Zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung

Dr.-Ing. Bernhard Leidinger:
„Zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung: Der plenum Ansatz“
Vortrag auf der VGB-Fachtagung
„Dampferzeuger, Industrie- und Heizkraftwerke 2010“
am 1. September in Hannover
Zuverlässigkeitsorientierte
Instandhaltung:
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Kostensenkung bei erhöhter Verfügbarkeit
• Bei der zuverlässigkeitsorientierten Instandhaltung handelt es sich um eine Methodik zur
systematischen Re-Fokussierung des Instandhaltungsaufwands.
• Risiko- und Bottleneck-Anlagen werden nach Neuausrichtung intensiver Instand gehalten als zuvor.
Bei Anlagen, die nicht zu dieser Kategorie gehören, wird der Aufwand deutlich reduziert.
• In Summe ergeben sich hierdurch deutliche Kosteneinsparungen gegenüber der Ausgangssituation
bei gleichzeitig höherer Verfügbarkeit.
• Die meisten Unternehmen haben die ersten Schritte zur Implementierung der zuverlässigkeitsorientierten Instandhaltung vollzogen.
• Aufgrund methodischer Barrieren wird jedoch in den meisten Fällen weder das Maximum an Einsparungen noch der beabsichtigte Gewinn an Zuverlässigkeit in der erwarteten Höhe erreicht.
Die Weiterentwicklung der Instandhaltungsstrategie birgt hohe Potenziale
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Instandhaltung
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Vergoldungsvorwurf
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und Versagensnachweis durch Betriebsausfälle
Das Instandhaltungsmanagement steht grundsätzlich stets entweder unter dem Vorwurf, durch Vergoldungsmentalität zu hohe Mittel zu verbrauchen und/ oder dem Vorwurf zu geringe Zuverlässigkeit und
Verfügbarkeit erreicht zu haben. Die Forderung lautet, mit weniger Mittelaufwand mehr zu erreichen!
Fragetyp 1:
Fragetyp 2:
Wie kann ich ohne Erhöhung
der Instandhaltungskosten die
Zuverlässigkeit und
Verfügbarkeit meiner Anlagen
steigern?
Wie kann ich ohne Verlust an
Zuverlässigkeit und
Verfügbarkeit meiner Anlagen
die Instandhaltungskosten
senken?
Fragetyp 3:
Wie kann ich den Instandhaltungsaufwand meiner Anlagen an die
energiewirtschaftlich geforderte Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit anpassen?
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Zuverlässigkeitsorientierte
Instandhaltung
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unterschiedlich weit umgesetzt
In sehr vielen Unternehmen wurde die zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung bereits ansatzweise
implementiert. In den meisten Fällen fehlt jedoch die Methodik, noch größere Erfolge bei der Senkung
der Instandhaltungskosten sowie bei der Steigerung der Anlagennutzbarkeit zu erzielen.
Standard
Fortgeschritten
Weiterentwickelt
Zukunftsweisend
Viele Unternehmen führen ihre Instandhaltung
auf Basis von Herstellerempfehlungen und eigenen Erfahrungen durch
und intensivieren den
Aufwand in kritischen
Bereichen
Anwendung analytischer
Risikobewertungsmethoden – meist halb
quantitativ und basierend
auf der Bewertung der
technischen Degradation
von Teilsystemen der
Anlage
Verwendung von Instandhaltungspriorisierungswerkzeugen, die
die Auswirkungen der
Maßnahmen auf den
technischen Zustand von
Teilsystemen der Anlage
abbilden
Analyse des Beitrags
von Elementen auf die
Verfügbarkeit der
Gesamtanlage mit dem
Ziel Einsparungen zu
erwirken und gleichzeitig
die Zuverlässigkeit zu
steigern
Steigender Umsetzungsgrad der
zuverlässigkeitsorientierten Instandhaltung
Weitere Potenziale können erschlossen werden
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TypischeSie,
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Vorgehensweise:
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Nur begrenzter Einfluss auf die Kostensituation
Die typische Vorgehensweise basiert auf erlittenen Schadenerfahrungen: die Eintrittswahrscheinlichkeit
von Ereignissen, die früher Betriebsunterbrechungen zur Folge gehabt haben, wird durch Intensivierung
der Vorsorge verringert. Mögliche Streichungen anderer Maßnahmen erfolgt nur auf Budgetdruck.
Basis für Entscheidungen
Frühere/
erwartete
Ereignisse
Instandhaltungsprioritäten
Risikoreduktionsstrategie
Anlagensichtweise
Budgets
in GesamtPlanung
Strategische
Ziele
Unternehmenssichtweise
Begrenzungen
Die Weiterentwicklung der
Instandhaltungsstrategie betrifft nur Revisionen und
Projekte. Sie basiert auf der
Bewertung von „Abnutzungen“, enthält jedoch keine
Zuverlässigkeitsprognose
Technischer
Instandhaltungsplan
Anlage xyz
Das „Tagesgeschäft“ der
Instandhaltung wird bei
vielen Unternehmen nur
bei Budgetverknappung
und dann nur im Rahmen
von Priorisierung in Frage
gestellt
Unternehmensweiter
Wirtschaftplan
Instandhaltung
Anlagensichtweise
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Typische Vorgehensweise
Systematische „top down“
Vorgehensweise, basierend auf
der Analyse der erwarteten
Abnutzung von Teilsystemen
Geringe Chancen, den
Aufwand zu reduzieren
Betriebskosten inkl. vorbeugender
Instandhaltung, Schadenreparatur und
Betriebsausfallkosten
Vergleich
Klicken
Sie,
mitum
den
das
Besten
Titelformat
zeigt große
zu bearbeiten
Potenziale
zur Weiterentwicklung
Ereignisbasiert
„Top down“, definierte
Kombination von Maßnahmen
in Abhängigkeit der
Erfahrungen, prognostizierter
Abnutzung und Priorisierung
Zeitbasiert
Erreichbares
Minimum der
Betriebskosten
Zustandsbasiert
Zukunftsweisend
Systematische „bottom up“
Entscheidung, basierend auf
den Risiko- und Engpasseinfluss von Elementen
Chance, den Aufwand
anzupassen
Betriebskosten inkl. vorbeugender
Instandhaltung, Schadenreparatur und
Betriebsausfallkosten
Grad der Umsetzung der vorbeugenden Instandhaltung
Ereignisbasiert
„Bottom up“, definierte
Kombination von Maßnahmen
zur Erreichung des
Kostenminimums
Erreichbares
Minimum der
Betriebskosten
Zeitbasiert
Zustandsbasiert
Zuverlässigkeitsbasiert
Grad der Umsetzung der vorbeugenden Instandhaltung
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Strukturierter
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Sie, um
Ansatz
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bietet Möglichkeit
zu bearbeiten
zur
evolutionären Selbstzentrierung
Typische Vorgehensweise
Individueller Ansatz je
Anlage
Flottenabgleich nur im
Priorisierungsprozess
IH-Anforderung
Erfahrungen
IH-Anforderung
Priorisierung
Block 1
Abnutzungserwartung
Block 2
Geringer Nutzen des
Feedbacks
IH-Anforderung
Block 3
Geplante Stillstände
…
Zentrale
Budgetfreigabe
Instandhaltungsplan
Zukunftsweisend
Ganzheitliche Strategie
Gemeinsame Planung
aller IH-Maßnahmen
Integrierter Ansatz in
einem Schritt
Datenbasis für
Weiterentwicklung
Block 1
Block 2
Priorisierung
Instandhaltungsstrategie
Ersatzteilstrategie
…
Instandhaltungsplan
Block 3
Klassifizierung nach Risiko/
Engpassanlagen und anderen
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Weiterentwicklung
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Sie, um dasder
Titelformat
Instandhaltungsstrategie
zu bearbeiten
stiftet großen Nutzen
Die Implementierung führt zu einer systematischen Reduktion des Instandhaltunsgbudgets
ohne die Zuverlässigkeit zu gefährden. Das Ergebnis verbessert sich durch …
…die Umwidmung
der Instandhaltungsbudgets von
Gebieten mit geringem Einfluss auf
kritische Risikound Engpassbereiche
…die Betrachtung
der Anforderungen
von speziellen
Bauelementen
bezüglich Risikound Engpassauswirkung auf das
System
…die Sicherstellung
einer unternehmensweit einheitlichen Vorgehensweise, die Vergleiche zwischen
Anlagen zulässt
…die Berücksichtigung individueller
Anlagencharakteristika (wie Brennstoffe, Größe/ Kapazität sowie bisheriger und
geplanter Einsatz)
…die Unterstützung
durch eine
technische
Wissensdatenbank
mit Erfahrungen aus
Schadensfällen und
durchgeführten
Maßnahmen
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Projektbeispiel
Das klingt ja theoretisch alles ganz schön,
aber wie soll das gehen?
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Typische
Aufgabenstellung
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Stadtwerke XY (nachfolgend SWXY) beabsichtigt, das Instandhaltungsmanagement für Kraftwerke
weiter zu entwickeln. Statt der „Zuverlässigkeitsorientierten Instandhaltung“ hat man den Begriff der
„Risikoorientierten Instandhaltung“ (was auch besser ist) gewählt.
Ausgangssituation
SWXY betreibt die
Heizkraftwerke A und B
an zwei Standorten im
Stadtgebiet
Die Instandhaltung erfolgt mit ca. 50 eigenen
Mitarbeitern sowie mit
Fremdfirmen
Randbedingungen
Risikoorientierte Instandhaltung
1. Risikoidentifikation
2. Risikobewertung
3. Risikostrategie
4. Risikohandhabung
5. Risikocontrolling
Bisher überwiegend
Orientierung an Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Lebensdauer
Zukünftig bewusste
selektive Akzeptanz
von Bauteilversagen
beabsichtigt
Im Benchmarkingvergleich mit anderen kommunalen Versorgern ist
SWXY gut positioniert
Orientierung der Instandhaltungsstrategie
an Wahrscheinlichkeiten und Auswirkungen
Dennoch besteht
Interesse an Weiterentwicklung von Strategie
und Steuerung
Umsetzung der Weiterentwicklung gemeinsam mit den internen
Mitarbeitern
Erstellung Methodik und Aufbau einer Systematik zur Weiterentwicklung des Instandhaltungsmanagements für Kraftwerke
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Orientierung
Sie, umInstandhaltungsmanagement
das Titelformat zu bearbeitenam
klassischen Risikomanagementprozess
Der standardisierte Risikomanagementprozess sieht eine wiederkehrende Identifikation und
Bewertung von Risiken, gefolgt von Strategieerstellung und Handhabung der Risiken sowie der
möglichen Auswirkungen vor. Dieser Prozess wird durch ein Risikocontrolling unterlegt.
Risikoidentifikation
Risikobewertung
Risikomanagementprozess
Risikostrategie
Risikohandhabung
Risikocontrolling
01.09.2010 | 11
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SchrittSie,
1 imum
Risikomanagementprozess:
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Risikoidentifikation
Zur Risikoidentifikation werden die zu betrachtenden Anlagen auf Basis des KKS-Systems analysiert.
Da die Struktur zu den unteren Ebenen hin immer umfangreicher wird, wird herausgearbeitet, wie weit
die Betrachtungstiefe erfolgen muss.
Risikoidentifikation anhand KKS-Struktur
Hauptmaschinensatz
Risikoidentifikation
Turbine
Risikobewertung
Risikomanagementprozess
Risikostrategie
Risikohandhabung
MAA
HD
Turbine
MAB
MAC
MD
Turbine
ND
Turbine
Generator
MAD
MAG
MAJ
MAK
MAN
Lagerung
Kondensationsanlage
Evakuierung
Wellendreheinrichtung
UmleitStation
MAV
MAW
MAX
MAY
nicht elekt. Elektrische
Sperr-/
Steuer-/
Steuer-/
SchmierHeizRegel-/
Regel-/
medium- KühldampfSchutzSchutzversorgung
system
organe
organe
Risikocontrolling
Gehäuse
Läufer
Ventile
Aussengehäuse
Welle
FD-SSVentile
Innengehäuse
Laufbeschaufelung
FDStellventile
Leitbeschaufelung
…
…
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Typische
Projektergebnisse:
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Beispiel für Priorisierung von Anlagenbereichen
Beispiel
Die Identifikation der Risiko- und Engpassanlagen erfolgt top-down unter Nutzung der KKS Struktur.
Aggregate, die nicht als kritisch eingestuft werden, brauchen nicht mehr auf Elementebene analysiert
werden.
Beispielanlage
Betroffene Aggregate
Betroffene Elemente
GAVO/LUVO/Frischlüfter/Saugzug
15
187
Turbine
8
184
Generator/Trafo
1
26
Armaturen/Umleitstation
5
32
Brennstoffversorgung
8
65
Kondensat-/Speisewassersystem
10
108
Kesseldruckkörper/ Dampfleitungen
5
42
Sonstige elektrische Teilsysteme
2
2.8671)
Leittechnik
9
870
Summe
1) mehrheitlich den anderen Systemen zugeordnet
63
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2 imum
Risikomanagementprozess:
das Titelformat zu bearbeiten
Risikobewertung
Die Bewertung der identifizierten Risiken erfolgt anhand einer Risikomatrix. Hier werden Ereignisauswirkungen über deren Eintrittswahrscheinlichkeit aufgetragen (bzw. auch umgekehrt). Die systematische Bewertung dient als Grundlage für die Risikostrategie.
Risikomatrix
Risikoidentifikation
Risikobewertung
Risikomanagementprozess
Ereignisauswirkung
Risikostrategie
Risikohandhabung
Risikocontrolling
Eintrittswahrscheinlichkeit
Ereignisauswirkungen:
Eintrittswahrscheinlichkeiten:
• Direkte Schadenhöhe
• unterjährig
• Technische Folgeschäden
• im Intervall zwischen Revisionen
• Betriebsunterbrechung
• darüber hinaus
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Typische
Projektergebnisse:
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Alternative Risikobewertung durch Engpassanalyse
Beispiel
Die Engpassanalyse dient der Risikobewertung bezüglich möglicher Blockausfälle. Sie erfolgt gemeinsam mit den Mitarbeitern des Kundenunternehmens, da nur diese die bestehende Auslegung inkl. der
Redundanzkonzepte kennen.
Anlage
Bestehendes
Redundanzkonzept
BottleneckKomponenten
Konsequenz bei Ausfall
einer Bottleneck-Komponente
Kohlemühle
3 x 35%
Zuteiler, Sichter,
Mühlenluftsystem
Lasteinschränkung des Blockes:
30% bis Mühle wieder klar
Frischlüfter
1x 100%
Gebläse
Blockausfall
Förderbänder
1x Förderweg
2 Silos-Tagesbunker
Transportband
Lasteinschränkung da Gasfeuerbetrieb bis 50% Leistung möglich
Saugzug
1x 100%
Gebläse
Blockausfall
LUVO/GAVO
je 1x 100%
Pakete, Antrieb,
Wascheinrichtung
Lasteinschränkung bis Blockausfall
Primärluftgebläse
1x 100%
Gebläse
Lasteinschränkung bis Blockausfall
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3 imum
Risikomanagementprozess:
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Risikostrategie
In der Risikostrategie werden bestimmten identifizierten und bewerteten Risiken grundsätzliche Maßnahmen zugeordnet. Das kann beispielsweise bedeuten, dass bestimmten Risikoarten durch Erhöhung prophylaktischer Maßnahmen und anderen durch Reduktion dieser Maßnahmen begegnet wird.
Entscheidungsbaum bzgl. Auswirkung
Mögliche
Auswirkung
Risikoidentifikation
Risikobewertung
Risikomanagementprozess
Risikostrategie
Risikohandhabung
Risikocontrolling
Personen-/Umweltschaden
oder Blockausfall
Andere
Prophylaktische1) Maßnahmen
Ereignisbasierte2) Maßnahmen
Prophylaktische1) Lagerhaltung
Ereignisbasierte2) Beschaffung
1)
2)
So wenig wie möglich aber auf jeden Fall vor dem Ereignis
Erst nach dem Ereignis
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Stoßrichtung:
Sie, um das
bewusste
Titelformat
Akzeptanz
zu bearbeiten
bestimmter
Bauteilausfälle
Unter der zuverlässigkeitsorientierten Instandhaltung versteht man strategische Entscheidungen zur
bewussten Akzeptanz von Ausfällen an bestimmten Bauteilen, die weder sicherheitsrelevant sind noch
eine Betriebsunterbrechung (ungeplantes Abfahren des Blocks) verursachen.
Aufwand
Die zuverlässigkeitsorientierte
Instandhaltung wird – da bei ihr
Ausfallrisiken bewertet werden – auch
risikobasierte Instandhaltung genannt
ereignisbasiert
zeitbasiert
zustandsbasiert
Instandhaltungskosten inkl.
bewertete Betriebsunterbrechung
risikobasiert
100% reaktiv
100% präventiv
Umsetzungsgrad der vorbeugenden Instandhaltung
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4 imum
Risikomanagementprozess:
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Risikohandhabung
In der Risikohandhabung werden die zuvor erarbeiteten Strategien für die Instandhaltung auf
Komponentenebene herunter gebrochen. Hierbei wird grundsätzlich zwischen fünf verschiedenen
Methoden unterschieden: Vermeidung, Reduktion, Begrenzung, Transfer und Akzeptanz.
Aktivitäten zur Beeinflussung des Risikoprofils
Risikovermeidung
z.B. Häufigkeit von Wartungen
Risikoidentifikation
Risikobewertung
Risikomanagementprozess
Risikoreduktion
z.B. Häufigkeit von Inspektionen
Risikostrategie
Risikohandhabung
Risikobegrenzung
z.B. Umfang von Redundanzen
Risikocontrolling
Maßnahmen zur Handhabung der Auswirkungen
Risikotransfer
z.B. Inhalte von Serviceverträgen
Risikoakzeptanz
z.B. Flexibilität Kraftwerksservice
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Typische
Sie,Projektergebnisse:
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Beispiel für neues IH-Management
Beispiel
Nutzung einer Erfassungssoftware auf Basis von Excel-Listen, in denen den Anlagenaggregaten und
-elementen Instandhaltungsstrategien und Reserveteilstrategien zugeordnet werden.
Anlage
Aggregat
Element
IH-Strategie
ReserveteilStrategie
01.09.2010 | 19
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5 imum
Risikomanagementprozess:
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Risikocontrolling
Risikocontrolling überprüft laufend die Erfolge der Prozesse und steuert Verbesserungen ein, wo
immer erforderlich. Hierzu werden Kennzahlen benötigt, die als Messkriterien herangezogen werden
können.
Prozesssteuerung über Messkriterien
Risikoidentifikation
Risikobewertung
Risikomanagementprozess
Initiierung
Ergebnis
Prozessdurchführung
Risikostrategie
Risikohandhabung
Risikocontrolling
Verbesserung der
Prozessparameter
M
Messung
Beispiel für Messungen:
Häufigkeit und Umfang der Maßnahmen
Aufwand der Maßnahmen
Einhaltung Instandhaltungsbudget
Einhaltung Verfügbarkeitsvorgabe
Weitere Kennzahlen
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Typische
Sie,Projektergebnisse:
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Kennzahlen betreffen Aufwand und Ertrag
Beispiel
Aus verschiedenen vergleichbaren Projekten liegt eine Vielzahl an Kennzahlen vor, die im Rahmen der
Zusammenarbeit auf die Eignung für den Kunden geprüft werden und gegebenenfalls gemeinsam
angepasst werden.
Aufwandskennzahlen
Kennzahlen
Wurde an Risiko- und Engpassanlagen
genügend Instandhaltung durchgeführt?
Ausfallraten Risiko- und Engpassanlagen
Wurde zu viel „Vergoldung“ durchgeführt?
Prophylaxe-Kennzahl für unkritische
Anlagen
Welche Aufgaben sollten selber, welche
durch fremde Dienstleister durchgeführt
werden?
Make-or-Buy-Kennzahlen
Ertragskennzahlen
Relevante Fragestellungen
Was ist von Störung betroffen?
Ausfallkennzahlen
Wodurch ist es betroffen?
Kennzahlen zum Ursachencode
Welche Auswirkungen hat es für den
Betrieb?
Unterbrechungskennzahlen
01.09.2010 | 21
Ihr Kontakt
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Dr.-Ing. Bernhard Leidinger
Geschäftsführer
plenum International Management Consulting GmbH
Berliner Allee 48
40212 Düsseldorf
Festnetz:
Fax:
Mobil:
+49-9882-(0)-484
+49-9882-405
+49 160 749 26 31
[email protected]
www.plenum.de
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