (BIS Turnaround GmbH und TECTURA GmbH)
48
Dr. Karsten Huffstadt GAB mbH »Mobile Maintenance Management – mobile Datenerfassung am Ort des Geschehens«
Dr. Karsten Huffstadt geboren 1971
Titel Dr. rer. pol.
Funktion Geschäftsführer Business Consulting
in Firma Gesellschaft zur Anwendungsberatung für die DV mbH
Werdegang Studium der Wirtschaftsinformatik
Consultant und Projektmanager im Rahmen der Implementierung technischer Anwendungssysteme in einem mittelständischen Beratungsunternehmen
2000 Wechsel zur GAB mbH; Mitglied der Geschäftsleitung, für den Geschäftsbereich Business Consulting verantwortlich
Promotion an der betriebs- wirtschaftlichen Fakultät der Universität Mannheim
4 Mobile Maintenance Management – mobile Datenerfassung am Ort des Geschehens Dr. Karsten Huffstadt (GAB mbH)
Mobile Maintenance Management als Erfolgsfaktor einer zuverlässigkeits-orientierten Instandhaltungsstrategie Die mobile Instandhaltung ist ein wesentlicher Bestandteil des betrieblichen Instandhaltungsmanagements mit der Zielsetzung, die Zuverlässigkeit der Anlagen und Maschinen zu steigern. Die lückenlose Erfassung technischer Informationen am Ort und Zeitpunkt des Entstehens ist eine wichtige Vo-raussetzung für einen geschlossenen Informationskreislauf. Ferner ist es be-deutsam, alle relevanten Informationen vollständig zu erfassen, oder zumin-dest zu wissen, welche Informationen nicht erfasst werden, um eine Grund-lage für Entscheidungen und zur Planung und Steuerung der operativen Instandhaltungstätigkeiten im Rahmen einer Produktionsintegration zu er-halten. Produktionszyklen werden immer kürzer, Unternehmen müssen sich immer schneller auf wechselnde Nachfrage einstellen. Die Flexibilisierung der Pro-duktion – einhergehend mit einer oftmaligen Verschlankung durch Outsour-cing – erhöht die Anforderung an ein durchdachtes Instandhaltungskonzept. Dies führt dazu, dass der Instandhaltung im Unternehmen ein neuer Stel-lenwert zugewiesen wird: Instandhaltung wird zu einer Managementaufga-be, die derzeit in Europa bereits 1.500 Mrd. Euro verschlingt (Forum Vision Instandhaltung e.V.). Um die neuen Anforderungen erfüllen zu können, ist die Instandhaltung darauf angewiesen, in großem Maße Daten verarbeiten und auswerten zu können, ohne die eigentliche Tätigkeit der Instandhaltung in den Hintergrund zu stellen. Dabei kann es folglich auch nicht darum ge-hen, immer größere und unbrauchbarere Datenfriedhöfe anzulegen, son-dern vorhandene Instandhaltungsplanungs- und -steuerungssysteme (IPS-Systeme) intelligenter und effizienter zu machen. Ein kritischer Erfolgsfaktor bei dieser Gestaltung ist die sinnvolle Erfassung anfallender Informationen und die verwertbare Weiterverarbeitung. Ein gro-ßer Informationspool ist zweifelsfrei die Inspektion, Wartung sowie die ge-planten Instandsetzungstätigkeiten, die in einer vorausschauenden Anlagen-betreuung eine besondere Bedeutung einnimmt. Gerade die vielen (oft kleinen) Hinweise über den Anlagenzustand sind entscheidend für die Pla-
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Mobile Maintenance Management –mobile Datenerfassung am Ort des Geschehens
53
nung und Durchführung eventuell anfallender zielgerichteter Optimierungs-tätigkeiten, die letztlich die Verfügbarkeit der Produktion sichern und somit die Flexibilität im Umfeld eines verschärften Just-in-time-Wettbewerbs durch die Vermeidung von Produktionsausfällen erhöht. Erstmals können alle Funktionen eines IPS-Systems auch genutzt werden. Da von dem Instandhaltungspersonal keinesfalls erwartet werden kann, dass alle Informationen manuell in ein IPS-System eingepflegt werden, muss eine automatische Erfassung garantiert werden. Mittels des Einsatzes von Bar-code oder RFID (Radio Frequency Identification)-Technik, gekoppelt mit mo-bilen Datenerfassungsgeräten und einer benutzerfreundlichen Anwendung, kann diese Herausforderung angegangen werden. Dabei erstellt das IPS-System als übergeordnetes Planungssystem entsprechende Routenpläne bzw. Aufträge für die durchzuführenden Tätigkeiten der Inspektion, War-tung und Instandsetzung, die auf das mobile Datenerfassungsgerät, z. B. ein industrietauglicher PDA (Personal Digital Assistent), übertragen werden. Mobile Instandhaltung bedeutet dabei konkret, alle Informationen vor Ort zu haben und auch vor Ort zu erfassen. Der Einsatz vorrangig kleiner mobi-ler Endgeräte dient der Schnittstelle Mensch und Maschine und sichert die Informationsübermittlung. Eine Autoidentifikation mittels Barcode- oder RFID-Technik ermöglicht eine Vereinfachung der Informationsübermittlung, da der jeweils konkrete Ort als Träger der Information automatisiert erfasst werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die Autoidentifikation und Zuwei-sung von technischen Betriebsmitteln eine Verwaltung und Steuerung prüf-pflichtiger Tätigkeiten. Gemeinsam mit einem Partner entwickelte GAB eine SAP-Anwendung, die eine mobile Datenerfassung im Rahmen der Inspektions- und Wartungsrun-den sowie der geplanten und ungeplanten Instandsetzungsaktivitäten er-möglicht (vgl. Abb. 1). Dadurch wird erstmals der Informationskreislauf der Instandhaltung systemisch effektiv geschlossen und manuelle Eingaben an einem IPS-System entfallen nahezu vollständig: � Tätigkeiten, Personal- und Materialaufwand werden nachvollziehbar und
direkt am Ort des Entstehens automatisch an das IPS-System zurückge-meldet.
� Qualifizierte Inspektionsergebnisse und Messwerte können durch die Verwendung von standardisierten Schadensbildern erfasst werden und den Standardauswertungen zur Optimierung und Schwachstellenanalyse zur Verfügung gestellt werden.
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Dr. Karsten Huffstadt (GAB mbH)
54
� Tatsächliche Bearbeitungszeiten können aufgezeichnet und zur Anpas-sung der Planzeiten und Optimierung des Ressourceneinsatzes verwendet werden.
� Störmeldungen mit einer genauen Ortsidentifikation durch Barcode oder RFID-Technik werden direkt und ohne Zusatzeingaben an das IPS-System übermittelt und einem weiterführenden Planungsprozess zur Verfügung gestellt.
Der Mensch als Mittelpunkt Die Integration einer solchen mobilen Instandhaltungsanwendung stellt we-niger eine technische Herausforderung dar. Vielmehr ist ein umfassender Change Management – Prozess notwendig, um die Veränderungen im Um-gang mit Informationen und den Systemen zur Erfassung von Daten be-wusst zu machen und vorrangig den Menschen in diesen Veränderungspro-zess zu integrieren. Gerade die Mitarbeiter aus Produktion und Instandhaltung tragen entscheidend zum Erfolg eines Projektes zur Einfüh-rung einer mobilen Instandhaltung bei. Deshalb ist ein Modell gefordert, das den Instandhalter in den Mittelpunkt des Geschehens rückt. Dabei geht es nicht um eine neue Theorie oder einen neuen Ansatz, vielmehr um ein pragmatisches Modell. Im Rahmen der verschiedenen Projekte wurde dazu der CPC-Ansatz (Closed Project Collaboration) weiterentwickelt, mit Hilfe dessen die verschiedenen Erfolgsfaktoren einer Einführung von Anwen-dungssystemen berücksichtigt werden. Das Erfolgspotenzial eines Gesamt-projektes entsteht im Spannungsverhältnis von Strategien, Strukturen und Prozessen, Systemen (wie einer mobilen Instandhaltung) und eben dem Menschen selbst.. Ziel der CPC-Methode ist es, dieses Spannungsverhältnis den beteiligten Personen bewusst zu machen und sie somit direkt in den Veränderungsprozess zu integrieren. In der alltäglichen Praxis bedeutet dies ganz pragmatisch: das Projektmanagement und die Unternehmensleitung muss zunächst ein volles strategisches Bekenntnis der zukünftigen Ausrich-tung der Instandhaltung erwirken und dies an die Mitarbeiter kommunizie-ren. Gleichzeitig müssen die strategischen Vorgaben mit der Organisations-struktur und den Prozessen in der Instandhaltung und Produktion sowie der mobilen Instandhaltungsanwendung abgestimmt werden. Bei diesen simul-tan ablaufenden Abstimmungsprozessen sind in unterschiedlichen Projekt-gruppen die Instandhalter mit einzubeziehen. So werden über Gesprächs-runden Konzepte und Zielsetzungen transparent an die Basis transportiert,
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Mobile Maintenance Management –mobile Datenerfassung am Ort des Geschehens
55
Einwände und Anregungen der Mitarbeiter berücksichtigt und Ängste sowie Befürchtungen abgebaut. Die Wahrheit liegt in der Praxis Neu ist eine mobile Instandhaltung sicherlich nicht, entscheidend für den Er-folg ihrer Einführung aber in jedem Fall ihre Praxistauglichkeit. So wurde die Entwicklung unter konkrete, praktische Anforderungsprofile gestellt, um ei-ne hohe Akzeptanz bei den Beteiligten zu schaffen. Durch eine Vielzahl von Implementierungen in unterschiedlichen Branchen konnten weitere Empfeh-lungen aufgenommen und somit eine hohe Marktreife erzielt werden. Durch die nahtlose Einbindung in die SAP-Systemarchitektur auf Basis der mobilen Infrastruktur sowie einer plattformunabhängigen Middleware für andere Anbieter von IPS-Systemen wird darüber hinaus eine systemische Unabhän-gigkeit geschaffen.
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Dr. Karsten Huffstadt (GAB mbH)
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Mobile Maintenance Management – mobile Datenerfassung am Ort des Geschehens
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Tamara Högler Rösberg Engineering GmbH »Neue Wege für Anlagendokumentation und Mobile Maintenance Management am Beispiel praxiserprobter Lösungen«
Tamara Högler geboren 1974 in Neusatz
Titel Dipl.-Geoök.
Funktion Produktmanagerin für Mobile Business Solutions
in Firma Rösberg Engineering GmbH
Werdegang wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Universität Karlsruhe (TH) sowie am FZI Forschungszentrum Informatik mit den Forschungsschwerpunkten Mobile Business und Geschäftsprozessmanagement
Produktmanagerin für Mobile Business Solutions bei der Rösberg Engineering GmbH;
Geschäftsprozess- sowie Anforderungsanalysen, Geschäftsprozessmanagement sowie der Untersuchung der Wirtschaftlichkeit mobiler Systeme
5 Neue Wege für Anlagendokumentation und Mobile Maintenance Management am Beispiel praxiserprobter Lösungen Tamara Högler (Rösberg Engineering GmbH)
Obwohl die Instandhaltung auf direkte und indirekte Weise Millionen von Arbeitsplätzen sichert, wurde sie in den letzten Jahren stiefmütterlich be-handelt. Die andauernde Wirtschaftskrise und die damit einhergehende Fi-nanzmittel- und Personalknappheit verhelfen der Instandhaltung zu immer größerer Bedeutung: Mit minimalem Ressourceneinsatz muss die Anlagen-verfügbarkeit gewährleistet sein, ohne Einbußen bei Umfang und Qualität der durchgeführten Maßnahmen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, muss eine Vielzahl von Daten gesammelt, verarbeitet und analysiert werden – hierbei darf jedoch keinerlei Mehraufwand für das ohnehin meist überlastete Personal entstehen. Dass man diesem Dilemma mit herkömmli-chen Mitteln nicht begegnen kann, ist einleuchtend. Es stellt sich daher die Frage, wie Instandhaltungsprozesse unterstützt werden können, um mög-lichst schnell erste Erfolgsergebnisse zu erzielen. Der folgende Beitrag zeigt auf, wie die Instandhaltung durch den Einsatz mobiler Technologien optimal unterstützt und Personal bei seiner täglichen Arbeit entlastet werden kann. Die Krux mit dem Papier Papier hat sich seit vielen Jahrhunderten weltweit als wichtigster Informati-onsträger etabliert. In der heutigen Zeit, in welcher sich die Datenmenge in kürzester Zeit vervielfacht, ist Papier jedoch nicht mehr geeignet, um der In-formationsflut Herr zu werden. Obwohl das schnelle Veralten und damit die fehlende Aktualität der auf dem Papier enthaltenen Informationen der wich-tigste augenscheinliche Kritikpunkt ist, gibt es eine Vielzahl von negativen Folgeerscheinungen, welche die Ablösung des Papiers in der Instandhaltung durch geeignetere Medien rechtfertigen. Im Bereich der Anlagendokumentation zeichnen sich zwei grundlegende Problemfelder ab, welche die Effizienz des Personals teilweise stark beein-trächtigen: Die technische Anlagendokumentation sowie die Nachweisdo-kumentation. Obwohl in den meisten Betrieben die Original-Dokumente in elektronischer Form vorliegen (z.B. CAD-Pläne, Excel-Tabellen, Auftragsbö-gen innerhalb von Instandhaltungs-Planungssystemen (IPS)), erfolgt der täg-liche Umgang mit ihnen in Papierform. Der Grund hierfür ist leicht nachvoll-
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ziehbar: Die Dokumente werden ausgedruckt und können in dieser Form ohne Aufwand zur Unterstützung bzw. zur Durchführung der anstehenden Arbeiten mitgenommen werden. An Ort und Stelle werden sie „per Stiftein-trag“ weiterverarbeitet, d.h. mit wichtigen Informationen versehen. Dabei ist es unerheblich, ob es sich bei diesen Informationen um Rotstifteinträge auf der technischen Dokumentation handelt, die bei z.B. Umverdrahtungen auf Verdrahtungspläne eingezeichnet werden oder aber um Informationen, die bei Instandhaltungsmaßnahmen gewonnen werden (Nachweisdokumenta-tion). Im ersten Fall zeichnet sich folgendes Szenario ab: Die notwendigen Ände-rungen werden auf dem Papier festgehalten und verbleiben dort bis zur wei-teren Verarbeitung. Die entsprechenden Anpassungen in den (elektroni-schen) Originaldokumenten werden – so die betriebliche Praxis – teilweise erst nach Jahren, wenn überhaupt, nachgepflegt. Obwohl aktuelle Untersu-chungen belegen, dass der Aktualitätsgrad der Anlagendokumentation enorme Auswirkungen auf die Effizienz des Anlagenpersonals hat, wird die-ser Tatsache keine weitere Beachtung geschenkt: In vielen Anlagen ent-spricht die Dokumentation nur zu 75% dem aktuellen Anlagenzustand. Liegt die Konsistenz der Anlagendokumentation bei sehr guten und selten erzielten 92%, so arbeitet das Anlagenpersonal lediglich mit einer Effektivi-tät von 50%. Den meisten Anlagenbetreibern ist es jedoch gar nicht be-wusst, dass sie so nur 10% der Produktivität ihres Anlagenpersonals nutzen. Sind mehrere Änderungen notwendig, leidet die Übersichtlichkeit der Ein-träge auf dem Papier jedoch enorm. Kann man überhaupt zwischen den verschiedenen Einträgen unterscheiden? Wenn ja, welcher Eintrag ist der ak-tuelle? Ist die Leserlichkeit der Einträge gegeben oder sind die Papierdoku-mente so stark verschmutzt, dass man die Eintragungen nicht mehr entzif-fern kann? Viel dramatischer erweist sich die Situation, wenn die Dokumentation in Mehrfachausfertigung vorliegt und über mehrere Stellen verteilt ist, wie in großen Anlagen oft der Fall: Änderungen, wie bspw. der Austausch von Ge-räten, werden – meist unbewusst – separat in den verschiedenen Ausferti-gungen festgehalten. Die fehlende Aktualität fällt meistens erst dann auf, wenn Ungereimtheiten (wie z.B. ein eingebautes Gerät stimmt nicht mit dem eingetragenen überein) oder Störfälle auftreten. Schnelles Handeln ist in diesem Fall unmöglich, da bereits nach wenigen Änderungen nicht mehr
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eindeutig nachvollziehbar ist, welche Version tatsächlich aktuell ist. Die Er-stellung einer Historie, wann was geändert wurde, ist in vielen Fällen über-haupt nicht zu bewerkstelligen. Somit muss vor Ort zunächst der tatsächli-che Zustand ermittelt werden, was einen erheblichen Zeitaufwand darstellt, bevor eine Aktion gestartet werden kann.
Abb.: Effizienz des Anlagenpersonals in Abhängigkeit von der Konsistenz der Anlagendokumentation. Quelle: Aker Kvaerner “Excellence in All Plant Life Cycle Phases” 11th April 2005 PELC Conference – The Hague Die verschiedenen Versionsstände können jedoch viel weitreichendere Fol-gen haben, als auf den ersten Blick erkennbar: Die Untersuchung des tat-sächlichen Zustandes der Anlage ist zwar langwierig und sehr aufwändig, aber noch als Best-Case zu bezeichnen. Im Worst-Case können Anlagenstill-stände und Personenschäden auftreten, letztere gefolgt von entsprechenden rechtlichen Konsequenzen und Imageschäden.
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Fehler und Folgefehler Im Bereich der Nachweisdokumentation zeichnet sich ein ähnliches Bild ab: In den meisten Betrieben werden instandhaltungsbezogene Aufgaben über ein mehr oder weniger autarkes System verwaltet. Obwohl eine Vielzahl an IPS auf dem Markt verfügbar ist, werden in vielen Betrieben proprietäre Tools auf Excel- oder Access-Basis eingesetzt. Auftragsbögen werden ausge-druckt und dem Instandhaltungspersonal zur Abarbeitung der Aufgaben mitgegeben. Dieses trägt die ermittelten Daten auf den Auftragsbögen ein und meldet sie – im optimalen Fall – zeitnah nach Abschluss der Arbeiten manuell in das System zurück. Insbesondere wenn sehr komplexe Systeme eingesetzt werden, ist das Instandhaltungspersonal mit der Handhabung des Systems oft überfordert. Als Folgeerscheinung treten oftmals Akzeptanz-probleme und Berührungsängste auf, so dass das System zum Großteil un-genutzt bleibt. Oder aber das Personal übergibt die Auftragsbögen an den Instandhaltungsleiter, welcher alle notwendigen Informationen selbst in das System überträgt. Es ist offensichtlich, dass eine derartige Vorgehensweise nicht nur sehr aufwändig und kostenintensiv, sondern auch fehleranfällig ist: Übertragungsfehler wie Zahlendreher, das „Verrutschen in der Zeile“ oder aber Fehler, die durch Unleserlichkeit der Schrift entstehen, mindern den Wert der im System enthaltenen Daten und Informationen, da sie nicht im-mer der Realität entsprechen. Sofern die Fehler überhaupt auffallen, stellt es einen sehr großen Zeitaufwand dar, sie zu beheben. Werden die Daten auf-grund von Personal- und / oder Zeitmangel nicht in das System übertragen oder werden sie nicht genutzt, entsteht ein Datengrab, welches zwar Kosten verursacht, jedoch kaum Nutzen liefert. Unvollständige Daten erschweren notwendige Auswertungen, so dass ein genauer Überblick über den aktuel-len Zustand der Anlage unmöglich wird. Proaktives Handeln, um potenziel-len Maschinenschäden sowie Anlagenstillständen begegnen zu können, wird hierdurch verhindert, wenn nicht gar unmöglich gemacht. Der Lösungsansatz: Einfach, aber äußerst effizient Für die Optimierung der Instandhaltung existiert eine Vielzahl an ausgeklü-gelten und empfehlenswerten Strategien, beispielsweise Condition Monitoring, TPM (Total Productive Maintenance) und RCM (Reliability Centered Maintenance). Die Umsetzung dieser Strategien erfolgt in größe-ren Zeiträumen, da nicht nur für den jeweiligen Betrieb die richtige Strategie ermittelt werden muss, sondern auch der Umstellungsprozess relativ lange
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dauert. Insbesondere für das Condition Monitoring ist die Implementierung entsprechender Überwachungswerkzeuge notwendig, was einen relevanten Zeit- und Kostenfaktor darstellt. In Krisenzeiten, wie wir sie jetzt durchleben, sind jedoch Lösungen notwendig, die sich schnell und kostengünstig umset-zen lassen und in kurzer Zeit den größtmöglichen Nutzen generieren. Ein möglicher Ansatz ist die Einführung mobiler Technologien zur Optimierung der Instandhaltungsprozesse. Je nach Projekttiefe ist die Implementierung eines sogenannten Mobile Maintenance Management Systems (MMMS) mit relativ geringem zeitlichen sowie personellen Aufwand und überschaubaren Kosten möglich. Ein MMMS kann als ein IPS betrachtet werden, welches um eine mobile Kom-ponente (mobile Hardware, ggf. drahtlose Übertragungstechnologien und mobiler Client) erweitert wurde. Ein MMMS unterstützt den Anwender bei der Durchführung seiner täglichen Arbeiten, ohne ihn zu überfordern oder gar zu stören. Einfachste Bedienbarkeit sowie die weitestgehende Beibehal-tung gewohnter Vorgehensweisen tragen dazu bei, dass das MMMS auch bei weniger Technologieaffinem Personal schnell Akzeptanz findet – grund-legende Voraussetzung für die erfolgreiche Umsetzung des Projekts. Im ersten Schritt werden papierbasierte Dokumente durch elektronische er-setzt und auf mobilen Endgeräten wie TabletPCs oder PDAs (Personal Digital Assistants) verfügbar gemacht, ohne dass sich die eigentliche Instandhal-tungsstrategie ändert – was jedoch nicht bedeutet, dass diese nicht über ei-nen längeren Zeitraum hinweg verfolgt wird. Bevor jedoch die Suche nach entsprechender Soft- und Hardware beginnt, muss die Frage geklärt sein, wofür das MMMS in erster Linie eingesetzt werden soll. Der hauptsächliche Einsatzzweck entscheidet über die Auswahl des Endgeräte-Typs: Sollen grundsätzlich Aufträge über mobile Endgeräte abgewickelt werden, reichen PDAs aus. Muss zudem häufig auf die technische Dokumentation zurückge-griffen werden, so ist der Einsatz von TabletPCs die bessere Wahl, da auf dieser Art von Endgeräten auch großformatige Dokumente noch übersicht-lich dargestellt werden können. Kommt die Technische Dokumentation je-doch nur selten zum Einsatz, so ist die Anschaffung beider Gerätetypen von Vorteil: Ein Pool von PDAs zur Erledigung täglich anfallender Aufgaben und einige wenige TabletPCs für den bedarfsmäßigen Zugriff auf die technische Dokumentation.
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Alle Informationen zur Hand Aus der Ferne betrachtet laufen die Prozesse in gewohnter Weise ab: Der Instandhaltungsleiter beplant das Personal, welches von ihm mit durchzu-führenden Aufgaben versorgt wird. Nach Erledigung werden diese wieder zurückgemeldet, der Kreislauf beginnt von vorne. Ein genauerer Blick jedoch offenbart die grundlegenden Unterschiede: Ein leistungsstarkes MMMS un-terstützt den Leiter bereits bei der Beplanung der Ressourcen. Auf einen Blick kann er erkennen, ob Personal mit der erforderlichen Qualifikation noch Kapazitäten frei hat und ob die notwendigen Betriebsmittel, wie z.B. spezielle Gerätschaften, zur Verfügung stehen. Eine andere Funktion, die optimale Routenplanung für die Durchführung der Aufgaben, spielt insbe-sondere in weitläufigen Anlagen eine große Rolle, da sie Wegezeiten redu-ziert, die in der Instandhaltung eine nicht unerhebliche Rolle spielen. Aufträge werden nicht mehr wie bisher auf Papier, sondern in elektronischer Form über geeignete mobile Endgeräte an den Instandhalter weitergegeben. Durch das Einscannen von Barcodes oder RFID-Tags, die am Asset ange-bracht sind, wird dem Instandhalter exakt die Aufgabe angezeigt, die an ge-nau diesem Objekt durchzuführen ist – Verwechslungen von Maschinen, wenn z.B. zwei baugleiche in direkter Nachbarschaft zueinander stehen, sind somit ausgeschlossen. Gleichzeitig können alle zur jeweiligen Anlage zuge-hörigen Dokumente wie Verdrahtungs- und Schaltpläne, Explosionszeich-nungen etc. angezeigt werden. Sind an diesen Dokumenten Änderungen notwendig, können diese wie gewohnt festgehalten werden – mit dem ein-zigen Unterschied, dass die Roteinträge nicht wie bisher auf Papier, sondern digital auf dem TabletPC per Stift erfolgen. Da alle Dokumente im PDF-Format angezeigt werden, ist keinerlei Kenntnis über die hinter den Doku-menten steckenden Spezialprogramme wie AutoCAD notwendig. Die Mitar-beiter können – wie sie es gewohnt sind – ihre handschriftlichen Anmerkun-gen, Skizzen etc. auf dem TabletPC festhalten. Wird ein Dokument geändert und gespeichert, sind die Änderungen sofort für jeden Benutzer sichtbar, da ein ausgeklügelter Workflow die geänderten Dokumente an alle Geräte und Backend-Systeme verteilt, welche durch die Änderung betroffen sind. Gleichzeitig wird die Planungsabteilung automa-tisch über die durchgeführten Änderungen informiert. Somit wird nicht nur gewährleistet, dass die Planungsabteilung tatsächlich die Änderungen wahr-nimmt und somit in die Lage versetzt wird, die Originaldokumente anzupas-
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sen, sondern auch, dass alle Mitarbeiter stets auf die aktuelle Version der Dokumente zugreifen – unabhängig davon, ob sie mit dem TabletPC arbei-ten, auf welchem die Änderungen festgehalten wurden oder aber mit einem anderen, welcher über den Workflow mit den aktuellen Dokumenten ver-sorgt wurde. Mit der Zeit wird auf diese Weise die gesamte technische An-lagendokumentation aktualisiert, ohne dass für die Beteiligten ein Mehrauf-wand entsteht. Zusätzlich wird dem Betreiber die Möglichkeit gegeben, die Auflagen der BetrSichV Abs. 4.2 zu erfüllen, die bei einer Ordnungsprüfung verlangen, dass Unterlagen der technischen Dokumentation herangezogen werden. Entsprechen diese nicht dem aktuellen Zustand der Anlage, kann dies weitreichende Folgen haben. Perfektioniert wird der Einsatz mobiler Endgeräte durch Funknetze wie WLAN, GPRS und UMTS. Hierdurch ist die ständige Datensynchronisation und damit Aktualität gewährleistet – ausreichende Netzabdeckung voraus-gesetzt. Die Daten werden ohne Zeitverzögerung am Ort ihres Entstehens erfasst und an das Backend-System übermittelt, wo sie sofort zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung stehen. Wurden kritische Werte erreicht (bspw. bei der Schwingungsmessung), wird der Instandhaltungsleiter automatisch darüber informiert und kann über die weitere Vorgehensweise entscheiden. Ist eine Reparatur dringend notwendig, wird sie einem entsprechend qualifi-zierten Mitarbeiter per drahtloser Datenübertragung auf sein mobiles Endge-rät übermittelt. Fehlen dem Mitarbeiter wiederum unerwartet für die Durch-führung seiner Arbeit notwendige Informationen, kann er nach ihnen per Volltextsuche suchen und sie ggf. vom Server direkt auf das Gerät laden. Hierdurch entfällt nicht nur die zeitaufwändige Suche nach Dokumenten in Dokumentenschränken, sondern auch Wegezeiten, die einen beträchtlichen Teil der Arbeitszeit von Instandhaltungspersonal ausmachen. Während der durchzuführenden Aufgaben, unabhängig davon, ob es sich hierbei um Inspektionen oder sonstige instandhaltungsbezogene Arbeiten handelt, fällt eine Vielzahl von Daten an, welche wichtige Hinweise über den Anlagenzustand liefern. Während sie bei traditionellen Prozessen auf dem Papier erfasst wurden, können sie mithilfe des MMMS digital und direkt auf dem mobilen Endgerät festgehalten werden. Eine Doppelerfassung (auf Pa-pier und im System) der Werte und damit einhergehende Fehlerquellen wer-den hierdurch vermieden. Diese sogenannte medienbruchfreie Erfassung der Daten weist mehrere Vorteile auf: Neben der bereits erwähnten Fehlerver-meidung entsteht mit der Zeit eine wertvolle Datenbasis, welche für die
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Auswertung des Anlagenzustandes und Schwachstellenanalysen herangezo-gen werden kann. Letztere ermöglicht die Optimierung der Inspektions- und Wartungsintervalle bei gleichzeitiger Wahrung der Rechtssicherheit und Ma-ximierung der Anlagenverfügbarkeit. Zusammenfassung Im Zeitalter von Internet, allgegenwärtiger Vernetzung und immer handli-cheren, jedoch leistungsstarken mobilen Endgeräten erweist sich der Einsatz von Papier als Datenträger zunehmend als unproduktiv. Veraltete Versions-stände der technischen Dokumentation sowie Datenverluste behindern ei-nen effizienten Alltag in Anlagen, was insbesondere in wirtschaftlich schwie-rigen Zeiten nicht hinnehmbar ist. Der Bericht zeigte auf, wie durch den Einsatz mobiler Technologien mit geringen Mitteln und kurzer Umsetzungs-zeit Instandhaltungsprozesse derart unterstützt werden können, dass schnell ein spürbarer Nutzen generiert wird. Die Nutzeneffekte, die hierdurch ent-stehen, sind vielfältig: Von Effizienzsteigerungen bei der täglichen Arbeit über Aktualitätsverbesserungen der technischen Dokumentation und Gene-rierung einer breitgefächerten Datenbasis zur Analyse des Anlagenzustandes bis hin zur Sicherung von Gewährleistungsansprüchen und der Rechtssicher-heit reichen die positiven Auswirkungen. Entscheidend bei der Einführung einer mobilen Lösung ist in erster Linie die Akzeptanz der Mitarbeiter ge-genüber dem System. Diese ist nur dann in größtem Maße gegeben, wenn die Mitarbeiter mit der Handhabung der neuen Technologien nicht überfor-dert sind, sondern weitestgehend ihre gewohnten Arbeitsabläufe behalten können. Spätere, tiefgreifende Veränderungen bzgl. der Instandhaltungs-strategien und weitere Prozessoptimierungen lassen sich nach einer Einge-wöhnungsphase viel leichter umsetzen – die Wahrscheinlichkeit, dass das System von allen Mitarbeitern „gelebt“ wird, wird auf diese Weise maxi-miert, somit ist die Umsetzung der Nutzenpotenziale sichergestellt.
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gBeispiel praxiserprobter Lösungen
Tamara HöglerProduktmanagerin Mobile Industrial Solutions
Rösberg Engineering GmbH
Agenda
• Kurzüberblick RÖSBERG• Ausgangssituation & Problematik papierbasierter
Dokumentation• Neue Wege: Unser Lösungsansatz• Der Nutzen für Anlagenpersonal & Betreiber • Herausforderungen
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• Herausforderungen
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Kurzüberblick RÖSBERG
• Rösberg Engineering GmbH• Inhabergeführtes Unternehmen (seit 1962)• ca. 100 Mitarbeiter (ca. 75 Ingenieure / Techniker)• Weltweit vertreten (China, Indien, VAE, Argentinien)• Standorte in D: Karlsruhe, Ludwigshafen, Rheinfelden, Schwarzheide• Herstellerunabhängige Lösungen für die Prozessindustrie
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• Kompetenzfelder• PLT-Engineering (Basic & Detail)• Systemintegration (Steuerungen, PLS, …)• Vertikale Integration (Manufacturing Execution Systems)• Betriebsführung & Instandhaltung• Software-Produkte (CAE-PLT-System PRODOK &
eDokumentationsmanagementsystem LiveDOK)
Ausgangssituation & Problematik
• Großteil der Anlagendokumentation liegt als papierbasierte Dokumentation vor
• Technische Dokumentation, Nachweisdokumentation
• Problematik papierbasierter Dokumentation• Informationsflut / -überfluss
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• Was finde ich wo? Was gehört wozu? Langwierige Suchen!• Schnelles Veralten der Informationen
• Ungenutzte Daten, „Datengräber“, fehlende Auswertungsmöglichkeiten• Auftreten diverser Fehler und Folgefehler
• Übertragungsfehler, Verlust von wichtigen Informationen• Auflagen der BetrSichV nicht erfüllt � Betreiberhaftung• Worst Case: Handlungsunfähigkeit, Personen- / Umweltschäden
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Typisches Dokumentationsszenario
Roteinträge:10min
Weg zum Kopierer:8min
Weg:7min
Einsortieren:4min
Weg:4min
Einsortieren:4min
Weg:4min
Einsortieren:4min
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PLT-Service
Kopieren:3min Einsortieren:
4min
Dokumente suchen:7min
Weg DokuSchrank:4min
Weg zum DokuSchrank:5min
Weg zum PLT-Service:4min
Weg zum DokuSchrank:5min
Einsortieren:4min
BearbeitungWeg:6min
Konsistenz & Effizienz
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Neue Wege: Unser Lösungsansatz
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Nutzen für Personal & Betreiber
• Personal• Entlastung
• Reduktion Suche / Wegezeiten / Doppelarbeiten / Fehler• Mehr Zeit für produktive Tätigkeiten � Erhöhung Qualität
• Wissenspool• Erfahrungsaustausch / Zugriff auf Wissen jederzeit & überall• Erweiterung eigener Kompetenzen
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Erweiterung eigener Kompetenzen• Konsistente Daten: Immer aktuelle & richtige Daten zur Hand
• Betreiber• Sicherstellung Rechtssicherheit & Gewährleistungsansprüche• Maximierung Anlagenverfügbarkeit bei gleichzeitiger Kostensenkung• Überblick über Anlagenzustand � „proaktives Handeln“• Erhöhung Effizienz Anlagenpersonal
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Herausforderungen
• Akzeptanz bei Personal• Gewohnte Abläufe weitestgehend beibehalten• Mobile Geräte müssen handlich sein
• Optimale Lösung muss gefunden werden• Richtiger Funktionsumfang / Anpassbarkeit
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• Einfachste Bedienung• Zusammenspiel der Technologien
• Wirtschaftlichkeit• Kurzer ROI• Schnelle Einarbeitung• Langfristige Wirkungen
Personal
Wirtschaft-lichkeit
Techno-logie
Kontakt
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
© Rösberg Engineering GmbH AUTOMATION & IT 10
Ansprechpartnerin:Tamara HöglerIndustriestr.9 76189 KarlsruheTelefon: +49 (721) 95018-33Fax: +49 (721) 503266E-Mail: tamara.hoegler@roesberg.comInternet: www.roesberg.com
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Dr. Frank Ryll Fraunhofer IFF »Ermittlung von Abnutzungsvorräten in technischen Anlagen – Chancen und Risiken für den Anlagenbau durch die Gestaltung einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie«
Dr. Frank Ryll geboren 1960 in Caputh
Titel Dr.-Ing.
Funktion Projektleiter
in Firma Fraunhofer IFF
Werdegang 1988 Abschluss des Studiums an der Technischen Universität Magdeburg (Dipl.-Ing. für Betriebsgestaltung)
1989 – 1992 Wissenschaftlicher Assistent
1992 – 1998 Projektingenieur
seit 1998 Projektleiter am Fraunhofer IFF im Geschäftsfeld Logistik- und Fabriksysteme,
Forschungs- und Industrieprojekte mit dem Schwerpunkt auf das Instandhaltungs- und Servicemanagement,
Entwicklung und Einführung von Methoden und Werkzeugen zur Gestaltung einer vorausschauen- den Instandhaltungsstrategie
2008 Promotion zum Dr.-Ing.
6 Ermittlung von Abnutzungsvorräten in technischen Anlagen – Chancen und Risiken für den Anlagenbau durch die Gestaltung einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie Dr. Frank Ryll (Fraunhofer IFF)
Potenziale einer vorausschauenden Instandhaltung Die Anwendung einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie bietet hinsichtlich der Wirksamkeit, Nachhaltigkeit, den Kosten und des zielgerich-teten und schonenden Einsatzes von Ressourcen eine Reihe von Vorteilen gegenüber den anderen bekannten Vorgehensweisen. Entsprechend hoch sind die Erwartungen der Anlagenbetreiber an die Verfügbarkeits- und Kos-teneffekte mit ihrer Einführung. Entsprechende Studien belegen das erhebli-che Potenzial einer zustandsabhängigen Instandhaltung vor allem hinsicht-lich der Verringerung von Stillstandszeiten, einer mittelfristigen Reduzierung von Instandhaltungskosten, der Erhöhung der Planbarkeit von Instandhal-tungsmaßnahmen, der Verlängerung von Revisionsfristen und der Steige-rung der Effizienz in der Instandhaltung. Die Herausforderungen, welche bei der Umsetzung bestehen, sind vor allem die technische Machbarkeit und die wirtschaftliche Vertretbarkeit für die Beschaffung der notwendigen Zu-standsinformationen während des Betriebes einer technischen Anlage. Das Wirken verschiedener Einflussfaktoren erhöht die Komplexität von Zustands-erhebungen zudem erheblich. Analytische Methoden und Werkzeuge zur Unterstützung von Zustandsbewertungen sind zwar vielfältig beschrieben aber häufig nicht anwendbar. Lösungsansatz und Methode zur erfahrungsbasierten Bestimmung von Ab-nutzungsvorräten Der Grundansatz der neuartigen Methode zur Zustandsbewertung besteht darin, durch die Formalisierung von Erfahrungswissen vieler Know-how-Träger im Umfeld einer technischen Anlage (Hersteller, Betreiber, Instandhalter, Service, Controller u.a.) dieses aktiv für die Beschreibung der Auswirkungen von Beanspruchungen auf zu erwartende Zustandsverände-rungen oder direkt zur Zustandsbewertung einzusetzen. Durch die Anwen-dung von Fuzzy-Berechnungsalgorithmen und eines linguistischen Erfah-rungsspeichers wird das Verhalten der Anlage bei unterschiedlichen Betriebssituationen über Ursache-Wirkungszusammenhänge von Einflussfak-toren und Zustandsveränderungen abgebildet. Die regelmäßige Erfassung
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Ermittlung von Abnutzungsvorräten in technischen Anlagen –Chancen und Risiken für den Anlagenbau durch die Gestaltung
einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie
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und Bewertung von Betriebs- und Diagnoseparametern liefert ein Beanspru-chungsprofil während der Nutzungsdauer und eine Verbrauchskurve der Abnutzungsvorräte einer Anlage und ihrer Komponenten (vgl. DIN31051). Damit wird eine Quantifizierung des aktuellen Zustandes bzw. eine Abschät-zung der verbleibenden Restnutzungsdauer möglich.
Bild 1: Verlauf des Verbrauchs an Abnutzungsvorräten Anwendung und Nutzen Aus der Anwendung der Methode und der Kenntnis des Anlagenzustandes leiten sich eine Vielzahl von Handlungsoptionen für den strategischen und operativen Bereich des Anlagenmanagements, vor allem für die Instandhal-tung ab. Dazu ist ein Prozess zur Entscheidungsunterstützung, beispielsweise im Zusammenhang mit der Umsetzung von Konzepten einer Total Productive Maintenance (TPM), zu initiieren. Entscheidungen, welche Maß-nahmen zu welchem Zeitpunkt durchzuführen sind, werden somit im Team mit einer hohen Akzeptanz getroffen und gemeinsam umgesetzt. Verände-rungen im Betriebsregime und damit von den Planungsansätzen abweichen-de Beanspruchungen werden automatisch erkannt und berücksichtigt und führen zu einer laufenden Anpassung geplanter Instandhaltungsaktivitäten ohne zusätzliche Planungsaufwände. Dabei stehen die Effektivität und Effizienz der Instandhaltung, im Sinne der Gewährleistung der Anlagensicherheit, Funktionssicherheit, Wirtschaftlich-keit und des Bewahrens von in Anlagentechnik gebundenem Unterneh-menskapital, im Vordergrund. Die Anwender erhalten darüber hinaus ein wirksames Instrument, um mo-derne Instandhaltungskonzepte, wie beispielsweise Risk Based Maintenance
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Bild 2: Prozess der Entscheidungsunterstützung (RBM), Reliability Centred Maintenance (RCM) oder Risk Based Inspection (RBI) überhaupt umsetzen zu können. Denn letztlich haben alle der genann-ten Konzepte eines gemeinsam: Die Durchführung vorbeugender Instand-haltungsmaßnahmen und die Organisation eines Störungsmanagements wird in Abhängigkeit vom Risiko, welches das Versagen einer Komponente oder einer Anlage beinhaltet, abhängig gemacht. Um das Risiko einschätzen zu können, sind u.a. Angaben zur Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Funktionsstörung wichtig. Diese verändert sich während der Nutzungszeit durch den unterschiedlichen Verbrauch an Abnutzungsvorrat. Damit lässt sich die beschriebene Methode auch zur Unterstützung eines ganzheitlichen Risikomanagementansatzes anwenden.
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Ermittlung von Abnutzungsvorräten in technischen Anlagen
Chancen und Risiken für den Anlagenbau durch die Gestaltung einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie
Dr. Frank Ryll
Magdeburg, 17.06.2009
© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009 IFF
Vorstellung
� 1989: Dipl.-Ing. für Betriebsgestaltung / Instandhaltung
� 1989 – 1992: Wissenschaftlicher Assistent
� 1992 – 1998: Projektingenieur, Projektant, Serviceleiter
� seit 1998: Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb
und -automatisierung IFF
� 2008: Promotion
Arbeitsschwerpunkte:
Seite 2© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
Arbeitsschwerpunkte:
� Prozesse im Anlagen-, Instandhaltungs- und Servicemanagement
� Condition Monitoring, Zustandsbewertung
� Methoden und Werkzeuge zur Entscheidungsunterstützung in der
Instandhaltung
� Lebenslaufakten
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Gliederung
1 Einführung und Motivation
2 Gewinnung von Zustandsinformationen
3 Erfahrungsbasierte Methode zur Bestimmung von Abnutzungsvorräten
Seite 3© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
4 Anwendung
5 Nutzen und Ausblick
Ziele eines ganzheitlichen Anlagenmanagements
Sicherer und wirtschaftlicher Anlagenbetrieb
� Gewährleistung der Anlagensicherheit(Mensch, Umwelt, Prozess) ->BetrSichV, Maschinenrichtlinie
� Sicherung der Funktionserfüllung(notwendige, erwünschte Funktionen, Versorgungssicherheit)
� Überwachung und Steigerung der Effizienz(Ressourcenverbrauch, Wirtschaftlichkeit)
i h d l
Seite 4© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
� Sicherung des Anlagenwertes (Eigenkapital)
� Berücksichtigung von Veränderungen im Lebenszykluseiner technischen Anlage(Anforderungen, Nutzungsbedingungen, Abnutzung)
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Instandhaltungsstrategieng
enve
rfü
gb
arke
it
hoch
Zeit-
Zustands-orientiert(CBM)
Voraus-schauend(RCM)
Risiko-orientiert(RBM)
Modern
TBM … Time Based MaintenanceCBM … Condition Based MaintenanceRCM … Reliability Centered MaintenanceRBM … Risk Based Maintenance
Seite 5© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
Instandhaltungskosten
An
lag
gering hoch
gering
Ereignis-orientiert
orientiert(TBM)
Traditionell
Quelle: A.T.Kearney, Strategische Handlungsoptionen,1999
Potenziale einer zustandsorientierten Instandhaltung
� Planbarkeit von Stillstandszeiten ( ca. - 39 %)
� Verringerung von Instandhaltungskosten (ca. - 21 %)
� Reduzierung der Zeit für Fehlersuche (ca. – 17%)
� Erhöhung der wartungsfreien Maschinenlaufzeit (ca. + 11%)
� Erhöhung der Effizienz in der Instandhaltung (ca. + 11%)
V i U t fäll i f l Still t d it
Seite 6© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
� Verringerung von Umsatzausfällen infolge von Stillstandszeiten
� ausreichende Reparaturvorlaufzeiten
� Erhöhung der Betriebssicherheit
Quelle: Schuh (et al): Studie Intelligent Maintenance - Potenziale zustandsorientierter Instandhaltung, ifm, RWTH, IPT, 2007
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Herausforderungen bei der Umsetzung
f
� diskontinuierliche Diagnose
� Komplexität von Zustandserhebungen
� technische Machbarkeit
� wirtschaftliche Vertretbarkeit
� Integration der Datenerfassung in andere IT-Systeme
Seite 7© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
Quelle: Schuh (et al): Studie Intelligent Maintenance - Potenziale zustandsorientierter Instandhaltung, ifm, RWTH, IPT, 2007
� Ausfälle durch menschliche Fehlhandlungen nicht diagnostizierbar
Gliederung
1 Einführung und Motivation
2 Gewinnung von Zustandsinformationen
3 Erfahrungsbasierte Methode zur Bestimmung von Abnutzungsvorräten
Seite 8© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
4 Anwendung
5 Nutzen und Ausblick
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Ermittlung von Abnutzungsvorräten in technischen Anlagen – Chancen und Risiken für den Anlagenbau durch die Gestaltung
einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie
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Definition eines Zustandes /1
Die Bewertung des Zustandes liegt im Auge des Betrachters …
� Leistungsvermögen
� Zuverlässigkeit
� Konstruktion
� Betriebskosten
� Instandhaltungsaufwendungen
Seite 9© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
Foto: Christian Spillerhttp://fotos.zum-lokschuppen.de
� Schrottwert
� Ressourcenverbrauch
� Tradition
� …
Definition eines Zustandes /2
… die Gesamtheit aller Eigenschaften oder Attribute, die zur Abgrenzung und Unterscheidung des jeweils betrachteten Objekts von anderen Objekten nötig sind
… eine Beschreibung der Beschaffenheit bzw. das Leistungsvermögen eines technischen Objektes sowie deren Veränderungen über die Zeit
entsprechend für Zuverlässigkeit bzw Überlebenswahrscheinlichkeit d h
abstrakt
technisch
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Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
… entsprechend für Zuverlässigkeit bzw. Überlebenswahrscheinlichkeit, d.h. die Wahrscheinlichkeit dafür, dass eine Betrachtungseinheit die an sie gestellten Anforderungen in Form seiner Funktionalität erfüllen kann
… Abnutzungsvorrat als „der Vorrat der möglichen Funktionserfüllungen unter festgelegten Bedingungen, der einer Betrachtungseinheit aufgrund der Herstellung oder aufgrund der Wiederherstellung durch eine Instandsetzungsmaßnahme innewohnt“(DIN 31051).
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Dr. Frank Ryll (Fraunhofer IFF)
94
Verbrauch an Abnutzungsvorrat während der Nutzungszeitb
nu
tzu
ng
svo
rrat
[%
]
F
E100 %
Grenze der Funktionserfüllung
P
Idealer Verlauf unter Nenn-Bedingungen
�AV
Realer Verlauf unter Ist-Bedingungen
�RND
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Ab
Nutzungszeit [h]Mittlerer Ausfallabstand MTBF
0T
Legende:E … Zeitpunkt des Eintritts einer SchädigungP … Zeitpunkt des Erkennens einer potenziellen
SchädigungF … Zeitpunkt des AusfallsMTBF … Mean Time Between FailuresAV … AbnutzungsvorratRND … Restnutzungsdauer
Abnutzungsvorrat als Bestandteil von Risikobewertungen
lwah
rsch
ein
lich
keit
(PO
F)
POF … Probability of Failure
COF …Consequence of Failure
t
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Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
Au
sfal
Ausfallfolgen (COF)
vgl. RIMAP - Risk Based Inspection and Maintenance Procedures for European Industry
POF(t)COF(t)
t
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Ermittlung von Abnutzungsvorräten in technischen Anlagen – Chancen und Risiken für den Anlagenbau durch die Gestaltung
einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie
95
Quellen für Zustandsinformationen /1
1) Vorschriften, gesetzliche Regelungen
Hinweis: Anlagensicherheit steht im Vordergrund
2) Herstellerempfehlungen
Vorteile:� Grundlagen der Konstruktion und Funktionsweise bekannt� Prototypen, Testung� Aussagen zur Lebensdauer von Komponenten basieren auf
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Aussagen zur Lebensdauer von Komponenten basieren auf statistischen Untersuchungen einer großen Anzahl von Produkten
Nachteile: � Angaben zur Lebensdauer oft zu gering angesetzt (Gewährleistung)� Arbeit mit statistischen Größen� Vielzahl von Zukaufteilen mit “unsicheren” Eingangsinformationen� Service als zunehmend ertragsreiches Geschäftsfeld
Quellen für Zustandsinformationen /2
Überwachung von Veränderungen der Werkstoffoberfläche, von Werkstoffeigenschaften, der geometrischen Form, der Position bzw. Erfassungfreigesetzter Schädigungsprodukte mittels Diagnoseparametern.
Beispiele: Messung der Bremsscheibendicke,Endoskopie, Ölanalysen, Risswachstum
Überwachung von Parametern, die im Zusammenhang mit dem
3) Diagnose (direkt, indirekt), Prozessüberwachung
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Schädigungszustand stehen.
Beispiele: Schwingungsanalyse, Thermografie, Dehnungsmessung
Vorteile:� hohe Genauigkeit
Nachteile:� technische Machbarkeit und wirtschaftliche Vertretbarkeit� Spezialwissen auf wenige Experten konzentriert
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Dr. Frank Ryll (Fraunhofer IFF)
96
Aufbau eines Condition Monitoring Systems
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Quelle: nach Sturm, A.; Förster, R.: Maschinen- und Anlagendiagnostik
Quellen für Zustandsinformationen /3
Erfahrungswissen über eine Anlage und deren Betriebs- und Ausfallverhalten (!)
im Laufe eines Lebens gewonnenes, erprobtes und bewährtes Wissen.
Erfahrung
+ Erleben+ Wahrnehmen
Bewertung / Entscheidung
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http://rh-webdesign.com/erwinLeder/img/content/maschinist.jpe
Information
Wissen+ Anwendungsbezug+ Kontext+ Vernetzung
Interpretation von Daten in einem Bedeutungskontext
von etwas Kenntnis haben
+ Wahrnehmen
Einflussgrößen Daten
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Ermittlung von Abnutzungsvorräten in technischen Anlagen – Chancen und Risiken für den Anlagenbau durch die Gestaltung
einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie
97
Gliederung
1 Einführung und Motivation
2 Gewinnung von Zustandsinformationen
3 Erfahrungsbasierte Methode zur Bestimmung von Abnutzungsvorräten
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4 Anwendung
5 Nutzen und Ausblick
Beispiele für Erfahrungswissen
“Die Maschine sollte wenigstens 8 Stunden pro Woche laufen.”“Ca. alle 5 Jahre ist ein Motortausch fällig”“Wenn es laut quietscht, dann würde ich das Lager schnellstens tauschen”
Zitate aus Interviews mit Instandhaltern:
Probleme:
• Subjektive Einschätzungen einzelner Personen abh. von ihren Erfahrungen
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• Quantifizierbarkeit von Werten wie “wenigstens”,“ca.”, “laut”, “schnellstens”
Lösungsansatz:
• Formalisierung mittels Fuzzy-Logik
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Dr. Frank Ryll (Fraunhofer IFF)
98
Einflussgrößen auf die Beanspruchung eines Motorlagers
DrehzahlZeitliche AuslastungWicklungstemperaturBetriebsstd. letzte SchmierungTeppichwert Schwingung ASpitzenwert Schwingung A
Inferenz(Verarbeitung)
Fuzzyfizierung(Transformation)
Defuzzyfizierung(Rück-Transformation)
OutputInput
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Spitzenwert Schwingung ATeppichwert Schwingung BSpitzenwert Schwingung B
km(TJ)LinguistischesRegelwerk
Parameter: Zeitliche Auslastung
0,91 10,50 0,950
Interferenz und Komposition linguistischer RegelnFuzzifizierung
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Input: Drehzahlsignal aus der Anlage
Auslastung[%]Sehr gering Gering Nenn Hoch Sehr hoch
Protokolldatei der GLT (alle 5 min)
Berechnung der Auslastung
Output:Beanspruchung / Abnutzungsvorrat
Defuzzifizierung
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Ermittlung von Abnutzungsvorräten in technischen Anlagen – Chancen und Risiken für den Anlagenbau durch die Gestaltung
einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie
99
Grundlagen der Fuzzy-Logik - ein Alltagsbeispiel /1Aussage:
„Junge Menschen verfügen über eine hohe Lernfähigkeit. Alte Menschen nicht mehr.“st
un
gsf
ähig
keit
[%]
100
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Lebensalter [a]
50
Leis
0 120
Scharfe Logik: WENN Alter < 50 DANN Lernfähigkeit = 100
WENN Alter >= 50 DANN Lernfähigkeit = 0
20
Zug
ehö
rig
keit
sgra
d [
-]
0
100
120
„Jung“
„Alt“
500
100
100
„Hoch“„Gering“
30 60 80
0,4790,646
Grundlagen der Fuzzy-Logik - ein Alltagsbeispiel /2
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Lebensalter [a]
200 120
Unscharfe Fuzzy-Logik:
Lernfähigkeit [%]
500 10030 60 80
43,0125,1
479,0100646,001,0�
����eitLernfähigk
50
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Dr. Frank Ryll (Fraunhofer IFF)
100
Aufzeichnung eines BeanspruchungsprofilsB
ean
spru
chu
ng
[%
]
Nenn-Beanspruchung
Über-Beanspruchung
100
200Beanspruchungsgrenze (max. Beanspruchbarkeit)
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Nutzungszeit [h]
Unter-Beanspruchung
Tj
0
Umrechnung in Verbrauch an Abnutzungsvorrat
)(tVmen
tan
e B
ean
spru
chu
ng
km
[%
]
BedeutungI [-]
100
)(tV )(tV
Seite 24© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
)(1 tVBE
Mo
m
Zeit t [h]
)()(1
tVtVn
iBEsum i�
�
�T0 T1
)(2 tVBET2
)(tV nBE
T3
Vsum … Gesamtverbrauch an Abnutzungsvorrat
VBEi… Einzelverbräuche im
Erfassungsintervall i
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Ermittlung von Abnutzungsvorräten in technischen Anlagen – Chancen und Risiken für den Anlagenbau durch die Gestaltung
einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie
101
Abbau von Abnutzungsvorrat während der Nutzungszeitu
ng
svo
rrat
AV
[%
]
100
%9,77)( �IsttAV
%0,80)( �SolltAV
Reduzierung der Nutzungszeit von
Seite 25© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
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Ab
nu
tz
Zeit t [h]0
T0 T1 T2 T3
Nutzungszeit vongeplant 55 auf 50 Monate,
10% Verlust!
Gliederung
1 Einführung und Motivation
2 Gewinnung von Zustandsinformationen
3 Erfahrungsbasierte Methode zur Bestimmung von Abnutzungsvorräten
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4 Anwendung
5 Nutzen und Ausblick
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Dr. Frank Ryll (Fraunhofer IFF)
102
Referenzprojekte
� Überwachungspflichtige Anlagennach BetrSichV
� Dampfkessel, dampfführende Hochdruckleitungen
� Drucklufterzeugungsanlagen
� Windenergieanlagen
� Materialflusstechnik
� Fahrzeuge
Seite 27© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
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� Fahrzeuge
Visualisierung des aktuellen Abnutzungsvorrates (Cockpit-Funktion)
Seite 28© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
� Wartungsindikator
� Austauschanzeige
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Ermittlung von Abnutzungsvorräten in technischen Anlagen – Chancen und Risiken für den Anlagenbau durch die Gestaltung
einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie
103
Visualisierung als zeitlicher Verlauf / Risikomatrix
allw
ahrs
chei
nlic
hke
itSeite 29
© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
Ausfallfolgen
Au
sfa
Berechnung von Prognosen für eine dynamische Instandhaltungsplanung
� Prognose des Ausfallrisikos
� Generierung von Leistungslisten und Triggern für IPS-Systeme (SAP-PM)
� Ermittlung des Material- und Personal-bedarfes
Seite 30© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
� Beurteilung der Auswirkungen des Ver-schiebens von Durchführungszeitpunkten
� Priorisierung von ToDo-Listen für Shutdowns
� Vergleich unterschiedlicher Szenarien
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Dr. Frank Ryll (Fraunhofer IFF)
104
Entscheidungsunterstützung
BewertungsergebnisseBetriebshistorieInstandhaltungshistorieExpertenmeinungen
Maßnahmenund Dokumente- Betrieb
A
Unterstützung von Entscheidungen für Betrieb und Instandhaltung im Nutzerkontext durch Berücksichtigung aller Erfahrungen im Team
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Wissensspeicher
- InstandhaltungAnpassungdes Anlagenmodells
Anlagenmodell
Gliederung
1 Einführung und Motivation
2 Gewinnung von Zustandsinformationen
3 Erfahrungsbasierte Methode zur Bestimmung von Abnutzungsvorräten
Seite 32© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
4 Anwendung
5 Nutzen und Ausblick
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Ermittlung von Abnutzungsvorräten in technischen Anlagen – Chancen und Risiken für den Anlagenbau durch die Gestaltung
einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie
105
Nutzen
Anlage
Hersteller
BetreiberEigen-tümer
� Ad-hoc- Zustandsinformationen zur Verbesserungder Planungsgrundlagen der Instandhaltung
� Mittelfristige Reduzierung der Lebenszykluskostendurch Ausnutzen von Abnutzungsvorräten, steigende OEE
� Reduzierung LCC, TCO
Seite 33© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
Service
� verbesserter Nachweis über Beanspruchungenund Instandhaltungsmaßnahmen (Lebenslaufakte)
� Verbesserung der Kommunikation imAnlagenmanagement
� Gewinnung und Sicherung von Anlagen-Know-How, Experten-Pool
Kontakt
Frank RyllDr.-Ing.
Geschäftsfeld Logistik-und Fabriksysteme
Sandtorstr. 2239106 MagdeburgTelefon +49 (0) 391 / 40 90-413Fax +49 (0) 391 / 40 90-93 413Mobil +49 (0) 162 1362376
Seite 34© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
yfrank.ryll@iff.fraunhofer.dewww.iff.fraunhofer.de
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Dr. Frank Ryll (Fraunhofer IFF)
106
Tina Haase Fraunhofer IFF »VR-gestütztes Training von Instandhaltungspersonal bei RWE«
Tina Haase geboren 1980 in Potsdam-Babelsberg
Titel Dipl.-Ing.
Funktion Wissenschaftliche Mitarbeiterin
in Firma Fraunhofer IFF
Werdegang 1999-2005 Studium der Computervisualistik an der Otto-von-Guericke- Universität Magdeburg
Seit 2005 Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF / Geschäftsfeld Virtuell Interaktives Training
7 VR-gestütztes Training von Fachkräften in der Instandhaltung bei RWE Tina Haase (Fraunhofer IFF)
Das Technik Center Primärtechnik der RWE ist auf die Montage, Inbetrieb-nahme und Instandhaltung von Hochspannungsbetriebsmitteln spezialisiert. Seit mehr als 30 Jahren werden in den Werkstätten und vor Ort in den Um-spannanlagen Leistungsschalter, Wandler, Trennschalter und Transformato-ren in den Spannungsebenen von 110 bis 380 kV instandgehalten. Für die Sicherung der Qualität der Arbeiten werden die Mitarbeiter regelmä-ßig intensiv und umfassend geschult. Die spezifischen Rahmenbedingungen im Umgang mit Hochspannungsbe-triebsmitteln führen zu zahlreichen Einschränkungen in der Gestaltung von Seminaren. Arbeiten an nicht freigeschalteten Betriebsmitteln sind für Schulungsszecke aus Sicherheitsgründen kaum möglich. Zudem sind die zu erlernenden funktionalen Abläufe und Zusammenhänge innerhalb der Be-triebsmittel in der Realität nicht zu beobachten, da sie im Millisekunden-Bereich ablaufen und für das menschliche Auge nicht zu erkennen sind. Die lange Betriebsdauer der Anlagen macht es zudem erforderlich, das Er-fahrungswissen der technischen Fachkräfte für das Unternehmen zu er-schließen und auch für künftige Generationen nutzbar zu machen. Diese Gründe waren ausschlaggebend für den Einsatz virtueller Technolo-gien in der Aus- und Weiterbildung. Die Betriebsmittel werden dazu in 3-D Szenarien visualisiert. Es werden funk-tionale Zusammenhänge, wie z.B. Bewegungsachsen, modelliert und ergän-zende Informationen am Modell hinterlegt. In enger Zusammenarbeit mit der RWE erfolgt dann die detaillierte Visualisierung von Montage-, Inbe-triebnahme- und Wartungsarbeiten. Bei der inhaltlichen Ausgestaltung wird neben den Handbüchern auch das Erfahrungswissen der bewährten Fach-kräfte herangezogen. Der Beitrag zeigt an einer Reihe von Beispielen die Realisierung und techni-sche Umsetzung VR-gestützter Visualisierungen im Bereich der Hochspan-nungsbetriebsmittel. Es werden Methoden der Visualisierung und didakti-schen Ausgestaltung sowie erste Ergebnisse aus dem praktischen Einsatz in der Schulung vorgestellt.
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
VR-gestütztes Training von Instandhaltungspersonal bei RWE
113
VR-gestütztes Training von Instandhaltungspersonalbei RWE und AREVA
Dipl.-Ing. Tina Haase
Magdeburg 17 Juni 2009Magdeburg, 17. Juni 2009
11. Industriearbeitskreis Kooperation im Anlagenbau
© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009 IFF
Gliederung
2. Anforderungen an Qualifizierung
1. Was sind VR-Technologien?
3. Potentiale virtueller Technologien
4 Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen
Seite 2© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
4. Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen
5. Einsatz und Kosten
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Tina Haase (Fraunhofer IFF)
112
Die Partner
• Fertigungsstätte für Hochspannungstechnik
• Kompetenzzentrum für Leistungsschalter bis 170 kV
• Lieferung von Schaltgeräten und Schaltanlagen in mehr
als 150 Länder weltweit
• Neubau eines 1.200 Quadratmeter großen Technical
Institutes in Regensburg (Fertigstellung November 2009)
Seite 3© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
Institutes in Regensburg (Fertigstellung November 2009)
• Schulung von Kunden weltweit und eigenem AREVA-
Personal
Die Partner
• Technik Center Primärtechnik, Wesel
• Montage, Demontage und Verladung aller Hochspannungs-
betriebsmittel
• Schulungen und Qualifizierungen für Service-Mitarbeiter
• Werkstatt für Schaltgeräte und Leistungstransformatoren
Seite 4© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
VR-gestütztes Training von Instandhaltungspersonal bei RWE
113
Gliederung
2. Anforderungen an Qualifizierung
1. Was sind VR-Technologien?
3. Potentiale virtueller Technologien
4 Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen
Seite 5© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
4. Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen
5. Einsatz und Kosten
Was sind virtuelle Technologien?
… komplexe Systeme effektiver, schneller und fehlerfrei zu entwickeln und zu konstruieren.
… Prozesse und Prozeduren in einer virtuellen Welt gefahrlos testen, erlernen und üben.
Virtuelle Technologien ermöglichen …
Seite 6© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
… das Verständnis für komplexe technische Informationen zu erhöhen und damit den Umgang zur erleichtern bzw. schneller zu erlernen.
… den Transfer technischen Wissens.
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Tina Haase (Fraunhofer IFF)
114
Gliederung
2. Anforderungen an Qualifizierung
1. Was sind VR-Technologien?
3. Potentiale virtueller Technologien
4 Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen
Seite 7© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
4. Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen
5. Einsatz und Kosten
Rahmenbedingungen für die Qualifizierung an Hochspannungsbetriebsmitteln
• Strikte Einhaltung der Sicherheitsregeln
• Keine Schulung an Betriebsmitteln während des Betriebes möglich
• Funktionen und Abläufe schwer zu erkennen, weil
• Im Inneren der Betriebsmittel
• Ablauf im Millisekunden-Bereich
• Fertigung der Geräte für den weltweiten Einsatz macht eine
Seite 8© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
weitgehend sprachunabhängige Qualifizierung notwendig
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
VR-gestütztes Training von Instandhaltungspersonal bei RWE
115
Anforderungen und Erwartungen an die Qualifizierung mit VR
• Lernen am Arbeitsprozess: Einüben von Arbeitsabläufen
• Arbeitsaufgaben selbständig planen und durchführen
• Informationen zu Bauteilen und -gruppen anschaulich darstellen
• Einzelfunktionen und komplexe Kinematiken im Betriebsmittel verständlich machen
• Zeitlich sehr schnell im Millisekunden-Bereich ablaufende Funktionen gestreckt aufzeigen
Seite 9© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
Funktionen gestreckt aufzeigen
• Die Mitarbeiter durch den Einsatz neuer Medientechnik für die Aus- und Weiterbildung motivieren
Gliederung
2. Anforderungen an Qualifizierung
1. Was sind VR-Technologien?
3. Potentiale virtueller Technologien
4 Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen
Seite 10© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
4. Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen
5. Einsatz und Kosten
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Tina Haase (Fraunhofer IFF)
116
Potentiale Virtuell Interaktiver Qualifizierung
Real:� Immer 100 % -
Reduzierung oft unmöglich
Komplexität
Virtuell:� < 100 % -
Reduzierung immer möglich
� Didaktische Reduktion komplexer Umgebungen
Seite 11© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
Potentiale Virtuell Interaktiver Qualifizierung
Real:� Immer 100 % -
Reduzierung oft unmöglich
Komplexität
Virtuell:� < 100 % -
Reduzierung immer möglich
� Didaktische Reduktion komplexer Umgebungen
Real:� Möglichkeiten zur
Einflussnahme stark begrenzt
Dynamik
Virtuell:� Prinzipiell
unbegrenzte Einflussnahme
� Anschaulichkeit durch Zeitraffung und –streckung
Seite 12© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
VR-gestütztes Training von Instandhaltungspersonal bei RWE
117
Potentiale Virtuell Interaktiver Qualifizierung
Real:� Immer 100 % -
Reduzierung oft unmöglich
Komplexität
Virtuell:� < 100 % -
Reduzierung immer möglich
� Didaktische Reduktion komplexer Umgebungen
Real:� Einflussnahme-
möglichkeitenstark begrenzt
Dynamik
Virtuell:� Prinzipiell
unbegrenzte Einflussnahme
� Anschaulichkeit durch Zeitraffung und –streckung
Transparenz
Seite 13© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
Real:� Abhängig von
Sichtbarkeit und Zugänglichkeit
Virtuell:� Zugänglichkeit
und Sichtbarkeit stufenlos erweiterbar
� Bessere Verständlichkeit und Anschaulichkeit
Potentiale Virtuell Interaktiver Qualifizierung
Real:� Immer 100 % -
Reduzierung oft unmöglich
Komplexität
Virtuell:� < 100 % -
Reduzierung immer möglich
� Didaktische Reduktion komplexer Umgebungen
Real:� Einflussnahme-
möglichkeitenstark begrenzt
Dynamik
Virtuell:� Prinzipiell
unbegrenzte Einflussnahme
� Anschaulichkeit durch Zeitraffung und –streckung
Transparenz Vernetztheit
Seite 14© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
Real:� Abhängig von
Sichtbarkeit und Zugänglichkeit
Virtuell:� Zugänglichkeit
und Sichtbarkeit stufenlos erweiterbar
� Bessere Verständlichkeit und Anschaulichkeit
Real:� Oft unanschaulich
und begrenzt beeinflussbar
Virtuell:� Vernetzungsgrad
beeinflussbar
� Gezielte Orientierung an Lernvoraussetzungen
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Tina Haase (Fraunhofer IFF)
118
Montage und Inbetriebnahme eines Leistungsschalters
• Visualisierung der Arbeitsschritte, basierend auf der vorgegebenen Betriebsanleitung des Herstellers
• Gezieltes Ansteuern von Arbeitsschritten oder sequentieller Durchlauf des gesamten Arbeitsprozesses
• Zuordnung von Dokumenten, Fotos und Videos
• Einbinden von Lernaufgaben
Seite 15© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
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Komponenten und Funktionsweise der Polsäule
• Zuordnung von Komponenten in 2-D und 3-D
• Sichtbarmachen verdeckter Komponenten
• Animation mechanischer Bewegungsabläufe
• Visualisierung zusätzlicher Parameter, z.B. Stromfluß, Gasdruck und -temperatur
• Interaktives Steuern der Abläufe über Schieberegler ermöglich die Exploration sehr schnell ablaufender
Seite 16© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
ermöglich die Exploration sehr schnell ablaufender Prozesse
• Freie Wahl der Sichtposition
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
VR-gestütztes Training von Instandhaltungspersonal bei RWE
119
Komponenten und Funktionsweise des Antriebes
• Interaktive Navigation in der Baugruppenstruktur• Hauptkomponente
• Teilkomponente
• Einzelteil
• Ausblenden verdeckender Bauteile
• Steuern der Bewegungsabläufe
• Erkennen mechanischer Zusammenhänge möglich
Seite 17© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
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• Erkennen mechanischer Zusammenhänge möglich
Lernerfolgskontrolle
• Verschiedene Methoden der Selbstlernkontrolle• Multiple Choice Tests• Zuordnungsaufgaben• Bestimmen von Reihenfolgen
• Ziel: Rückmeldung zum eigenen Wissensstand
Seite 18© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
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Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
Tina Haase (Fraunhofer IFF)
120
Gliederung
2. Anforderungen an Qualifizierung
1. Was sind VR-Technologien?
3. Potentiale virtueller Technologien
4 Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen
Seite 19© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
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4. Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen
5. Einsatz und Kosten
Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen I
1. Reales ModellArbeitsschritte:
• Besichtigung
• Fotoaufnahmen
• Videos
• Dokumentationen
Seite 20© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
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Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
VR-gestütztes Training von Instandhaltungspersonal bei RWE
121
Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen I
1. Reales Modell 2. 2-D-Zeichnung
Seite 21© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen I
1. Reales Modell 2. 2-D-Zeichnung
3 CAD M d ll
Seite 22© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
3. CAD-Modell
Unterstützung gängiger CAD-Formate:
• Pro/E• CATIA• SolidWorks• …
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Tina Haase (Fraunhofer IFF)
122
Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen I
1. Reales Modell 2. 2-D-Zeichnung
3 CAD M d ll4 VR M d ll
Seite 23© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
Michael SchenkFraunhofer IFFMagdeburg, 2009
3. CAD-Modell 4. VR-Modell
Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen II
• Beschreibung des Verhaltens der Maschine/Anlage
• Erstellung zusätzlicher Elemente der virtuellen Welt:
• Umgebung
• Werkzeuge
• Erstellen eines didaktischen Konzeptes für die Vermittlung der Lerninhalte
Seite 24© Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E. h.
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• Beschreiben von Aufgaben und Lösungen
• Gestaltung des Feedbacks an den Lerner
• Auswertung der Ergebnisse
• Integration in die Prozesse und die Organisation des Unternehmens
Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11
VR-gestütztes Training von Instandhaltungspersonal bei RWE
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Gliederung
2. Anforderungen an Qualifizierung
1. Was sind VR-Technologien?
3. Potentiale virtueller Technologien
4 Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen
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4. Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen
5. Einsatz und Kosten
Einsatz und Kosten• Als Wissensbasis für Servicekräfte
• Als Selbstlernanwendung auf dem Laptop
• Als Medium im Schulungseinsatz • Für Selbstlernphasen auf dem Laptop
• Für Präsentationen auf dem 3-D-Projektionssystem
• Aufwand in Abhängigkeit zur Komplexität: • ab 3 MannMonate
• Komplexität abhängig von
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Komplexität abhängig von• Objektbereich
• Qualität der Daten (2-D, 3-D)
• Umfang und Qualität vorhandener Dokumentationen und Unterlagen
• Festlegung der Lernziele und Nutzergruppen
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• Kopplung virtuell-interaktiver 3D-Szenarien mit animierten Schaltbildern und 2D-Diagramme
• Integrieren von Lernaufgaben• Auswahl benötigter Werkzeuge
• Identifizieren und Planen notwendiger Arbeitsschritte
• Interaktives Durchführen der Arbeitsschritte
• Kontrollieren der durchgeführten Aufgaben
AusblickAusblickAusblick
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• Visualisierung weiterer Hochspannungsbetriebsmittel, z.B.• Inspektion eines Transformator
• Arbeiten unter Spannung – Sperren eines Zählers
• Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten an Leistungsschaltern
Kontakt
Virtual Development and Training Center VDTC des Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und –automatisierung IFFSandtorstr. 2239106 Magdeburg
Geschäftsfeld
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GeschäftsfeldVirtuell Interaktives Training
Dipl.-Ing. Tina HaaseTel. + 49 391 - 4090 162Fax + 49 391 - 4090 115email tina.haase@iff.fraunhofer.de
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Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit!
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Tina Haase (Fraunhofer IFF)
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Dr. Hans Förster Ingenieurbüro Dr.-Ing. H. Förster Magdeburg »Effizienzsprung für die dezentrale Energieerzeugung mit BHKW durch totale Nutzung aller anfallenden Wärmen zur Kälteerzeugung«
Dr. Hans Förster
Titel Dr.-Ing.
Funktion Inhaber
in Firma Ingenieurbüro Dr.-Ing. H. Förster Magdeburg
Werdegang Studium Maschinenbau TH Dresden
wiss. Assistent TH Dresden
bis 1964 Projektant für Chemieanlagen IZ Böhlen
1964 – 1990 Abt. Leiter Projektierung SKL Magdeburg später Gruppenleiter
1980 Promotion Dr.-Ing. vorgelegt TH OvG Magdeburg
seit 1990 freier Ingenieur
8 Effizienzsprung für die dezentrale Energieerzeugung mit BHKW durch totale Nutzung aller anfallenden Wärmen zur Kälteerzeugung Dr.-Ing. Hans Förster (Ingenieurbüro Dr.-Ing. H. Förster Magdeburg)
Beschreibung der Ausgangslage Blockheizkraftwerke (BHKW) erzeugen elektrische Energie und Wärme durch anfallende Rauchgase bei ca. 425°C sowie Motorwärme, die mit 90°C-Wasser zur Verfügung steht und auf 70°C zurückgekühlt werden muss. Aus dem Rauchgas lassen sich Wärmeströme über 100°C gewinnen, die im Gewerbebereich vielseitig nutzbar sind. Wärmeströme zwischen 90°C und 70°C sind zur Zeit nur als Heizwärme oder zur Erzeugung von Klimakälte mit LiBr-Wasser-Absorptionskälteanlagen verwertbar. Klimakälte ist für die häu-fig in der Landwirtschaft arbeitenden BHKW nur bedingt einsetzbar. Absorp-tionskälteanlagen mit dem Arbeitsstoffpaar Ammoniak-Wasser eignen sich zur Erzeugung von Kälte zwischen 0°C und –30°C. Dabei sind aber Wärmen zwischen 90°C und 70°C derzeit nicht nutzbar. Das Problem besteht weltweit. Würde es gelöst, dann wäre das ein enormer Fortschritt für die Kraft-Wärme-Kopplung also für die Energieeffizienz im ei-genen Land und besonders auch in Entwicklungsländern. Das würde für den Anlagen- und Apparatebau in Sachsen-Anhalt Umsätze und Arbeitsplätze schaffen. Contractoren hätten ein breites Betätigungsfeld und könnten sich in der Folge der Errichtung von dezentralen Energieerzeugungsanlagen mit dem Bau von Kühlhäusern anschließen. Die Kühlhausbetreiber sind durch enorm gestiegene Strompreise an der Grenze der Wirtschaftlichkeit ihrer Kompressionskälteanlagen angelangt. Durch Absorptionskälte unter Nutzung der Motorwärme könnten Kühlhäu-ser mit denkbar niedrigen Betriebskosten arbeiten, wenn das Problem lösbar wäre. Das Problem ist lösbar. Es sind aber zwei Dinge gleichzeitig erforder-lich: � Es ist ein technisches Problem zu lösen. � Die neuen Kühlhauskapazitäten sind örtlich den BHKW-Anlagen zuzuord- nen, wobei die Kühlhäuser den BHKW-Standorten oder die BHKW den Kühlhausstandorten folgen müssen. Wenn Biogaserzeugungsanlagen errichtet werden, dann ist der Standort zumeist im ländlichen Bereich gegeben und dann ist dort auch ein Kühlbe-
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trieb sinnvoll. Die Kälteerzeugung ist in der Energieeffizienz der Erzeugung von elektrischer Energie weit überlegen, zumal mit Wärmen zwischen 70°C und 90°C die Energieeffizienz für die Stromerzeugung besonders ineffektiv ist. Neues Absorptionskälteverfahren zur Nutzung der Gesamtwärme eines BHKW Eine einfache Absorptionskälteanlage für das Arbeitsstoffpaar Ammoniak-Wasser enthält die in Bild 1, dargestellten Komponenten bzw. Verfahrens-schritte.
Bild 1: Einstufiger Absorptionskälteprozess Der Kälteteil besteht aus dem Verdampfer V, dem Kältemittelsammler KS, dem Nachkühler NK und dem Entgaser E. Dieser Teil bleibt bei einer Modifi-kation des Verfahrens ungeändert. Der Lösungsteil der Anlage zur thermischen Rückverdichtung, der im Ver-dampfer erzeugten Dämpfe, besteht bei einer einstufigen Absorptionskälte-anlage aus dem Absorber A, der Lösungspumpe P, dem Dampfkonzentrierer DK, dem Temperaturwechsler TW für die Wärmeübertragung zwischen ar-mer und reicher Lösung und den Desorbereinheiten D1, D2. Der Dampf wird im Absorber A aufgesaugt durch arme Lösung. Die Ammoniakkonzentration ändert sich. Aus der armen Lösung entsteht durch Aufnahme von Ammoni-ak die reiche Lösung, d.h. die an Ammoniak reiche Lösung, die durch die Lö-sungspumpe P auf Desorptionsdruck gebracht wird. Im Desorber D1, D2 wird Ammoniakdampf bei hohem Druck freigesetzt (ausgetrieben) und im
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Dampfkonzentrierer durch Stoffaustausch in einer gekühlten Sprudelschicht auf hohe Ammoniakkonzentration gebracht. Der Dampfkonzentrierer ist ei-ne erprobte Innovation von IFM und ersetzt einen stehenden Rektifikator mit äußerer Wärmeabfuhr und Rücklaufpumpe. Der beschriebene Verfahrensverlauf lässt sich darstellen im Nesselmann-lgp/-1/T-Diagramm. Nesselmann [1, 2, 3] hatte herausgefunden, dass die Linien konstanter Konzentration auf einer Gerade liegen, wenn man den Druck lo-garithmisch über der negativen, reziproken Temperaturskala aufträgt. Man kann damit die Vorgänge im Lösungsteil einer Absorptionskälteanlage bei der thermischen Verdichtung anschaulich darstellen. Im Bild 2 ist ein Beispiel eines thermischen Verdichters dargestellt. Die Vor-gänge im Wärmeübertrager verlaufen bei konstanter Konzentration , also parallel zu den eingetragenen Konzentrationslinien. Die Absorption und die Desorption verlaufen isobar mit sich verändernder Konzentration und bilden sich im Nesselmann-Diagramm als horizontale Linien ab.
Bild 2: Beispiel eines thermischen Verdichters
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Man kann aus Bild 2 entnehmen, dass das Konzentrations- und das Tempe-raturintervall bei Absorption bzw. Desorption relativ klein ist. Das bedeutet, dass auch die Auskühlung des Wärmeträgers zu klein ist, um Wärmeange-bote durch eine hohe Auskühlung gut zu nutzen. Wenn man Kälte auch bei einer 2. höheren Verdampfungstemperatur nut-zen kann, lassen sich bekanntlich erhebliche Verbesserungen der Ausküh-lung des Wärmeträgers durch Nachsättigen der reichen Lösung aus dem Niederdruckabsorber in einem 2. bei höherem Druck der 2. Verdampfungs-temperatur arbeitenden Absorber erreichen (Bild 3). Das Temperaturintervall im Desorber erweitert sich beträchtlich, weil die Desorptionsanfangstempe-ratur reduziert wird. Die Auskühlung des Wärmeträgers verbessert sich ent-sprechend, reicht aber noch nicht, um auch die Motorwärme eines BHKW zwischen 90 und 70°C nutzen zu können. Außerdem kann auch nicht vo-rausgesetzt werden, dass ein 2. Kälteverbraucher bei höherer Verdamp-fungstemperatur zur Verfügung steht.
Bild 3: thermischer Verdichter mit 2 Absorbern
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Bild 4: Modifikation des Verdichters Die gewünschte hohe Auskühlung des Wärmeträgers mit einer Verdamp-fungsstufe erhält man durch die in Bild 4 dargestellte Modifikation. Die Drücke im Absorber und Desorber entsprechen denen des Beispiels nach Bild 2. Der Zwischendruck im 2. Absorber ist identisch mit dem Zwischen-druck im Prozess mit einer 2. Verdampfungsstufe nach Bild 3. Der Ammoni-akdampf für die 2. Absorptionsstufe wird aber nicht durch einen 2. Ver-dampfer, sondern durch einen 2. Desorber für reiche Lösung bei einem Zwischendruck erzeugt. Es treten dann folgende neue Effekte ein, die diesen Prozess so attraktiv machen: � Extrem große Auskühlung des Wärmeträgers (WT), weil außer der 2. Ab- sorptionsstufe auch die 2. Desorptionsstufe zum Anwachsen des verfüg- baren Temperaturintervalls führt. Begründet ist das damit, dass die De- sorption im Mitteldruckdesorber bei einem sehr niedrigen Temperatur ni- veau erfolgt, so dass die Auskühlung des Wärmeträgers nach dem Hoch- druckdesorber im Mitteldruckdesorber fortgesetzt werden kann. Die ge-
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suchte hohe Auskühlung des WT wird Realität. Die Motorwärme kann im Mitteldruckdesorber, also am kalten Prozessende der Desorption, eingekoppelt werden. � Es wird zusätzlich arme Lösung im Mitteldruckdesorber produziert, die Arbeits- bzw. Kältemitteldämpfe bei niedrigem Druck im Niederdruckab- sorber absorbiert, d.h. die Kapazität der Absorption nimmt zu. � Der Bereich der Konzentration der Lösung im Hochdruckdesorber vergrö- ßert sich und verlagert sich im Mittel in Richtung höherer Ammoniakkon- zentration � Die zu fördernde Menge der superreichen Lösung, das Resorbat, die im 2. Absorber, dem Resorber produziert wird, ist wesentlich kleiner als beim Grundprozess nach Bild 2. Der Energieaufwand an elektrischer Energie zur Rückverdichtung der Dämpfe im Kreisprozess nimmt ab. Interessant ist, dass es in der Darstellung im Nesselmann-lgp/-1/T-Diagramm ohne Bedeutung ist, ob der Dampf, der im Resorber verflüssigt wird, von ei-nem Verdampfer oder von einem Desorber zur Verfügung gestellt wird. Zwar ist der Vorgang der Desorption bei mittlerem Druck im Nesselmann-Diagramm darstellbar, aber die Vorgänge, bei denen Dämpfe allein auftre-ten, sind in diesem Diagramm nicht sichtbar. Es werden nur Vorgänge mit flüssigen Lösungen verschiedener Konzentrationen oder reinen Komponen-ten abgebildet. Die Gestaltung von Sorptionskreisprozessen bezieht sich ge-rade auf die flüssige Phase von Lösungen. Das Diagramm von Nesselmann erweist sich für die Gestaltung der „thermischen Verdichter“1 als eine sehr anschauliche Hilfe. Neuerdings findet man für das Nesselmann-Diagramm auch den Namen Raoult-Diagramm. Der Unterschied besteht darin, dass von Raoult auch Gleichgewichtskonzentrationen der Dämpfe mit eingetragen sind, wie das von Merkel in seinem h, �-Diagramm bereits in den 30er Jah-ren des 20. Jahrhunderts vorweggenommen wurde. Die eigentliche Leistung der Darstellung gebührt Nesselmann.
1 nach Merkel [4] geprägter Begriff für den Lösungsteil von Sorptionskreis-prozessen
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Vereinfachtes Verfahren und Beschreibung der Absorptionskälteanlage mit Mitteldruckteil Zum besseren Verständnis wird der Lösungsteil der einfachen Absorptions-kälteanlage unter dem Begriff „thermischer Verdichter“ zusammengefasst und durch Symbolisierung vereinfacht (Bild 5 [6])
Bild 5: AKA mit großer Auskühlung des Wärmeträgers Eine einfache, einstufige Absorptionskälteanlage mit dem Arbeitsstoffpaar Ammoniak-Wasser stellt sich dann – wie im Bild 6 gezeigt – sehr übersicht-lich dar.
Bild 6: einfache, einstufige Absorptionskälteanlage mit dem Arbeitsstoffpaar Ammoniak-Wasser Um von diesem Verfahren zur Absorptionskälteanlage mit großer Ausküh-lung zu gelangen, wird die reiche Lösung aus dem Absorber A mithilfe der Lösungspumpe LP nicht mehr zum Temperaturwechsler TW bzw. TW 1 ge-
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fördert, sondern geregelt aufgeteilt auf einen Teilstrom 1, der zum Resorber R als Absorptionsmittel geleitet wird und einen Teilstrom 2, der zur Desorp-tion im Mitteldruckdesorber DM geleitet wird. Die Aufteilung der reichen Lö-sung erfolgt nach Maßgabe des Druckes im Mitteldruckdesorber DM bzw. im Resorber R. Die Menge des desorbierten Ammoniaks und des absorbier-ten Dampfes müssen beim gewünschten Mitteldruck im Gleichgewicht ste-hen. Damit ist eine klare Führungsgröße gegeben und ein stabiler Betrieb möglich. Bei mäßig großen Leistungen können Mitteldruckdesorber und Resorber in eine gemeinsame Druckhülle eingebracht werden (Bild 7).
Bild 7: Mitteldruckdesorber und Resorber in einer gemeinsamen Druckhülle
Bild 8: AKA mit hoher Auskühlung nach Patent DE 10 2004 056 484 A 1
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Das neue Verfahren ist in Bild 8 dargestellt. Die im Mitteldruckdesorber DM produzierte arme Lösung geht getrennt zur armen Lösung des Hochdruck-desorbers D zum Absorber A zurück. Das Resorbat wird über die Resorbatpumpe RP zum Temperaturwechsler der Hochdruckstufe TW 1 und von dort zum Desorber D gefördert. Die konzentrierten Kältemitteldämpfe werden vom Dampfkonzentrierer DK zur Verflüssigung in den Kondensator geleitet. Der Kälteteil entspricht dann dem nach Bild 1. Zur Vereinfachung wurde der Entgaser im Bild 8 nicht dar-gestellt. Damit ist der im Bild 4 dargestellte thermische Verdichter im Zu-sammenhang mit der Kälteerzeugung verfahrenstechnisch geklärt. Der Pro-zess arbeitet mit dem gleichen Arbeitsstoffpaar einschließlich Korrosionsinhibitor, wie das vom klassischen Absorptionskälteprozess be-kannt ist. Die Erweiterung des Arbeitsstoffpaares zu einem Dreistoffgemisch ist überflüssig, weil allein durch die Verfahrensführung enorm große Kon-zentrations- und Temperaturintervalle erreicht werden, die das Experimentie-ren mit neuen Stoffen überflüssig machen. Damit kann der Bau von Absorp-tionskälteanlagen mit großer Auskühlung des Wärmeträgers sofort und ohne Risiko begonnen werden. Anwendungen und Chancen für eine perfekte Kraft-Wärme-Kopplung Die eingehend zu diesem Beitrag geschilderte Situation unvollkommener Kraft-Wärme-Kopplung kann durch die Entwicklung des neuen modifizier-ten Verfahrens der Absorptionskältetechnik schnell überwunden werden. Diese neue Verfahrensführung begründet eine neue Generation von Absorp-tionskälteanlagen, die in der Energiewirtschaft zur Perfektionierung der Kraft-Wärme-Kopplung führt. Auf der Basis dieser patentierten Innovation eröffnen sich große Chancen für den Anlagen- und Apparatebau in Sach-sen-Anhalt, wenn die Wirtschaftspolitik des Landes diese Entwicklung orga-nisatorisch und finanziell aktiv flankiert. Es hat sich gezeigt, dass die Herstel-ler von Motoren und BHKW zwar von Kraft-Wärme-Kopplung sprechen aber selbst keine Aktivitäten und Unterstützung zur Nutzung der von ihren Moto-ren produzierten Begleitwärme anbieten. Die Beschränkung der Motoren-hersteller auf ihr Kerngeschäft ist schädlich für die Optimierung des Gesamt-systems der dezentralen Energieerzeugung und nicht geeignet, die KWK zu fördern.
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Interesse sollte dagegen gefunden werden bei Konzernen mit Energiecon-tracting als Partner und Investor. Diese sollten eine fördernde Rolle über-nehmen können. Für Energiecontractoren ergeben sich durch die enorme Energieeffizienz solcher Systeme gute Gewinnchancen, auch unter Mitwir-kung von Unternehmen für die Errichtung von Kühlhäusern. AKA, die auch die Motorwärme von BHKW nutzen, sind für die Energiever-sorgung von Brauereien von größtem Interesse. Hier bestünde zusätzlich die Möglichkeit, die diskontinuierlich anfallende Brüdenwärme bei der Desorp-tion der Ammoniakdämpfe der AKA mit einzukoppeln. Als Ausgangsener-gieträger einer Biogaserzeugung in Brauereien kommen hauptsächlich die anfallenden Treber in Betracht. Weitere Biogrundstoffe aus der Region können zugemischt werden. Um die neue Generation von Absorptionskälteanlagen kostengünstig ferti-gen zu können, muss gesichert werden, dass alle technisch notwendigen In-novationen, wie der Entgaser und der Dampfkonzentrierer, Bestandteil der AKA sind und die Anlagen in grober Stufung, nach der Leistung gängiger BHKW, beginnend mit 300 kW elektrisch, bis zum MW-Bereich für Brauerei-en, als Wiederholprojekt gefertigt werden können. Für Anlagen im kW-Bereich bedeutet das, dass Kompaktanlagen in der Werkstatt, fertig verrohrt, verkabelt und isoliert werden. Für Anlagen im MW-Bereich müssen vorgefertigte und geprüfte Module in der Werkstatt hergestellt werden, die auf der Baustelle zusammenmontiert werden. Bezüg-lich der Leistungsstufung müssen Bedarfsanalysen durch Kundenbefragun-gen durchgeführt werden. Mit der Einführung einer derart perfekten Form der Kraft-Wärme-Kopplung ist es möglich, die Energieeffizienz drastisch zu erhöhen, den CO2-Ausstoß in die Atmosphäre zu reduzieren und die von staatlicher Seite eingegange-nen Verpflichtungen zu den Klimaschutzzielen bis 2020 anteilig zu erfüllen. Durch Standardisierung und Vorfertigung in der Werkstatt kann das auch mit vertretbaren, marktfähigen Kosten und in kurzen Fristen gesichert wer-den.
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Literaturverzeichnis [ 1 ] Nesselmann, K.: Die logarithmische und die reziproke Temperaturskala wiss. Veröff. Siemens –Konz. Bd XII (1933) H. 2, S. 89 [ 2 ] Nesselmann, K.: Z. ges. Kälteindustrie 41 (1934), S. 73 [ 3 ] Nesselmann, K.: Angewandte Thermodynamik Springer Verlag (1950), Kapitel Thermodynamik der Gemische, Das Lösungs-feld [ 4 ] Merkel, F.: Zweistoffgemische in der Dampftechnik Z. VDI, Bd 72 (1928) 4, S. 109-115 [ 5 ] Merkel, F.: Die Berechnung der Absorptionskältemaschine, Z. ges. Kälteindustrie 35 Jg. (1928) 7, S. 130-134; 8, S. 154-158 [ 6 ] Förster, H.; Schmidt, K.P.: Kreisprozesse für die maximale Nutzung von Wärmeangeboten im Temperaturbereich von 80 bis 250°C in Industrie, Geothermie und Solarwirtschaft VDI-Berichte 1924 (2006) S. 289
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Arbeitsberichte des Industriearbeitskreises »Kooperation im Anlagenbau«
Der Industriearbeitskreis »Kooperation im Anlagenbau« ist Podium und Stammtisch für offene, vielfältige und auch kontroverse Diskussionen um aktuelle Themen im Anlagenbau. Die Treffen finden halbjährlich, im Juni und November jedes Jahres, an unterschiedlichen Orten, in ganz Deutschland verteilt, statt. In den Arbeitsberichten werden sowohl die in den Industriearbeitskreisen vorgestellten Beiträge als auch die Ergebnisse der Diskussionen dokumentiert. Des Weiteren enthalten die Arbeitsberichte teilweise wissenschaftliche Abhandlungen zum jeweiligen Thema des Arbeitskreises.
Arbeitsbericht Nr. 1 (2004) »Kooperation im Anlagenbau«
Arbeitsbericht Nr. 2 (2005) »Best Practice Kooperationsverbünde«
Arbeitsbericht Nr. 3/4 (2006) »Branchenleistungsverzeichnis und Kundenmanagement im Anlagenbau«
Arbeitsbericht Nr. 5 (2006) »Angewandtes Wissensmanagement im Anlagenbau«
Arbeitsbericht Nr. 6 (2006) »Technologieinnovationen im Anlagenbau«
Arbeitsbericht Nr. 7 (2007) »Investitionsvorhaben und neue gesetzliche Anforderungen im Anlagenbau«
Arbeitsbericht Nr. 8 (2008) »Projektmanagement im Anlagenbau«
Arbeitsbericht Nr. 9 (2008) »Innovative Lösungen zur Auftrags-abwicklung im Anlagenbau«
Arbeitsbericht Nr. 10 (2008) »Energieeffizienz und erneuerbare Energien – Herausforderungen für den Anlagenbau«
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