Zu einer Zustandsorientierten Instandhaltung

Intro Energiewende und Klimaneutralität

Bevor wir zum Thema der “Zustandsorientierten Instandhaltung” kommen, hier ein übergeordneter Exkurs. Nämlich, dass die Diskussionen um die Klimaneutralität eine neue Evolutionsstufe erreicht haben. Dies bedeutet, dass sich Nationen tatsächlich umfangreich politisch damit befassen. Wobei auch klar ist, dass sich die Kompetenzen der politischen Absichten nicht in der Machbarkeit von Zeit und Technik widerspiegeln. Allerdings, und das ermuntert mich in dieser Diskussion, beteiligen sich Unternehmen technologisch extrem am Wandel. Natürlich nicht, um damit deren Nächstenliebe zu zeigen, sondern daraus wachstumsorientierte und profitable Business-Modelle zu entwickeln. Sei es bei dezentralen und erneuerbaren Energien, beim Thema E-Mobilität oder auch bei den komplexen Themen eines Smart Grid.

Die Motivation der Zustandsorientierten Instandhaltung

Bei allen Vorhaben der Klimaneutralität steht eines fest: Wir benötigen eine Unmenge mehr an elektrischer Energie. Dies bedeutet, dass nebst der vielen bekannten dezentralen Erzeuger auch weitere Arten und Systeme hinzukommen, um die Versorgungssicherheit a) zu gewährleisten und b) gegen einen Blackout zu schützen. Für beides diskutiert zum Beispiel gerade der Fachausschuss VDE ETG ITG moderne und flexible Zellulare Energiesysteme.

Aber nicht nur die Zuführung von mehr Energie steht im Fokus sondern auch die Reduktion von bestehendem Bezug. Dies alles, um den CO2-Footprint zu verbessern. Dazu hilft die ISO50001, die unter anderem in Deutschland mit Fördermitteln zum Energiesparen förmlich aufruft. Und genau hier setzt das Thema einer “Zustandsorientierten Instandhaltung” an. Es könnte im Übrigen auch die “Zukunftsorientierte Instandhaltung” heissen. Warum, das lesen Sie hier.

Warum überhaupt Instandhaltung?

Hier gehe ich kurz darauf ein, warum überhaupt eine Instandhaltung Sinn macht. Natürlich erhebe ich keine Anspruch auf Vollständigkeit, wie bei allen anderen Absätzen im Übrigen auch.

• Produktionssicherheit garantieren und Ausfälle soweit wie möglich vermeiden
• Lebensdauer der Anlagen verlängern
• Zykluszeiten und somit Effizienz verbessern
• Güte und Qualität von Produkten sicherstellen
• Nachgelagerte Komponenten nicht zu beeinträchtigen
• usw.

Einige massgebende Grundprobleme der Instandhaltung

Bereits bei der vorausschauenden Instandhaltung beginnt das Thema mit sich selbst zu hadern. Nämlich mit dem Aspekt des “Vorausschauens”. Oftmals ist es ja eben so, dass man genau nicht in ein System oder eine Maschine hineinschauen kann. Es sei denn, das Hydrauliköl tropft bereits auf den Boden. Wie brachte dies Herr Pirmin Cavelti von Gubser Service auf den Punkt: “Man sieht nicht wirklich rein. Und nur vom Hand-Drauf-Halten, wie bei einer Glaskugel, wird es nicht unbedingt besser.”

Und weshalb nun die Idee einer Zustandsorientierten Instandhaltung?

Speziell die produzierenden Unternehmen können ein Lied besonders gut singen: Fachkräftemangel. Geeignetes Personal für anspruchsvolle technische & handwerkliche Tätigkeiten zu finden, wird mehr und mehr zu Tragik. Wobei diese Art der Berufe im Grundsatz attraktiv sind, entspricht dies natürlich nicht einem trendigem Studium oder einer ITC-Karriere. Des weiteren ist schon lange zu beobachten, dass Anlagen mehr und mehr auf das Limit ausgereizt werden. Eine Ausnahme wären da allerdings Kompressoren – aber dazu kommen wir später.

Der Vereinfachung halber liste ich hier einige weitere Gründe auf, die das Thema der “Zustandsorientierten Instandhaltung” begünstigen können:

• Ressourcenknappheit für Verschleissmaterial aufgrund der aktuell COVID-Verknappung
• Instandhaltung wird als reiner Kostenfaktor in der GuV ausgewiesen und nicht als Benefit angesehen
• Fehlende oder mangelnde Instandhaltungs-Strategien
• Rapide ansteigende Digitalisierung in allen Bereichen
• CO2-Reduktion mit nationalen Energiestrategien
• Massnahmen versus Resultate (fehlender “Fitness-Coach”)
• Reduzierte Kosten-Budgets zur Margensicherung und Margensteigerung
• Forderung nach mehr Dokumentation und Nachweise
• Trend zur Zahlenorientierung und Bilanzierung in “aussermonetären” Bereichen
• usw.

Mögliche Lösungsparameter zu einer Zustandsorientierten Instandhaltung

Betrachtet man nun beispielhaft Motoren, die dazu dienen, etwas anzutreiben oder auch etwas zu generieren, so kann man auf aufschlussreiche Parameter aufsetzen. Diese weisen bereits auf den aktuellen “Gesundheits-Zustand” eines Antrieb-Systems hin. Diese wären, wie immer nicht abschliessend, wie folgt:

• Temperatur
• Vibration
• Kavitation
• Elektrische Grössen
• Ultraschall
• Feuchte
• Existierende historische Werte
• etc.

Betrachtet man diese Grössen nun in einem permanenten Kontext, also gesamthaft, können daraus völlig neue Erkenntnisse gezogen werden. Spezifisch kennt man bereits die einzelnen Kenngrössen, die einen “normalen” Betrieb ausmachen. Legt man nun auf alle Parameter diverse Limits und Schwellwerte, visualisiert man bereits in kurzer Zeit den Zustand des Systems und kann gegebenenfalls frühzeitig eingreifen. Oder umgekehrt. Anstatt intervallmässig einzugreifen sieht man den konkreten Zustand, ob es überhaupt notwendig wäre.

Temperatur und Ultraschall als wichtige Indikatoren

Die Temperatur an Motoren, Lager, etc. als auch des gemessenen Ultraschalls in dB an Lagern, Wellen, Getrieben, etc. bieten wichtige Hinweise. Verändert sich z. B. der Ultraschallwert nach oben, es wird also lauter, können gezielte und dosierte Schmiermassnahmen vollzogen werden. Reduziert sich der dB-Wert, wirkt die Schmierung positiv. Erhöht sich der Wert während der Schmierung, könnte eine Überschmierung die Ursache sein. Erhöht sich der dB-Wert permanent weiter, könnte dies auf einen baldigen Defekt hindeuten, der im Übrigen auch an der steigenden Temperatur als Symptom zu sehen wäre.

Elektrische Werte als sehr nützliche Zusatzinformation

Hier haben Sie als Instandhalter und Betreiber die Möglichkeit, durch frühzeitiges Eingreifen, Energie zu sparen. Dies wird sehr schnell ersichtlich durch die Aufnahme der elektrischen Kennlinien. Mit deren Hilfe lassen sich erhöhte und reduzierte KW/h gleich in Geld und CO2 ausdrücken. Ausserdem lassen sich durch die elektrischen Kenngrössen Trends ableiten, wie z. B. wann welche Leistungsaufnahme stattfindet, welche Wirkungsgrade die Motoren haben und wie diese sich verändern, etc. Sogar netzspezifische Phänomene würden sichtbar werden, wie z. B. Oberwellen, Transienten bei Zu- oder Abschaltungen, Unterbrüche, etc. Des weiteren wären Sie bereits in der Lage heraus zu finden, in welchem Lastverhalten sich Ihre Antriebe in der Regel befinden. Besonders interessant bei Kompressoren, deren (nicht)erzeugte Druckluft dem Betreiber Unmengen von Geld kosten.

Und stellen Sie sich nun vor, dies alles wäre in einem Energy Monitoring System in Ihrer Firma integriert – also absolut skalierbar für alle Unternehmensbereiche und deren Infrastruktur. Nicht nur für die Instandhaltung.

Wie könnte ein solches System nun aussehen?

Um Luft zu holen, lasse ich hier einfach Bilder sprechen.

Barrieren einer Zustandsorientierten Instandhaltung?

Der Fairness geschuldet sollten wir allerdings auch auf die Elemente eingehen, die das Thema einer “Zustandsorientierten Instandhaltung” weniger begünstigen. Dies wären wie folgt:

• Energiesparen bedeutet technischen als auch HR-intensiven Initial-Aufwand und bedingt Investment
• Investitionen müssen genehmigt werden und sind im Jahresbudget verankert
• Die Stromkosten (KW/h) sind in vielen Ländern zu günstig ≠ Energiesparen
• Reparaturen sind in der Regel keine Investitionen und einfacher in der Genehmigung (Zwangsinvestition)
• Vorausschauende Instandhaltung in zeitlichen Intervallen ist einfach und gut planbar
• usw.

Fazit einer Zustandsorientierten Instandhaltung?

Zusammenfassend können wir sagen, dass das Thema der Zustandsorientierten Wartung folgende Nutzen erwirtschaften kann:

• Passende Motoren zu den Antrieben (Wirkungsgrad)
• Schadensfeststellung
• Von einer Vorausschauenden Wartung zur Zustandsorientierten und somit Zukunftsorientierten Instandhaltung
• Erkennen, ob und wann sich Probleme anbahnen
• Instandhaltung wird nur dann durchgeführt, wenn der Zustand die Notwendigkeit anzeigt
• Logbücher, Dokumente und Nachweise werden automatisch mit digitalisiert
• Es wird automatisch ein Beitrag zur CO2-Reduktion geleistet
• ISO50001-Konform
• PEX und OPEX reduzieren sich automatisch
• Das ganze System ist skalierbar – der ROI tritt schnell ein
• Eine Instandhaltungs-Strategie auf den betrachteten Objekten entfällt, da automatisiert
• Die Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung wird positiv beeinflusst
• Die Daten können bilanziert werden
• usw.

Impressum: Diese Idee wurde gemeinsam von Gubser Service und der Camille Bauer Metrawatt ausgearbeitet.