In der vorliegenden Arbeit werden anfangs die Grundlagen über die technischen Anlagen näher erläutert, anschließend wird das Wartungskonzept für die HKL-Anlage vorgestellt. Am Ende der Arbeit soll gezeigt werden, wie "Condition Monitoring" die Zuverlässigkeit der Komponenten beeinflusst und ob eine zustandsorientierte Wartung Einfluss auf die Life Cycle Costs hat.
Durch die steigende Globalisierung steigt ebenfalls der Wettbewerbsdruck und die damit verbundene Erwartung an die technischen Anlagen. Es werden jährlich mehrere Millionen Euro ausgegeben, damit die technischen Anlagen ordnungsgemäß weiter betrieben werden können. Die ständige Instandhaltung ist nicht nur mit hohen Wartungskosten, sondern auch mit einem enormen Aufwand verbunden. Weiters werden die Subkomponenten während der geplanten Wartung ausgetauscht, obwohl die Lebensdauer noch lange nicht am Ende ist. Dies ist nicht kundenfreundlich und wirkt sich negativ auf die Umwelt aus. Um dieser Problematik entgegenzuwirken, hat sich der Autor überlegt, ein Wartungskonzept für eine HKL-Anlage zu entwickeln, bei dem der Betreiber der HKLAnlage nur dann warten muss, wenn es notwendig ist. Der Autor konzentriert sich auf eine HKL-Anlage, die in Schienenfahrzeugen bzw. im öffentlichen Personenverkehr eingesetzt wird.
Condition Monitoring Systeme (CMS) kommen in verschiedenen Bereichen zum Einsatz und bringen diverse Vorteile mit sich. So zum Beispiel werden sie bei Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) genutzt, um den Anlagenzustand zu überwachen oder zu dokumentieren. Gleiches gilt für deren Bestanteile. Bei den Condition-Monitoring-Systemen ist es wichtig, ständig zu planen, zu kontrollieren und Instandhaltungsmaßnahmen durchzuführen. Schäden und Defekte können erst bei Eintreten gesehen werden. Daher werden Ersatzteile und eine geeignete Logistik häufig erst besorgt, wenn diese auftreten.
Inhaltsverzeichnis
1. EINLEITUNG
1.1 Problemstellung
1.2 Forschungsfrage, Ziel und Methodik
2. INSTANDHALTUNG
2.1. Wartung
2.2. Inspektion
2.3. Instandsetzung
2.4. Verbesserung
2.5. Messen der Instandhaltung
2.3.1. Mean Time Between Failure
2.3.2 Mean Time Between Repair
2.3.3 Mean Time Between Maintenance
2.6. Arten der Instandhaltung
2.6.1. Korrektive Instandhaltung
2.6.2. Präventive Instandhaltung
2.6.3. Prospektive Instandhaltung
2.6.4. Zustandorientierte Instandhaltung
2.6.5. Vorausschauende Instandhaltung
2.7. Instandhaltungsstrategie
2.7.1. Auswahl für die Instandhaltungsstrategie
2.7.2.Strategieauswahlverfahren
2.8. Instandhaltungscontrolling
3. RISIKOMANAGEMENT
3.1. RISIKO
3.2. DEFINITION RISIKOMANAGEMENT
3.3. RISIKOSTRATEGIE
3.4. RISIKOIDENTIFIKATION
3.5. RISIKOBEWERTUNG
3.6. RISIKOHANDHABUNG
3.7. RISIKOCONTROLLING
4. RAMS UND LCC
4.1. RAMS
4.1.1. Zuverlässigkeit
4.1.2. Verfügbarkeit
4.1.3. Instandhaltbarkeit
4.1.4. Sicherheit
4.2. ANALYSENMETHODEN
4.2.1. FMEA
4.2.2. FTA
4.2.3. FMEDA
4.3. LIFE CYCLE COSTING
5. HKL ANLAGE FÜR STRAßENBAHN (HEIZUNG KÜHLUNG LÜFTUNG)
5.1. BETRIEBSARTEN
5.2. AUFBAU
5.2.1. Relevanten Subkomponenten der HKL-Anlage
5.3. WARTUNGSPLAN DER HKL-ANLAGE
6. CONDITION MONITORING
6.1. CBM – CONDITION BASED MONITORING
6.1.1. Frequenzanalyse
7. UMSETZUNG DES KONZEPTES
7.1. AUFBAU EINES RADIALLÜFTERS
7.2. KOMPONENTEN ZUR ÜBERWACHUNG DES LÜFTERS
7.2.1. Implementierung der ausgewählten Komponenten
8. VERGLEICH DER WARTUNGSKONZEPTE
9. FAZIT
9.1. BEANTWORTUNG DER FORSCHUNGSFRAGEN
9.2. LIMITATION
9.3. AUSSICHT
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit zielt darauf ab, die Vorteile eines auf "Condition Monitoring" basierenden Instandhaltungskonzepts für eine HKL-Anlage in Schienenfahrzeugen gegenüber einer herkömmlichen, präventiven Wartung zu evaluieren, insbesondere im Hinblick auf RAMS-Parameter und Lebenszykluskosten (Life Cycle Costs).
- Grundlagen der Instandhaltung und Strategieauswahl
- Risikomanagement und RAMS-Analysemethoden (FMEA, FTA, FMEDA)
- Aufbau und Betrieb einer HKL-Anlage für Straßenbahnen
- Implementierung von Condition-Monitoring-Systemen am Beispiel eines Radiallüfters
- Vergleichende Analyse der Instandhaltungskonzepte und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Auszug aus dem Buch
2.5.1. Mean Time Between Failure
Dieses Maß sagt aus, wie zuverlässig ein Objekt bzw. ein Sub-Objekt arbeitet. Die Kennzahl zeigt die mittlere Betriebsdauer zwischen den einzelnen „Failures“. Anhand dieser Metrik kann gemessen werden, wie die Verfügbarkeit der Anlagen gegeben ist. Je höher die Kennzahl, desto schlechter ist die Performance der Anlage ([Tor4], S. 1).
Zusammenfassung der Kapitel
1. EINLEITUNG: Die Einleitung beleuchtet den hohen Aufwand und die Kosten ständiger präventiver Instandhaltung und führt in die Thematik der zustandsorientierten Wartung mittels "Condition Monitoring" ein.
2. INSTANDHALTUNG: Dieses Kapitel definiert die grundlegenden Instandhaltungsmaßnahmen, erläutert verschiedene Arten der Instandhaltung sowie Strategien und stellt Methoden zum Controlling und Messen dieser vor.
3. RISIKOMANAGEMENT: Das Kapitel behandelt den Prozess des Risikomanagements, von der Risikoidentifikation über die Bewertung bis hin zur Risikohandhabung und -steuerung innerhalb eines Unternehmens.
4. RAMS UND LCC: Hier werden die Begriffe Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Instandhaltbarkeit und Sicherheit (RAMS) sowie die Lebenszykluskostenrechnung erläutert, ergänzt durch spezifische Analysemethoden wie FMEA, FTA und FMEDA.
5. HKL ANLAGE FÜR STRAßENBAHN (HEIZUNG KÜHLUNG LÜFTUNG): Dieses Kapitel beschreibt den technischen Aufbau, die Betriebsarten und den Wartungsplan einer speziellen HKL-Anlage für den Einsatz in Straßenbahnen.
6. CONDITION MONITORING: Das Kapitel führt in die computergestützte Zustandsüberwachung ein, erläutert deren Implementierung, notwendige Schritte und vergleicht das "Condition Based Monitoring" (CBM) mit der präventiven Wartung.
7. UMSETZUNG DES KONZEPTES: Hier wird die praktische Umsetzung eines Überwachungskonzepts für den Radiallüfter einer HKL-Anlage detailliert beschrieben, einschließlich der Auswahl der Komponenten und Software.
8. VERGLEICH DER WARTUNGSKONZEPTE: In diesem Kapitel werden die präventive Wartung und das zustandsorientierte Wartungskonzept gegenübergestellt, wobei insbesondere der "Impact" auf die Gesamtkosten und Zuverlässigkeit analysiert wird.
9. FAZIT: Das Fazit beantwortet die Forschungsfragen, diskutiert Limitationen der Arbeit und gibt einen Ausblick auf die Zukunft der zustandsorientierten Überwachungstechnik.
Schlüsselwörter
Condition Monitoring, CBM, Instandhaltung, HKL-Anlage, Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit, Risikomanagement, RAMS, Life Cycle Costing, FMEA, Radiallüfter, Instandhaltungsstrategie, Fehlerbaumanalyse, Wartungsintervalle, Instandhaltungscontrolling
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit?
Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und Analyse eines Instandhaltungskonzepts für eine HKL-Anlage in Schienenfahrzeugen unter Nutzung von "Condition Monitoring".
Welche Themenfelder sind zentral?
Zentrale Themen sind die verschiedenen Instandhaltungsstrategien, Risikomanagementmethoden, die RAMS-Normen sowie die Wirtschaftlichkeit von Instandhaltungskonzepten.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsfrage?
Das Ziel ist es, die Vorteile eines "Condition Monitoring"-Konzepts gegenüber der herkömmlichen präventiven Instandhaltung bezüglich Zuverlässigkeit und Life Cycle Costs aufzuzeigen.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zur Anwendung?
Die Arbeit nutzt eine Literaturarbeit zur theoretischen Fundierung sowie eine Fallstudie am Beispiel eines Radiallüfters zur Analyse von Instandhaltungsdaten und Kosten.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in theoretische Grundlagen zu Instandhaltung, Risikomanagement und RAMS, gefolgt von der technischen Beschreibung der HKL-Anlage und der praktischen Umsetzung einer zustandsorientierten Überwachung.
Welche Schlüsselbegriffe definieren die Arbeit?
Condition Monitoring, Instandhaltung, Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, RAMS, LCC und Risikomanagement sind die entscheidenden Begriffe für diese Arbeit.
Warum wurde ein Radiallüfter als Fallbeispiel gewählt?
Der Lüfter wurde gewählt, da er in der Vergangenheit häufig Fehler meldete und somit das größte Potenzial für eine zustandsorientierte Überwachung und Kostenoptimierung bot.
Kann präventive Instandhaltung vollständig durch CBM ersetzt werden?
Nein, laut der Arbeit ist dies aufgrund gesetzlicher Normen und sicherheitskritischer Anforderungen, beispielsweise bei Kältekreisläufen, derzeit nicht vollständig möglich.
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- Anonym (Autor), 2021, Erstellen eines Instandhaltungskonzeptes mittels "Condition Monitoring", Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1153837
