18.04.2019

Instandhaltungsstrategien vorgestellt: Risk Based Maintenance (RBM)

Instandhaltung findet traditionell im Spannungsfeld zwischen hoher Anlagenverfügbarkeit und möglichst geringen Kosten statt. Instandhaltung soll so einerseits absichern, dass ungeplante Stillstände (Störungen) an Maschinen und Anlagen gänzlich vermieden und geplante Unterbrechungen auf ein Minimum reduziert werden. Nicht zuletzt deshalb, da im Zuge der Lean-Aktivitäten vieler Unternehmen Losgrößen und Lagerbestände erheblich reduziert wurden. Längere ungeplante Produktionsunterbrechungen beeinflussen so sehr schnell die Lieferfähigkeit. Andererseits trägt die Instandhaltung an sich nichts zur Wertschöpfung im Unternehmen bei. Stattdessen verursacht sie Kosten, die nach betriebswirtschaftlichem Kalkül auf ein Minimum zu begrenzen sind. Im dritten Teil der Serie stellen wir Ihnen die Risk Based Maintenance (RBM) vor.

Risk Based Maintenance

Instandhaltung bzw. Instandhaltungsstrategien betrachten die Maschine als Ganzes. Das schließt die Mechanik ebenso ein wie die Pneumatik bzw. Hydraulik oder die Maschinensteuerung und den elektrischen Leistungsteil.

RBM: risikobasierte Instandhaltung

RBM steht als Abkürzung für den englischen Begriff Risk Based Maintenance, also risikobasierte Instandhaltung. Ab und an finden sich auch die Begriffe RBI (Risk Based Inspection) oder RCM (Risk Centered Maintenance), die sich inhaltlich aber nur geringfügig unterscheiden und im Prinzip den gleichen Ansatz verfolgen. Der besteht daraus, die Auftretenswahrscheinlichkeit sowie die Folgen eines möglichen Schadens zu kalkulieren und daraus eine sogenannte Risikogruppe zu ermitteln. Diese wiederum bildet die Grundlage zur Festlegung entsprechender Instandhaltungsmaßnahmen.

Risk Based Maintenance sieht sich damit als konsequente Weiterentwicklung der ereignisorientierten und der turnusmäßigen Instandhaltung. Während die erstere erst beim Eintreten eines Schadens reagiert und damit die daraus entstehenden Konsequenzen in Kauf nimmt, versuchte die zweite Strategie im Sinne eines präventiven Agierens mögliche Schäden von vornherein auszuschließen. Damit verbinden sich mit beiden nicht unerhebliche Nachteile. So können bei der ereignisorientierten Instandhaltung die Schadensfolgen immense Dimensionen erreichen, während die turnusmäßige Instandhaltung erheblichen Aufwand bzw. Kosten verursacht. Die Strategie Risk Based Maintenance versucht nun, beide Aspekte miteinander zu vereinen, indem sie kalkulierte Risiken akzeptiert und damit den Aufwand reduziert. So gesehen, lässt sich Risk Based Maintenance als entscheidungsorientiertes Verfahren bezeichnen.

Zum Teil wird Risk Based Maintenance auch als Instrument zur Erfüllung gesetzlicher Auflagen angewandt. So verpflichtet beispielsweise das „Gesetz zur Kontrolle und Transparenz im Unternehmensbereich“ (KonTraG) Aktiengesellschaften und GmbHs (aber auch andere Gesellschaften, wenn sie keinen persönlich haftenden Gesellschafter aufweisen) zu einer vorausschauenden Risikovorsorge. Das betrifft insbesondere das Erkennen und Aufzeigen bestandsgefährdender Risiken, also von Gefahren, die das Unternehmen erheblich beeinflussen. Dazu gehören:

  • Absatzmarktrisiken
  • Beschaffungsmarktrisiken
  • Finanzrisiken
  • Mitarbeiterrisiken
  • Prozessrisiken
  • Umweltrisiken
  • Technologierisiken
  • gesetzliche Risiken

Dementsprechend wird es als Aufgabe für eine moderne Instandhaltung gesehen, sich nicht nur um Prozessrisiken (Vermeidung von Prozessunterbrechungen) und Technologierisiken (technische Ausfälle) zu sorgen, sondern gleichzeitig auch die Minimierung von Umweltrisiken und Mitarbeiterrisiken durch Betriebsunfälle zu verfolgen. Eine strategische Instandhaltung ermittelt auch für diese Risiken die Auftretenswahrscheinlichkeit und mögliche Schadensfolgen, überträgt die Ergebnisse in eine Risikomatrix, um anschließend – bei entsprechender Notwendigkeit – diesbezüglich erforderliche Maßnahmen einzuleiten. Dabei kommen als Steuerungsmaßnahmen folgende Aspekte in Betracht:

  • Vermeiden: Ausstieg aus der Technologie und/oder der Produktion
  • Vermindern: Aufbau von Redundanzen (Rückfallsysteme)
  • Überwälzen: Externalisierung der Risiken (Versicherung)
  • Kompensieren: Diversifizierung der Produktion
  • Akzeptieren: Bilden von Rückstellungen

Welche der Maßnahmen schließlich gewählt wird, hängt von zahlreichen Einflussfaktoren ab. Neben der bereits erwähnten Auftretenswahrscheinlichkeit und den möglichen Schadensfolgen sind weiterhin die entstehenden Kosten, ein eventueller Einfluss auf das Image des Unternehmens oder die bestehende Unternehmensphilosophie abzuwägen.

Vorgehensweise in RBM-Projekten

Obwohl die Risikobewertung an sich eher mit geringerem Aufwand verbunden scheint, verlangt die Umsetzung der Strategie Risk Based Maintenance (RBM) auf jeden Fall ein eigenes Projektmanagement. Man mag nur an die Vielzahl der Schadenswahrscheinlichkeiten und Schadensfolgen denken.

Hinzu kommt, dass das gesamte Unternehmen hinter dieser Strategie stehen muss, damit sie erfolgreich umgesetzt werden kann. Aus diesem Grund wird für die Einführung ein vierstufiges Verfahren empfohlen, welches aus folgenden Schritten besteht:

  • Vorbereitung
  • Risikobewertung an sich
  • Instandhaltungsplanung und Durchführung
  • Dateneingabe und permanente Weiterführung

Vorbereitung

Auch wenn „Vorbereitung“ eher geringfügig klingen mag: In dieser Phase werden die entscheidenden Grundlagen für den Erfolg eines RBM-Projekts gelegt. Deshalb wird diese Phase manchmal auch als „Ready for RBM“ bezeichnet. Es gilt also, die Bereitschaft und das Engagement für die Strategie Risk Based Maintenance zu erzeugen.

Dabei geht es im ersten Teil darum, eine RBM-Philosophie zu entwickeln. Somit sind Fragen nach dem Warum und nach dem Kosten-Nutzen-Verhältnis zu beantworten. Weiterhin ist zu klären, wer in das RBM-Team integriert werden sollte und wie zwischen den einzelnen Teammitgliedern die Aufgaben und Verantwortlichkeiten verteilt werden. Auch gehören Fragen zur Projektdurchführung, zu den Überprüfungsfristen und zu Gründen, die eventuell den Projektfortschritt hemmen könnten, in diesen Teil. Schließlich ist zu klären, welcher Teil der Anlagen eines Unternehmens Gegenstand des Projekts sein wird.

Im zweiten Teil werden die aktuellen Prozessdaten erfasst bzw. gesammelt und die Datenquellen definiert. Dabei kommen unter anderem die Störungslisten, bisherige Inspektionszyklen oder Erfahrungswerte in Betracht.

Anschließend erfolgt ein Training der involvierten Mitarbeiter, wobei unter anderem die Grundlagen des Risk Based Maintenance, Details über das genutzte System, ein Überblick über die Philosophie, die Entwicklung einer Prozesssicht und der Nutzen der gewonnenen Ergebnisse als Inhalte stehen.

Hinweis für die Elektrofachkraft

Für das Training der involvierten Mitarbeiter sollten Sie aus Sicht der elektrischen Systeme und Anlagen eine eigene Schulungssequenz vorbereiten. Diese gestattet, dass die nicht im Sinne einer Elektrofachkraft unterwiesenen Personen eine eigene Vorstellung zu den Risiken und den Ausfallswahrscheinlichkeiten von elektrischen Komponenten entwickeln.

Risikobewertung an sich

Im Anschluss an die Vorbereitungsphase erfolgt die eigentliche Risikobewertung. Da diese bereits im vorhergehenden Abschnitt beschrieben wurde, soll hier nicht näher darauf eingegangen werden.

Ein Hinweis ist aber dennoch wichtig. Ein Großteil der Bewertung wird über nicht quantifizierbare Kriterien erfolgen. Aus diesem Grund hängt die jeweilige Entscheidung stark vom individuellen Empfinden des Einzelnen ab. Um an dieser Stelle nicht mit sehr konträren Einschätzungen konfrontiert zu werden, ist es notwendig, dass die Gruppe vor einer Bewertung gemeinsam die jeweiligen Kriterien definiert.

Das gilt auch in Bezug auf den Realitätsgehalt der Bewertung. Jedem sind wohl die Folgen klar, die sich ergeben, wenn die Gruppe Schadenswahrscheinlichkeit und Schadensfolgen als zu gering einschätzt. In der Praxis geschieht das auch recht selten. Viel häufiger tritt dagegen die Situation ein, dass Gruppen Wahrscheinlichkeiten und Folgen zu hoch bewerten. In der Konsequenz werden dann Maßnahmen ergriffen, die so nicht notwendig gewesen wären. Das trägt zwar dem stark verbreiteten Sicherheitsdenken Rechnung, andererseits entsteht jedoch ein sehr hoher Aufwand bzw. Kosten für die Instandhaltung.

In Vorbereitung der Risikobewertung ist dementsprechend gemeinsam mit der Gruppe eine realistische Sicht auf Schadenswahrscheinlichkeiten und Schadensfolgen zu entwickeln. Oftmals genügt dazu bereits ein Durchspielen des Prozesses an einem neutralen Beispiel.

Instandhaltungsplanung und Durchführung

Die Ergebnisse der Risikobewertung bilden die Grundlage, um geeignete Instandhaltungsmaßnahmen festzulegen. Die können in der Inspektion, der Wartung und dem vorbeugenden Austausch bestehen. Welche der Maßnahmen letztlich tatsächlich zum Einsatz kommt, entscheidet das RBM-Team.

So entsteht im Weiteren ein detaillierter Instandhaltungsplan, der Arbeitstätigkeiten, Zyklen, Fristen, Arbeitsergebnisse und Verantwortlichkeiten beschreibt. Dieser Instandhaltungsplan ist im Weiteren durch die Führungskräfte im Tagesgeschäft durchzusetzen.

Hinweis für die Elektrofachkraft

Bitte beachten Sie bei der Erstellung des Instandhaltungsplans, dass für die Ausführung von Arbeiten an elektrischen Anlagen die entsprechenden Unfallverhütungsvorschriften eingehalten werden.

Permanente Datenerfassung und Weiterführung

Eine große Anzahl der im Schritt 2 ermittelten Ergebnisse folgen Annahmen und Szenarios. Die können durchaus sehr nahe an der Wahrheit liegen, es sind aber auch Fälle denkbar, in denen das Team sich einfach verschätzt. Um dies zu vermeiden, sind im vierten Schritt permanent die Daten über Schadenswahrscheinlichkeiten zu erfassen und auszuwerten. Das schafft die Grundlage, um die Arbeitsergebnisse zu überprüfen und gegebenenfalls anzupassen. Dazu können idealerweise Verfahren genutzt werden, die auf dem Ansatz des Condition Monitoring (Zustandserfassung) beruhen, und die Möglichkeit zur digitalen Datenerfassung und -auswertung bieten.

Weiterhin ist in diesem Schritt zu beachten, dass sich Schadenswahrscheinlichkeiten und Schadensfolgen nicht statisch verhalten. Stattdessen verändern sie sich im Lauf der Zeit durch wechselnde Betriebs- oder Umweltbedingungen. Auch werden alte durch neue Anlagenteile ersetzt oder neue Produkte in den Fertigungsprozess aufgenommen. Das alles hat Konsequenzen auf die Instandhaltungsstrategie. Aus diesem Grund ist das Verfahren des Risk Based Maintenance in zyklischen Abständen zu auditieren und bei Bedarf zu wiederholen.

Anwendungsfälle und Einsatzfelder

Risk Based Maintenance ist eine Instandhaltungsstrategie, die vor allem dort zum Einsatz kommt, wo einerseits ein hohes Gefährdungspotenzial besteht und andererseits Instandhaltung nach klassischen Ansätzen einen unvertretbar hohen Aufwand verursachen würde. Deshalb finden sich typische Anwendungen der RBM vor allem in der kontinuierlichen Fertigung der Verfahrensindustrie. Dazu zählen bspw. Raffinerien, Kraftwerke, Energieerzeugungsanlagen, Wasseraufbereitungsanlagen, Zementfabriken oder Anlagen der chemischen Industrie. Aber auch Bauwerke wie Brücken oder Tunnel können geeignete Objekte dieser Strategie darstellen.

Ungeeignet scheint das Verfahren dagegen für die Serien- oder Auftragsfertigung. Einerseits steigt durch die Vielzahl unterschiedlicher Maschinen der Aufwand zur Analyse enorm. Andererseits stehen solche Produktionsmittel sehr stark in Wechselwirkung mit den Werkern. Letztere bleiben aber bei der Instandhaltungsstrategie Risk Based Maintenance weitestgehend unberücksichtigt.

Neben der Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit und dem Vermeiden von kritischen Anlagenausfällen sowie deren Folgen werden als Vorteile der Strategie gegenüber anderen Instandhaltungsansätzen vor allem folgende Punkte angeführt:

  • analytische Betrachtung der Schadenswahrscheinlichkeit und Schadensfolgen unter Beachtung der Instandhaltungskosten
  • Ableitungen einer systematischen Instandhaltung
  • Aktion statt Reaktion
  • Identifizierung der kritischen Anlagenkomponenten
  • Erwerb eines interdisziplinären Verständnisses für den Gesamtprozess
  • Entwicklung eines transparenten Zusammenhangs zwischen Prozessdaten und Schädigungsmechanismen
  • Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit

Als Nachteil ist sicher der recht hohe Aufwand zur Analyse zu nennen. Weiterhin wird der RBM-Prozess nur so gut sein, wie die Beteiligten der jeweiligen Aufgabenstellung intensiv und engagiert folgen. Das Verfahren ist damit keinesfalls frei von Fehlern und Unwägbarkeiten, auch wenn es die rationale Risikobewertung so scheinen lässt.

Literaturhinweise

  • Yatoma, Matasaki, Takahashi, Jun, Baba, Hidenari, Kohinata, Toshiharu, Application of Risk Based Maintenance on material handling systems. IHI Engineering Review, Juni 2004, Seite 52–58
  • Lounis Z., Risk based maintenance – optimization of aging highway bridge decks. Advances in Engineering Structures, Mechanics & Construction. Springer, The Netherlands, 2006, Seite 723–734
  • Babcock, Mitsui, Safety implications of European risk based inspection and maintenance methodology. Research Report 304, 2005

Lesen Sie mehr dazu in → Elektrosicherheit in der Praxis

Weitere Instandhaltungsstrateigen finden Sie hier:

Instandhaltungsstrategien vorgestellt: Total Productive Maintenance (TPM)

Instandhaltungsstrategien vorgestellt: Reliability Centered Maintenance

Autor: Holger Regber