FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR FABRIKBETRIEB … · propylen vinylacetat monoethylen glycol terephthalsÄure polyurethane epoxy ... butadiene aromaten kohlenwasser-stoffharze dichlorid

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 [email protected] 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


Chemical Company

Fraunhofer IFFArbeitsbericht 11


3

®

Über Dow

� Gegründet 1897 von Herbert H. Dow in Midland, Michigan, USA

� Wissenschafts- und Technologieführer in den Bereichen Chemie, Kunststoffe und Pflanzenschutz


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


� Durch die Kombination von Wissenschaft und Technik zur kontinuierlichen Verbesserung der Lebensqualität weltweit beitragen.

Unsere Werte� Das Element “Mensch”


Peter Massag (DOW Olefinverbund GmbH)

4

®

Umsatz nach Geschäftsbereichen

� Ausgewogener Mix aus Basis- und Spezialprodukten:

Kohlenwasserstoffe und Energie (16%) Chemikalien (16%)


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%)


( )

Lateinamerika (11%)

Europa (36%)Gesamtumsatz: 53,5 Mrd. US-Dollar

*Stand: 2007



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


� 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


� 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%



6

®

Standorte� Ahlen

� Baltringen

� Bitterfeld*

� Hamburg

� Ibbenbüren

� MünchenArnsberg

Bremen

Marl


� 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


� Mitten in Europa

� Nähe zu Märkten im Osten

� Im Binnenland gelegen

� Gute Anbindung an die Verkehrsinfrastruktur



7

®

Dow Olefinverbund GmbH – ein integrierter Produktionsstandort

Böhlen Leuna TeutschenthalSchkopau


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


� STYROFOAM™ Blaue Hartschaumplatten zur Wärmedämmung, Kühlraumisolierung

� Propylenglycol Arzneimittel, Körperpflege, Frostschutzmitel, Bremsflüssigkeit

� Zellulose- Zusatzstoffe für Wandfarben, Lebensmittel Verbindungen und Kosmetika



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


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


Sole

Untergrundspeicher Teutschenthal

Schkopau

Böhlen

Leuna

Unipetrol-Cracker in Litvinov, CZ

Total-Raffinerie Leuna



9

®

1967 2040 2120 2190

2533 262025002565

� Produktion in Tausend Tonnen:

Produktionsvolumen


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


8795

23

6272

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008



10

®

ValuePark®

� Industrieparkkonzept der Dow Olefinverbund GmbH

� Ansiedlung von Rohstoffverarbeitern und Dienstleistern in unmittelbarer Nachbarschaft

� 110 h G tflä h


� 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


� Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz� Gesundheitsprogramme für Mitarbeiter� Fitnessstudios

� Umweltschutz� Emissionen in Luft, Wasser, Boden auf

niedrigem Niveau



11

®

18 75

BrancheDow

Arbeitssicherheit: Vision Null

� Meldepflichtige Arbeitsunfälle pro 1.000 Mitarbeiter (im Vergleich zum Branchendurchschnitt, Quelle: Berufsgenossenschaft)


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)


� Sonderpreis in der Kategorie “Diversity” für Engagement um kulturelle Vielfalt

� Bestes Unternehmen der chemischen Industrie

� Platz 22 in der Gesamtwertung



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).


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,


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



13

®

Generelle Instandhaltungsstrategien

• Eigeninstandhaltung für alle Inhalte

• Fremdinstandhaltung für alle Inhalte

• Teilung in eigene und/oder fremde Instandhaltung


• 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.


• 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 !



14

®

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


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


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)



15

®

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.


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


• Materialauswahl• Operator/Maintenance - Fehler Reduzierung

• Nutzung der Rel. Engr.Tools ( SixSigma, Titan, RCM Turbo, FMEA, etc. ) • Verbesserte Prozeduren

Wie beeinflusst

du dieReliability ?



16

®

Aspekte die Instandhaltung beeinflussen

• Vollständigkeit der Technische Dokumentation• Reparaturfreundlichkeit• Ersatzteilmanagement• Reparatur vor Ort in der Werkstatt oder Ersatz


• 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,


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



17

®

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


• Anteil von PPM und Reparatur• Verteilung der Kosten von Eigenleistung , Fremdleistung & Material

• Verteilung von Jobprioritäten

®

%AMR vs Maint$/RAB der Anlagen




18

®


®

Vielen Dank




19

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.


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.


Axel Koberstein (TOTAL Raffinierie Mitteldeutschland GmbH)

24

Betriebsgelände


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


( ) _____________________________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



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


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,


100 Tanks,

• 4.000 Sicherheitseinrichtungen,

• 120 Kolonnen,

• 30 Reaktoren

einer ständigen Überwachung.

6



26

Raffinerie-Skyline


14.000 Lichter …




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


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


- minimale Risiken

- Kostensenkung

- Innovation

- Kapazitätsauslastung

- Effizienz

Individuelle Ziele schließen sich gegenseitig nicht aus!



28

Kosten

Kostenanteile

Fixkosten IH Kosten


Fixkosten IH- Kosten

IH- Kosten33%

Material25%

Leistung75%

ModerneMethoden Betrieb Moderne

MethodenInstandhalterVertrag


Moderner Vertrag=

Erfolgspartnerschaft



29

Traditionell

- Isoliertes Optimum

- Risikoaversion

- Komplizierte K t t kt

Modern

- Globales Optimum

- Risikoteilung

- Transparente Kosten


Kostenstrukturen

- Mangelndes Vertrauen

- Fehlende Kooperations-bereitschaft

- Vertrauensverhältnis

- Partnerschaft

Festkostengarantiert

G i k t

Operativkostengeplant

L ik

Extrakostenungeplant

L ik

Vertragsinhalt


GemeinkostenKleinmaterialManagement

Gewinn

LeikaPunktzahl

XPunktwert

LeikaPunktzahl

XPunktwert

XZuschlag

Basis: reiner Stundenlohn+ Sozialabgaben



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


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


Isolierer

Reiniger

Kran

TÜV

SUB

SUB

SUB

SUB

SUB



31

Grundsätze der Erfolgspartnerschaft

Wir haben das gleiche Ziel.

Wir garantieren gegenseitig Leistung.

Wir sind an einem stabilen Partner interessiert.

Wir planen langfristig.


Wir führen eine offene Abrechnung.



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


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


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.



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


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




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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


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




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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


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




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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


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




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� 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


TAPSPlanung

ERP Kunde

Controlling

Planungsphase

MS Project

Projekt-Verwaltung


ClaimManagement

Rückmeldung

Zeiterfassung

Abwicklungsphase

TAPSAbwicklung

Controlling




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WEB basierte Oberfläche

Eng. DB EPMDatenbank basierteDatenverwaltung




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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



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• 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


Luft- und Raumfahrt

Lokaler Service and Support –weltweite Expertise

auf sechs KontinentenTectura


TECTURA UNTERNEHMENSPRÄSENTATIONÜber Tectura



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• 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



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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


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!



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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-


Mobile Maintenance Management –mobile Datenerfassung am Ort des Geschehens

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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.


Dr. Karsten Huffstadt (GAB mbH)

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� 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,


Mobile Maintenance Management –mobile Datenerfassung am Ort des Geschehens

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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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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-


Neue Wege für Anlagendokumentation und Mobile MaintenanceManagement am Beispiel praxiserprobter Lösungen

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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


Tamara Högler (Rösberg Engineering GmbH)

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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



77

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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Neue Wege für Anlagendokumentation und Mobile Maintenance Management am

© Rösberg Engineering GmbH AUTOMATION & IT 1

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


• Herausforderungen


Neue Wege für Anlagendokumentation und Mobile Maintenance Management am Beispiel praxiserprobter Lösungen

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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


• 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


• 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



80

Typisches Dokumentationsszenario

Roteinträge:10min

Weg zum Kopierer:8min

Weg:7min

Einsortieren:4min

Weg:4min

Einsortieren:4min

Weg:4min

Einsortieren:4min


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


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


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


• Einfachste Bedienung• Zusammenspiel der Technologien

• Wirtschaftlichkeit• Kurzer ROI• Schnelle Einarbeitung• Langfristige Wirkungen

Personal

Wirtschaft-lichkeit

Techno-logie

Kontakt

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!


Ansprechpartnerin:Tamara HöglerIndustriestr.9 76189 KarlsruheTelefon: +49 (721) 95018-33Fax: +49 (721) 503266E-Mail: [email protected]: 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 vorausschauenden 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


Ermittlung von Abnutzungsvorräten in technischen Anlagen –Chancen und Risiken für den Anlagenbau durch die Gestaltung

einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie

87

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


Dr. Frank Ryll (Fraunhofer IFF)

88

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.


Ermittlung von Abnutzungsvorräten in technischen Anlagen –Chancen und Risiken für den Anlagenbau durch die Gestaltung


89

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



90

Gliederung

1 Einführung und Motivation

2 Gewinnung von Zustandsinformationen

3 Erfahrungsbasierte Methode zur Bestimmung von Abnutzungsvorräten



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



� Sicherung des Anlagenwertes (Eigenkapital)

� Berücksichtigung von Veränderungen im Lebenszykluseiner technischen Anlage(Anforderungen, Nutzungsbedingungen, Abnutzung)


Ermittlung von Abnutzungsvorräten in technischen Anlagen – Chancen und Risiken für den Anlagenbau durch die Gestaltung


91

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



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



� 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



92

Herausforderungen bei der Umsetzung

f

� diskontinuierliche Diagnose

� Komplexität von Zustandserhebungen

� technische Machbarkeit

� wirtschaftliche Vertretbarkeit

� Integration der Datenerfassung in andere IT-Systeme



Quelle: Schuh (et al): Studie Intelligent Maintenance - Potenziale zustandsorientierter Instandhaltung, ifm, RWTH, IPT, 2007

� Ausfälle durch menschliche Fehlhandlungen nicht diagnostizierbar

Gliederung






4 Anwendung





93

Definition eines Zustandes /1

Die Bewertung des Zustandes liegt im Auge des Betrachters …

� Leistungsvermögen

� Zuverlässigkeit

� Konstruktion

� Betriebskosten

� Instandhaltungsaufwendungen



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



… 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).



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



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



Au

sfal

Ausfallfolgen (COF)

vgl. RIMAP - Risk Based Inspection and Maintenance Procedures for European Industry

POF(t)COF(t)

t




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



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


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



Schädigungszustand stehen.

Beispiele: Schwingungsanalyse, Thermografie, Dehnungsmessung

Vorteile:� hohe Genauigkeit

Nachteile:� technische Machbarkeit und wirtschaftliche Vertretbarkeit� Spezialwissen auf wenige Experten konzentriert



96

Aufbau eines Condition Monitoring Systems



Quelle: nach Sturm, A.; Förster, R.: Maschinen- und Anlagendiagnostik


Erfahrungswissen über eine Anlage und deren Betriebs- und Ausfallverhalten (!)

im Laufe eines Lebens gewonnenes, erprobtes und bewährtes Wissen.

Erfahrung

+ Erleben+ Wahrnehmen

Bewertung / Entscheidung



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




97

Gliederung






4 Anwendung


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



• Quantifizierbarkeit von Werten wie “wenigstens”,“ca.”, “laut”, “schnellstens”

Lösungsansatz:

• Formalisierung mittels Fuzzy-Logik



98

Einflussgrößen auf die Beanspruchung eines Motorlagers

DrehzahlZeitliche AuslastungWicklungstemperaturBetriebsstd. letzte SchmierungTeppichwert Schwingung ASpitzenwert Schwingung A

Inferenz(Verarbeitung)

Fuzzyfizierung(Transformation)

Defuzzyfizierung(Rück-Transformation)

OutputInput



Spitzenwert Schwingung ATeppichwert Schwingung BSpitzenwert Schwingung B

km(TJ)LinguistischesRegelwerk

Parameter: Zeitliche Auslastung

0,91 10,50 0,950

Interferenz und Komposition linguistischer RegelnFuzzifizierung



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




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



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



Lebensalter [a]

200 120

Unscharfe Fuzzy-Logik:

Lernfähigkeit [%]

500 10030 60 80

43,0125,1

479,0100646,001,0�

��eitLernfähigk

50



100

Aufzeichnung eines BeanspruchungsprofilsB

ean

spru

chu

ng

[%

]

Nenn-Beanspruchung

Über-Beanspruchung

100

200Beanspruchungsgrenze (max. Beanspruchbarkeit)



Nutzungszeit [h]

Unter-Beanspruchung

Tj

0

Umrechnung in Verbrauch an Abnutzungsvorrat

)(tVmen

tan

e B

ean

spru

chu

ng

km

[%

]

BedeutungI [-]

100

)(tV )(tV



)(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




101

Abbau von Abnutzungsvorrat während der Nutzungszeitu

ng

svo

rrat

AV

[%

]

100

%9,77)( �IsttAV

%0,80)( �SolltAV

Reduzierung der Nutzungszeit von



Ab

nu

tz

Zeit t [h]0

T0 T1 T2 T3

Nutzungszeit vongeplant 55 auf 50 Monate,

10% Verlust!

Gliederung






4 Anwendung




102

Referenzprojekte

� Überwachungspflichtige Anlagennach BetrSichV

� Dampfkessel, dampfführende Hochdruckleitungen

� Drucklufterzeugungsanlagen

� Windenergieanlagen

� Materialflusstechnik

� Fahrzeuge



� Fahrzeuge

Visualisierung des aktuellen Abnutzungsvorrates (Cockpit-Funktion)



� Wartungsindikator

� Austauschanzeige




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



� Beurteilung der Auswirkungen des Ver-schiebens von Durchführungszeitpunkten

� Priorisierung von ToDo-Listen für Shutdowns

� Vergleich unterschiedlicher Szenarien



104

Entscheidungsunterstützung

BewertungsergebnisseBetriebshistorieInstandhaltungshistorieExpertenmeinungen

Maßnahmenund Dokumente- Betrieb

A

Unterstützung von Entscheidungen für Betrieb und Instandhaltung im Nutzerkontext durch Berücksichtigung aller Erfahrungen im Team



Wissensspeicher

- InstandhaltungAnpassungdes Anlagenmodells

Anlagenmodell

Gliederung






4 Anwendung





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



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



[email protected]



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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.


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



4. Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen

5. Einsatz und Kosten


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)



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





113

Gliederung









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 …



… das Verständnis für komplexe technische Informationen zu erhöhen und damit den Umgang zur erleichtern bzw. schneller zu erlernen.

… den Transfer technischen Wissens.



114

Gliederung









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



weitgehend sprachunabhängige Qualifizierung notwendig



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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



Funktionen gestreckt aufzeigen

• Die Mitarbeiter durch den Einsatz neuer Medientechnik für die Aus- und Weiterbildung motivieren

Gliederung











116

Potentiale Virtuell Interaktiver Qualifizierung

Real:� Immer 100 % -

Reduzierung oft unmöglich

Komplexität

Virtuell:� < 100 % -

Reduzierung immer möglich

� Didaktische Reduktion komplexer Umgebungen






Komplexität




Real:� Möglichkeiten zur

Einflussnahme stark begrenzt

Dynamik

Virtuell:� Prinzipiell

unbegrenzte Einflussnahme

� Anschaulichkeit durch Zeitraffung und –streckung





117




Komplexität




Real:� Einflussnahme-

möglichkeitenstark begrenzt

Dynamik




Transparenz



Real:� Abhängig von

Sichtbarkeit und Zugänglichkeit

Virtuell:� Zugänglichkeit

und Sichtbarkeit stufenlos erweiterbar

� Bessere Verständlichkeit und Anschaulichkeit




Komplexität




Real:� Einflussnahme-

möglichkeitenstark begrenzt

Dynamik




Transparenz Vernetztheit



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



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



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



ermöglich die Exploration sehr schnell ablaufender Prozesse

• Freie Wahl der Sichtposition



119

Komponenten und Funktionsweise des Antriebes

• Interaktive Navigation in der Baugruppenstruktur• Hauptkomponente

• Teilkomponente

• Einzelteil

• Ausblenden verdeckender Bauteile

• Steuern der Bewegungsabläufe

• Erkennen mechanischer Zusammenhänge möglich



• Erkennen mechanischer Zusammenhänge möglich

Lernerfolgskontrolle

• Verschiedene Methoden der Selbstlernkontrolle• Multiple Choice Tests• Zuordnungsaufgaben• Bestimmen von Reihenfolgen

• Ziel: Rückmeldung zum eigenen Wissensstand





120

Gliederung









Erstellung virtueller Qualifizierungsanwendungen I

1. Reales ModellArbeitsschritte:

• Besichtigung

• Fotoaufnahmen

• Videos

• Dokumentationen





121


1. Reales Modell 2. 2-D-Zeichnung





3 CAD M d ll



3. CAD-Modell

Unterstützung gängiger CAD-Formate:

• Pro/E• CATIA• SolidWorks• …



122



3 CAD M d ll4 VR M d ll



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



• Beschreiben von Aufgaben und Lösungen

• Gestaltung des Feedbacks an den Lerner

• Auswertung der Ergebnisse

• Integration in die Prozesse und die Organisation des Unternehmens



123

Gliederung









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



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



• 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



GeschäftsfeldVirtuell Interaktives Training

Dipl.-Ing. Tina HaaseTel. + 49 391 - 4090 162Fax + 49 391 - 4090 115email [email protected]



125

Vielen Dank für Ihre

Aufmerksamkeit!





126

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-


Effizienzsprung für die dezentrale Energieerzeugung mit BHKWdurch totale Nutzung aller anfallenden Wärmen zur Kälteerzeugung

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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


Dr. Hans Förster (Ingenieurbüro Dr.-Ing. H. Förster Magdeburg)

132

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



133

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



134

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 niveau erfolgt, so dass die Auskühlung des Wärmeträgers nach dem Hoch- druckdesorber im Mitteldruckdesorber fortgesetzt werden kann. Die ge-



135

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



136

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-



137

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



138

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.



139

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.



140

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



141

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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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