Dr.-Ing. Bernhard Leidinger:„Zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung: Der pl enum Ansatz“

Vortrag auf der VGB-Fachtagung„Dampferzeuger, Industrie- und Heizkraftwerke 2010“

am 1. September in Hannover

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenZuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung:Kostensenkung bei erhöhter Verfügbarkeit

• Bei der zuverlässigkeitsorientierten Instandhaltung handelt es sich um eine Methodik zur systematischen Re-Fokussierung des Instandhaltungsaufwands.

• Risiko- und Bottleneck-Anlagen werden nach Neuausrichtung intensiver Instand gehalten als zuvor. Bei Anlagen, die nicht zu dieser Kategorie gehören, wird der Aufwand deutlich reduziert.

• In Summe ergeben sich hierdurch deutliche Kosteneinsparungen gegenüber der Ausgangssituation bei gleichzeitig höherer Verfügbarkeit.

• Die meisten Unternehmen haben die ersten Schritte zur Implementierung der zuverlässigkeits-orientierten Instandhaltung vollzogen.

• Aufgrund methodischer Barrieren wird jedoch in den meisten Fällen weder das Maximum an Ein-sparungen noch der beabsichtigte Gewinn an Zuverlässigkeit in der erwarteten Höhe erreicht.

Die Weiterentwicklung der Instandhaltungsstrategie birgt hohe Potenziale

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenInstandhaltung zwischen Vergoldungsvorwurf und Versagensnachweis durch Betriebsausfälle

Das Instandhaltungsmanagement steht grundsätzlich stets entweder unter dem Vorwurf, durch Vergol-dungsmentalität zu hohe Mittel zu verbrauchen und/ oder dem Vorwurf zu geringe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit erreicht zu haben. Die Forderung lautet, mit weniger Mittelaufwand mehr zu erreichen!

Fragetyp 1:

Wie kann ich ohne Erhöhung der Instandhaltungskosten die

Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit meiner Anlagen

steigern?

Fragetyp 2:

Wie kann ich ohne Verlust an Zuverlässigkeit und

Verfügbarkeit meiner Anlagen die Instandhaltungskosten

senken?

Fragetyp 3:

Wie kann ich den Instandhaltungsaufwand meiner Anla gen an die energiewirtschaftlich geforderte Zuverlässigkeit un d Verfügbarkeit anpassen?

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenZuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung unterschiedlich weit umgesetzt

Anwendung analytischer Risikobewertungsme-thoden – meist halb quantitativ und basierend auf der Bewertung der technischen Degradation von Teilsystemen der Anlage

Fortgeschritten

Verwendung von In-standhaltungspriorisie-rungswerkzeugen, diedie Auswirkungen der Maßnahmen auf den technischen Zustand von Teilsystemen der Anlage abbilden

Weiterentwickelt

Analyse des Beitrags von Elementen auf die Verfügbarkeit der Gesamtanlage mit dem Ziel Einsparungen zu erwirken und gleichzeitig die Zuverlässigkeit zu steigern

ZukunftsweisendStandard

Viele Unternehmen füh-ren ihre Instandhaltung auf Basis von Hersteller-empfehlungen und eige-nen Erfahrungen durch und intensivieren den Aufwand in kritischen Bereichen

Steigender Umsetzungsgrad derzuverlässigkeitsorientierten Instandhaltung

In sehr vielen Unternehmen wurde die zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung bereits ansatzweise implementiert. In den meisten Fällen fehlt jedoch die Methodik, noch größere Erfolge bei der Senkung der Instandhaltungskosten sowie bei der Steigerung der Anlagennutzbarkeit zu erzielen.

Weitere Potenziale können erschlossen werden

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenTypische Vorgehensweise:Nur begrenzter Einfluss auf die Kostensituation

TechnischerInstand-

haltungsplanAnlage xyz

Unter-nehmensweiterWirtschaftplanInstandhaltung

Frühere/erwarteteEreignisse

Instand-haltungs-prioritäten

Budgetsin Gesamt-

Planung

Strate-gischeZiele

Risiko-reduktions-strategie

UnternehmenssichtweiseAnlagensichtweise

Basis für Entscheidungen

Anlagensichtweise

Die Weiterentwicklung derInstandhaltungsstrategie be-trifft nur Revisionen undProjekte. Sie basiert auf derBewertung von „Abnutzun-gen“, enthält jedoch keineZuverlässigkeitsprognose

Das „Tagesgeschäft“ derInstandhaltung wird beivielen Unternehmen nurbei Budgetverknappungund dann nur im Rahmenvon Priorisierung in Fragegestellt

Begrenzungen

Die typische Vorgehensweise basiert auf erlittenen Schadenerfahrungen: die Eintrittswahrscheinlichkeit von Ereignissen, die früher Betriebsunterbrechungen zur Folge gehabt haben, wird durch Intensivierung der Vorsorge verringert. Mögliche Streichungen anderer Maßnahmen erfolgt nur auf Budgetdruck.

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenVergleich mit den Besten zeigt große Potenziale zur Weiterentwicklung

� Systematische „bottom up“Entscheidung, basierend auf den Risiko- und Engpass-einfluss von Elementen

� Chance, den Aufwand anzupassen

Zukunftsweisend

� Systematische „top down“Vorgehensweise, basierend auf der Analyse der erwarteten Abnutzung von Teilsystemen

� Geringe Chancen, den Aufwand zu reduzieren

Typische Vorgehensweise

Grad der Umsetzung der vorbeugenden Instandhaltung

Ereignis-basiert

Bet

riebs

kost

en in

kl. v

orbe

ugen

der

Inst

andh

altu

ng, S

chad

enre

para

tur

und

Bet

riebs

ausf

allk

oste

n

„Top down“, definierte Kombination von Maßnahmen

in Abhängigkeit der Erfahrungen, prognostizierter Abnutzung und Priorisierung

ErreichbaresMinimum der Betriebskosten

Zeit-basiert

Zu-stands-basiert

Grad der Umsetzung der vorbeugenden Instandhaltung

Ereignis-basiert

„Bottom up“, definierte Kombination von Maßnahmen

zur Erreichung desKostenminimums

ErreichbaresMinimum derBetriebskosten

Zeit-basiert

Zu-stands-basiert

Zu-verlässigkeits-

basiert

Bet

riebs

kost

en in

kl. v

orbe

ugen

der

Inst

andh

altu

ng, S

chad

enre

para

tur

und

Bet

riebs

ausf

allk

oste

n

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenStrukturierter Ansatz bietet Möglichkeit zur evolutionären Selbstzentrierung

ErfahrungenIH-An-forderung

IH-An-forderung

IH-An-forderung

Priorisierung

Abnutzungs-erwartung

…Zentrale

Budgetfreigabe

Geplante Stillstände

Instandhaltungsplan

Block 1

Block 2

Block 3

PriorisierungInstandhalt-

ungsstrategieErsatzteil-strategie

…

Klassifizierung nach Risiko/ Engpassanlagen und anderen

Ganzheitliche Strategie

Instand-haltungs-

plan

Block 1

Block 2

Block 3

Zukunftsweisend

Typische Vorgehensweise

� Individueller Ansatz je Anlage

� Flottenabgleich nur im Priorisierungsprozess

� Geringer Nutzen des Feedbacks

� Gemeinsame Planung aller IH-Maßnahmen

� Integrierter Ansatz in einem Schritt

� Datenbasis für Weiterentwicklung

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenWeiterentwicklung der Instandhaltungsstrategie stiftet großen Nutzen

…die Umwidmung der Instandhal-tungsbudgets von Gebieten mit ge-ringem Einfluss auf kritische Risiko-und Eng-passbereiche

…die Berücksich-tigung individueller Anlagencharakte-ristika (wie Brenn-stoffe, Größe/ Ka-pazität sowie bis-heriger und geplanter Einsatz)

…die Betrachtung der Anforderungen von speziellen Bauelementen bezüglich Risiko-und Engpass-auswirkung auf das System

…die Sicherstellung einer unterneh-mensweit einheit-lichen Vorgehens-weise, die Ver-gleiche zwischen Anlagen zulässt

…die Unterstützung durch eine technische Wissensdatenbank mit Erfahrungen aus Schadensfällen und durchgeführten Maßnahmen

Die Implementierung führt zu einer systematischen R eduktion des Instandhaltunsgbudgetsohne die Zuverlässigkeit zu gefährden. Das Ergebnis verbessert sich durch …

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenProjektbeispiel

Das klingt ja theoretisch alles ganz schön,

aber wie soll das gehen?

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenTypische Aufgabenstellung

� SWXY betreibt die Heizkraftwerke A und B an zwei Standorten im Stadtgebiet

� Die Instandhaltung er-folgt mit ca. 50 eigenen Mitarbeitern sowie mit Fremdfirmen

� Im Benchmarkingver-gleich mit anderen kom-munalen Versorgern ist SWXY gut positioniert

� Dennoch besteht Interesse an Weiterent-wicklung von Strategie und Steuerung

� Bisher überwiegend Orientierung an Zuver-lässigkeit, Verfügbar-keit und Lebensdauer

� Zukünftig bewusste selektive Akzeptanz von Bauteilversagen beabsichtigt

� Orientierung der In-standhaltungsstrategiean Wahrscheinlichkei-ten und Auswirkungen

� Umsetzung der Weiter-entwicklung gemein-sam mit den internen Mitarbeitern

Ausgangssituation

Risikoorientierte Instandhaltung

1. Risikoidentifikation

2. Risikobewertung

3. Risikostrategie

4. Risikohandhabung

5. Risikocontrolling

Erstellung Methodik und Aufbau ei-ner Systematik zur Weiterentwick-lung des Instandhaltungsmanage-

ments für Kraftwerke

Randbedingungen

Stadtwerke XY (nachfolgend SWXY) beabsichtigt, das Instandhaltungsmanagement für Kraftwerke weiter zu entwickeln. Statt der „Zuverlässigkeitsorientierten Instandhaltung“ hat man den Begriff der „Risikoorientierten Instandhaltung“ (was auch besser ist) gewählt.

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenOrientierung Instandhaltungsmanagement am klassischen Risikomanagementprozess

Der standardisierte Risikomanagementprozess sieht eine wiederkehrende Identifikation und Bewertung von Risiken, gefolgt von Strategieerstellung und Handhabung der Risiken sowie der möglichen Auswirkungen vor. Dieser Prozess wird durch ein Risikocontrolling unterlegt.

Risiko-management-

prozess

Risikocontrolling

Risikohandhabung

Risikostrategie

Risikobewertung

Risikoidentifikation

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenSchritt 1 im Risikomanagementprozess: Risikoidentifikation

Zur Risikoidentifikation werden die zu betrachtenden Anlagen auf Basis des KKS-Systems analysiert. Da die Struktur zu den unteren Ebenen hin immer umfangreicher wird, wird herausgearbeitet, wie weit die Betrachtungstiefe erfolgen muss.

Risikoidentifikation anhand KKS-Struktur

Risiko-management-

prozess

Risikocontrolling

Risikohandhabung

Risikostrategie

Risikobewertung

Risikoidentifikation

Hauptmaschinensatz

GeneratorTurbine

Umleit-Station

Elektrische Steuer-/ Regel-/ Schutz-organe

nicht elekt. Steuer-/Regel-/ Schutz-organe

Sperr-/ Heiz-

Kühldampf-system

Schmier-medium-

versorgung

Wellen-dreh-

einrichtung

Evaku-ierung

Konden-sations-anlage

LagerungND

TurbineMD

Turbine

Gehäuse Läufer Ventile

Aussen-gehäuse

Innen-gehäuse

Leitbe-schaufelung …

Lauf-beschaufelung

Welle

…

FD-Stellventile

FD-SS-Ventile

MAA MAB MAC MAD MAG MAJ MAK MAN MAV MAW MAX MAYHD

Turbine

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenTypische Projektergebnisse:Beispiel für Priorisierung von Anlagenbereichen

Die Identifikation der Risiko- und Engpassanlagen erfolgt top-down unter Nutzung der KKS Struktur. Aggregate, die nicht als kritisch eingestuft werden, brauchen nicht mehr auf Elementebene analysiert werden.

GAVO/LUVO/Frischlüfter/Saugzug

Turbine

Generator/Trafo

Armaturen/Umleitstation

Brennstoffversorgung

Kondensat-/Speisewassersystem

Kesseldruckkörper/ Dampfleitungen

Sonstige elektrische Teilsysteme

Leittechnik

Beispielanlage

Summe

1

5

8

10

2

5

8

15

9

Betroffene Aggregate Betroffene Elemente

870

2.8671)

42

187

184

26

32

65

108

63

1) mehrheitlich den anderen Systemen zugeordnet

Beispiel

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenSchritt 2 im Risikomanagementprozess: Risikobewertung

Die Bewertung der identifizierten Risiken erfolgt anhand einer Risikomatrix. Hier werden Ereignisaus-wirkungen über deren Eintrittswahrscheinlichkeit aufgetragen (bzw. auch umgekehrt). Die systema-tische Bewertung dient als Grundlage für die Risikostrategie.

Risikomatrix

Risiko-management-

prozess

Risikocontrolling

Risikohandhabung

Risikostrategie

Risikobewertung

Risikoidentifikation Ereignis-auswirkung

Eintrittswahrscheinlichkeit

Ereignisauswirkungen:

• Direkte Schadenhöhe

• Technische Folgeschäden

• Betriebsunterbrechung

Eintrittswahrscheinlichkeiten:

• unterjährig

• im Intervall zwischen Revisionen

• darüber hinaus

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenTypische Projektergebnisse:Alternative Risikobewertung durch Engpassanalyse

Die Engpassanalyse dient der Risikobewertung bezüglich möglicher Blockausfälle. Sie erfolgt gemein-sam mit den Mitarbeitern des Kundenunternehmens, da nur diese die bestehende Auslegung inkl. der Redundanzkonzepte kennen.

Beispiel

Anlage

Kohlemühle

Frischlüfter

Förderbänder

Saugzug

Primärluftgebläse

LUVO/GAVO

BestehendesRedundanzkonzept

3 x 35%

1x 100%

1x Förderweg2 Silos-Tagesbunker

1x 100%

1x 100%

je 1x 100%

Bottleneck-Komponenten

Zuteiler, Sichter, Mühlenluftsystem

Gebläse

Transportband

Gebläse

Gebläse

Pakete, Antrieb, Wascheinrichtung

Konsequenz bei Ausfalleiner Bottleneck-Komponente

Lasteinschränkung des Blockes:30% bis Mühle wieder klar

Blockausfall

Lasteinschränkung da Gasfeuer-betrieb bis 50% Leistung möglich

Blockausfall

Lasteinschränkung bis Blockausfall

Lasteinschränkung bis Blockausfall

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenSchritt 3 im Risikomanagementprozess: Risikostrategie

In der Risikostrategie werden bestimmten identifizierten und bewerteten Risiken grundsätzliche Maß-nahmen zugeordnet. Das kann beispielsweise bedeuten, dass bestimmten Risikoarten durch Erhöh-ung prophylaktischer Maßnahmen und anderen durch Reduktion dieser Maßnahmen begegnet wird.

Entscheidungsbaum bzgl. Auswirkung

Risiko-management-

prozess

Risikocontrolling

Risikohandhabung

Risikostrategie

Risikobewertung

Risikoidentifikation

1) So wenig wie möglich aber auf jeden Fall vor dem Ereignis2) Erst nach dem Ereignis

Personen-/Umweltschadenoder Blockausfall

Andere

Prophylaktische1) Maßnahmen

Prophylaktische1) Lagerhaltung

Ereignisbasierte2) Maßnahmen

Ereignisbasierte2) Beschaffung

MöglicheAuswirkung

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenStoßrichtung: bewusste Akzeptanz bestimmter Bauteilausfälle

Unter der zuverlässigkeitsorientierten Instandhaltung versteht man strategische Entscheidungen zur bewussten Akzeptanz von Ausfällen an bestimmten Bauteilen, die weder sicherheitsrelevant sind noch eine Betriebsunterbrechung (ungeplantes Abfahren des Blocks) verursachen.

Umsetzungsgrad der vorbeugenden Instandhaltung

Aufwand

zeit-basiert

zustands-basiert

ereignis-basiert

risiko-basiert

Instandhaltungs-kosten inkl. bewertete Betriebs-unterbrechung

Die zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung wird – da bei ihr

Ausfallrisiken bewertet werden – auch risikobasierte Instandhaltung genannt

100% reaktiv 100% präventiv

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenSchritt 4 im Risikomanagementprozess: Risikohandhabung

In der Risikohandhabung werden die zuvor erarbeiteten Strategien für die Instandhaltung auf Komponentenebene herunter gebrochen. Hierbei wird grundsätzlich zwischen fünf verschiedenen Methoden unterschieden: Vermeidung, Reduktion, Begrenzung, Transfer und Akzeptanz.

Risiko-management-

prozess

Risikocontrolling

Risikohandhabung

Risikostrategie

Risikobewertung

Risikoidentifikation

Aktivitäten zur Beeinflussung des Risikoprofils

Maßnahmen zur Handhabung der Auswirkungen

Risikovermeidung

Risikoreduktion

Risikobegrenzung

Risikotransfer

Risikoakzeptanz

z.B. Inhalte von Serviceverträgen

z.B. Flexibilität Kraftwerksservice

z.B. Häufigkeit von Wartungen

z.B. Häufigkeit von Inspektionen

z.B. Umfang von Redundanzen

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenTypische Projektergebnisse:Beispiel für neues IH-Management

Nutzung einer Erfassungssoftware auf Basis von Excel-Listen, in denen den Anlagenaggregaten und -elementen Instandhaltungsstrategien und Reserveteilstrategien zugeordnet werden.

Beispiel

Anlage Aggregat Element IH-StrategieReserveteil-

Strategie

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenSchritt 5 im Risikomanagementprozess: Risikocontrolling

Risikocontrolling überprüft laufend die Erfolge der Prozesse und steuert Verbesserungen ein, wo immer erforderlich. Hierzu werden Kennzahlen benötigt, die als Messkriterien herangezogen werden können.

Prozesssteuerung über Messkriterien

Risiko-management-

prozess

Risikocontrolling

Risikohandhabung

Risikostrategie

Risikobewertung

Risikoidentifikation InitiierungProzessdurchführung

M

Ergebnis

Verbesserung derProzessparameter

Beispiel für Messungen:� Häufigkeit und Umfang der Maßnahmen� Aufwand der Maßnahmen� Einhaltung Instandhaltungsbudget� Einhaltung Verfügbarkeitsvorgabe� Weitere Kennzahlen

Messung

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenTypische Projektergebnisse:Kennzahlen betreffen Aufwand und Ertrag

Aus verschiedenen vergleichbaren Projekten liegt eine Vielzahl an Kennzahlen vor, die im Rahmen der Zusammenarbeit auf die Eignung für den Kunden geprüft werden und gegebenenfalls gemeinsam angepasst werden.

Beispiel

Wurde an Risiko- und Engpassanlagen genügend Instandhaltung durchgeführt?

Wurde zu viel „Vergoldung“ durchgeführt?

Welche Aufgaben sollten selber, welche durch fremde Dienstleister durchgeführt werden?

Ausfallraten Risiko- und Engpass-anlagen

Prophylaxe-Kennzahl für unkritischeAnlagen

Make-or-Buy-Kennzahlen

Was ist von Störung betroffen?

Wodurch ist es betroffen?

Welche Auswirkungen hat es für denBetrieb?

Ausfallkennzahlen

Kennzahlen zum Ursachencode

Unterbrechungskennzahlen

Auf

wan

dske

nnza

hlen

Ert

rags

kenn

zahl

en

Relevante Fragestellungen Kennzahlen

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Klicken Sie, um das Titelformat zu bearbeitenIhr Kontakt

Dr.-Ing. Bernhard LeidingerGeschäftsführerplenum International Management Consulting GmbH

Berliner Allee 4840212 Düsseldorf

Festnetz: +49-9882-(0)-484Fax: +49-9882-405Mobil: +49 160 749 26 31

Bernhard.leidinger@plenum.dewww.plenum.de

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