Instandhaltungsmaßnahmen an raumlufttechnischen Anlagen. Wie können die Lebensdauer verlängert und die Betriebskosten gesenkt werden?

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abstract

1 Einleitung
1.1 Ausgangslage
1.2 Ziel der Arbeit
1.3 Fragestellung
1.4 Hypothesen
1.5 Abgrenzung
1.6 Mehrwert
1.7 Aufbau der Arbeit

2 Die Instandhaltung – Theorieteil
2.1 Einleitung
2.2 Geschichte Instandhaltung
2.3 Begrifflichkeiten
2.4 Lebenszyklus
2.5 Technische Anlage
2.6 Rollen
2.7 Instandhaltungsstrategie
2.8 Instandhaltungsmodelle
2.9 Normen/Vorschriften
2.10 Zwischenfazit
2.11 Hypothesendeterminierung
2.12 Zusammenfassung

3 Methodenteil
3.1 Einleitung
3.2 Durchführung der Untersuchung
3.3 Interviewleitfaden
3.4 Zusammenfassung
3.5 Zeitlicher Ablauf der Arbeit

4 Auswertung
4.1 Einleitung
4.2 Ergebnisse
4.3 Interpretation
4.4 Abgrenzung
4.5 Überführung der Hypothese
4.6 Zusammenfassung

5 Fazit/Ausblick
5.1 Einleitung
5.2 Zusammenfassung
5.3 Mehrwert
5.4 Ausblick

6 Quellenverzeichnisse
6.1 Literaturverzeichnis

7 Abbildungsverzeichnis

8 Anhänge

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abstract

Der Autor geht in dieser Arbeit auf die Fragestellung ein, welche Instandhaltungsmassnahmen aus Sicht der Eigentümer und bei raumlufttechnischen Anlagen in Bezug auf die Betriebskosten und die Lebensdauer relevant sind. Er stellt dabei die Hypothese auf, dass Aufgrund des fehlenden technischen Verständnisses von Eigentümern von Herstellern/Erstellern unnötige Dienstleistungen in Wartungsverträgen angeboten werden.

Zuerst wird sich mit den verschiedenen Modellen (Total Productive Maintenance, Lean Maintenance, Knowledge-based Maintenance usw.) auseinandersetzt. Ebenso werden die Hauptbestandteile einer raumlufttechnischen Anlage dargelegt.

Für den empirischen Teil der Arbeit hat der Autor Fachinterviews mit Experten aus den Bereichen Eigentümer und Eigentümervertreter, Ingenieure, Fachfirmen und Gerätehersteller durchgeführt. Das Ziel dieses breiten Mix war, ein vollumfängliches Bild über die Instandhaltung zu erhalten und so die optimale Strategie für den Eigentümer zu ermitteln. Die Experten mussten sich zu standardisierten Fragen in den drei Hauptelementen Instandhaltungsmodelle, Vorschriften und Technik äussern. Jeder Experte hatte am Schluss noch die Möglichkeit, seine persönliche Note mit einzugeben, damit auch Blickwinkel angesprochen werden konnten, an die vorher nicht gedacht wurde.

Die Auswertung der Ergebnisse ermöglichte, die Fragestellung so weit zu beantworten, dass die Instandhaltung an raumlufttechnischen Anlagen sinnvoll ist. Der Aufwand sollte auf die Hygiene beschränkt werden. Dies ist damit zu begründen, dass die Luft das wichtigste Lebensmittel für den Menschen ist. Durch die regelmässige Instandhaltung ist man nicht vor Störungen geschützt. Daher empfiehlt der Autor während der periodischen Reinigung (diese ist standorts- und betriebsabhängig) nur eine Kontrolle der Anlage.

Für das Modell Knowledge-based Maintenance fehlt es in der Branche noch an der Flexibilität bei der Einteilung der Mitarbeiter. Es gibt Firmen, welche den Einsatz von Hilfsmittel prüfen und die ersten Versuche starten, aber auf dem Markt konnte sich ein solches System noch nicht durchsetzen.

Die aufgestellte Hypothese konnte bestätigt und in die These überführt werden, dass aufgrund des fehlenden technisches Verständnisses Eigentümer von Herstellern oder Erstellern unnötige Dienstleistungen in Wartungsverträgen angeboten werden. Dagegen kann man sich schützen, indem man sich Grundwissen aneignet oder einen unabhängigen Berater beizieht.

1 Einleitung

1.1 Ausgangslage

Ein Gebäude oder auch eine Anlage wird über Monate hinweg den Wünschen des Eigentümers entsprechend geplant und anschliessend realisiert. Mit der Übergabe des fertigen Bauwerkes an den Eigentümer geht die Verantwortung für das Gebäudes und die darin installierten technischen Installationen an den Eigentümer/Nutzer über. Das vorhandene Fachwissen von Eigentümer und Nutzer kann in Bezug auf die installierten technischen Anlagen sehr unterschiedlich ausfallen. Professionelle Eigentümer, zum Beispiel eine Versicherungsgesellschaft oder eine öffentliche Institution, haben Personal mit technischem Fachwissen, welches in der Instandhaltung eingebracht werden kann. Einem privaten Eigentümer fehlt in den meisten Fällen das technische Verständnis.

Alle Eigentümer haben etwas gemeinsam: Sie wollen, dass die technischen Einrichtungen mit so wenig Aufwand und so lange wie möglich betrieben werden können.

Eine andere Interessengruppe besteht aus Herstellern, Erstellern und auf Wartung spezialisierten Fachfirmen. Sie haben das Interesse, regelmässig die Instandhaltung an den installierten Anlagen durchzuführen. Für diese Dienstleistungen bieten sie dem Eigentümer Instandhaltungs- oder Wartungsverträge an. Aus Erfahrung des Autors sind diese Verträge meistens nicht transparent und enden oft in einer Pauschale. Die Leistungen werden in den wenigsten Fällen detailliert und verständlich beschrieben.

1.2 Ziel der Arbeit

Diese Arbeit verfolgt das Ziel, aufzuzeigen, welche Massnahmen in Bezug auf die Lebensdauer und auf die Betriebskosten relevant und welche vernachlässigbar sind. Der Autor möchte darlegen, mit welchen Massnahmen die Lebensdauer von lufttechnischen Anlagen verlängert werden kann und gleichzeitig die Betriebskosten gesenkt werden können.

1.3 Fragestellung

Die Forschungsfrage lautet:

Welche Instandhaltungsmassnahmen sind aus Sicht der Eigentümer bei raumlufttechnischen Anlagen in Bezug auf die Betriebskosten und die Lebensdauer relevant?

1.4 Hypothesen

Abgeleitet aus der Ausgangslage, dem Ziel der Arbeit und der Fragestellung wird folgende Hypothese formuliert:

Aufgrund des fehlenden technischen Verständnisses von Eigentümern werden vom Hersteller/Ersteller unnötige Dienstleistungen in Wartungsverträgen angeboten.

1.5 Abgrenzung

Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Betriebskosten und der Lebensdauer von lufttechnischen Anlagen. Der Autor befragt Fachspezialisten von Eigentümern, Herstellern, Erstellern, Wartungsfirmen, Beratungsfirmen usw. und leitet daraus die optimalen Instandhaltungsmassnahmen aus Sicht des Eigentümers ab. Dabei legt er den Fokus auf die Sicht von Eigentümern. Lüftungsanlagen für die Bereiche Reinraum und Chemie werden in dieser Arbeit aufgrund der erhöhten Anforderungen nicht behandelt. Beschränkt wird die Untersuchung auf den Standort Schweiz und die in der Schweiz gültigen Normen und Vorschriften.

1.6 Mehrwert

Mit dieser Arbeit sollermöglicht werden, die Betriebskosten zu senken und die Lebensdauer von lufttechnischen Anlagen zu verlängern. Dieses Dokument soll Eigentümer als Entscheidungshilfe bei der Planung der richtigen Instandhaltungsmassnahmen unterstützen.

1.7 Aufbau der Arbeit

Diese Arbeit ist in fünf Kapitel gegliedert. Im ersten Kapitel, der Einleitung, wird die Ausgangslage beschrieben. Der Autor stellt das Ziel der Arbeit vor, erläutert die Fragestellung und die Hypothese, die während der Arbeit der zentrale Kern ist und beantwortet werden muss. Ebenso werden erste Abgrenzungen vor und der Aufbau der Arbeit wird aufgezeigt.

In Kapitel zwei, dem Theorieteil, wird auf die Geschichte und die Begrifflichkeiten der Instandhaltung eingegangen. Dabei werden die verschiedenen Rollen und Modelle sowie Vorschriften vorgestellt. Auf dieser Basis wird ein Zwischenfazit erstellt, auf das bei der Auswertung wieder Bezug genommen wird.

In Kapitel drei, dem Methodenteil, findet die empirische Forschung statt. Der Autor beschreibt in diesem Kapitel, wie er die Forschung durchführt und wie der Interviewleitfaden aufgebaut ist. Weiterhin wird auf den zeitlichen Ablauf der gesamten Arbeit eingegangen.

In Kapitel vier, dem Auswertungsteil, werden die Ergebnisse aus den Interviews zusammengefasst und in Bezug auf die Forschungsaufgabe interpretiert. Nach Vornahme einer weiteren Abgrenzung wird die Fragestellung beantwortet sowie die Hypothese widerlegt/bestätigt.

Im abschliessenden Kapitel fünf, dem Fazit, fasst der Autor nochmals die wichtigsten Punkte der Arbeit zusammen und zeigt den Mehrwehrt der Arbeit auf. Weiterhin wird ein Ausblick auf mögliche weiterführende Arbeiten verfasst.

2 Die Instandhaltung – Theorieteil

2.1 Einleitung

In diesem Kapitel wird alles behandelt, was zum Thema Instandhaltung von Lüftungsanlagen zählt. Es werden unter anderem die verschiedenen Begrifflichkeiten und deren Bedeutung sowie die verschiedenen Rollen und deren Aufgaben erläutert. Als zentralen Bestandteil dieses Kapitels erachtet der Autor die verschiedenen Vorschriften, Vorgaben und die bekannten Instandhaltungsmethoden. Bei den Instandhaltungsmethoden werden die nachfolgenden Methoden erläutert. Weiterhin werden die Auswirkungen dieser Methoden auf die Instandhaltung von Lüftungsanlagen aufgezeigt, die für diese Arbeit als relevant erscheinen.

2.2 Geschichte Instandhaltung

Die wachsende Bedeutung der Instandhaltung ist auf die Globalisierung der Märkte zurückzuführen. Damit diese wettbewerbsfähig bleiben, steigt bei den Unternehmern der Kosten- und Leistungsdruck. Der Fokus wird auf Produkte mit hohen Anforderungen an die Qualität zu günstigsten Kosten gelegt (Pawellek, 2016, p. 1).

Bis 1950 war das Interesse an einer Instandhaltung noch sehr gering, wenn etwas nicht mehr funktionierte, wurde es repariert. Eine Betrachtung aus der energetischen Sicht wurde nicht vollzogen. Seit 1950 fand die Instandhaltung Einzug: Wenn die Maschine einen Ausfall hatte, wurden geringfügige Instandhaltungen durchgeführt. Erst ab 1960 begann man, die Instandhaltung auch an produktiven Anlagen auszuführen. Daraus ergaben sich folgende Vorteile:

– Die Anlagen liefen zuverlässiger und wiesen eine höhere Verfügbarkeit auf
– Grössere Sicherheit für die Produktion und die Mitarbeiter
– Die Qualität der Produkte wurde gesteigert
– Weniger Auswirkungen auf die Umwelt
– Anlagen konnten länger betrieben werden
– Die Rentabilität wurde erhöht

Ab circa dem Jahr 2000 kam eine zusätzliche Betrachtungsweite hinzu. Die Unternehmer begannen, Nachhaltigkeitsziele in ihre Struktur zu implementieren. Dies führte dazu, dass die Anlagebewirtschaftung eine zentrale Rolle einnahm.

Im Jahr 2012 wurde ein Zukunftsprojekt mit der «Industrie 4.0» initialisiert. Darin geht es darum, die Anlagen mit zentraler autonomer Intelligenz zu betreiben. Das bedeutet, die Anlagen so zu steuern, dass sie sich anbahnende Störungen erkennen direkt an interne oder externe Partner melden (Pawellek, 2016, pp. 3–4).

Die laufende technische Weiterentwicklung der Produkte führt dazu, dass die Anlagen immer komplexer werden. Auch die geltenden Umweltauflagen oder gesetzliche Rahmenbedingungen haben Einfluss auf die Produkte und auf die Instandhaltung. Einerseits verursachen komplexe Anlagen häufiger Störungen, da sie aus mehr Bauteilen bestehen. Andererseits wird die Nutzungszeit der Anlagen stetig erhöht, um Stillstand zu vermeiden. Durch die komplexe Bauweise können Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten nur noch durch Fachpersonal durchgeführt werden (Matyas, 2013, pp. 22–25).

2.3 Begrifflichkeiten

Nachdem ein Bauprojekt abgeschlossen ist, geht es in den Erhalt über. Die Phase des Erhalts ist in der Regel länger als das effektive Projekt. Der Erhalt lässt sich in drei Kapitel aufgliedern: Überwachung, Unterhalt und Veränderung. Die Ziele im Erhalt richten sich hauptsächlich auf die Bewahrung ausreichender Sicherheit, den wirtschaftlichen Aspekt der Anlage und die Gebrauchstauglichkeit eines Bauwerks (Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, 1997, pp. 8–9).

Der Fokus in dieser Arbeit wird auf die Instandhaltung gelegt. Dabei werden jedoch immer wieder Themen aus der Überwachung tangiert. Daher werden die wichtigen Begriffe nachstehend kurz erläutert. Die Erneuerung ist nicht Bestandteil dieser Arbeit.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Ablaufschema Instandhaltung.jpg (Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, 1997, p. 7)

2.3.1 Überwachung

Das Ziel der Überwachung ist, dass die Entwicklung eines Zustandes festgestellt wird und daraus eine Handlungsempfehlung abgeleitet werden kann. Die planbare Überwachung kann zum Beispiel eine planbare gezielte Beobachtung oder eine regelmässige Inspektion sein. Die nicht planbare Überwachung beinhaltet beispielsweise die Beobachtung einer dritten unabhängigen Person.

Als Teil der Überwachung gilt die Beobachtung. Diese ist eine Daueraufgabe und wird unabhängig von Instandhaltungsarbeiten durch den Eigentümer oder durch eine beauftragte Firma durchgeführt und protokolliert. Es können aber auch Beobachtungen von dritten Personen mit einfliessen, sofern es sich bei der Beobachtung um eine Funktionsstörung handelt.

Ein weiterer Punkt der Überwachung ist die Inspektion. Dabei werden gezielte und umfassende Zustandsaufnahmen durchgeführt. Mögliche Ergebnisse aus einer Inspektion sind Zustandsberichte, sofort angeordnete Massnahmen oder auch Empfehlungen über das weitere Vorgehen.

Auch eine Kontrollmessung gehört in den Bereich der Überwachung. Dabei wird das Verhalten der technischen Anlagen mit den ursprünglichen Kenngrössen verglichen. Mögliche Kontrollmessungen können energetischer oder technischer Natur sein. Die Ergebnisse mit den Abweichungen sind schriftlich zu protokollieren.

Der letzte Punkt der Überwachung ist die Funktionskontrolle. Bei einer Funktionskontrolle wird der Nachweis erbracht, dass die technische Anlage einwandfrei arbeitet. Sollten sich während einer Funktionskontrolle sicherheitsrelevante Mängel zeigen, sind diese umgehend anzuzeigen und beheben zu lassen (Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, 1997, pp. 9–13).

2.3.2 Unterhalt

Das Ziel des Unterhaltes ist das Bewahren oder das Wiederherstellen eines Ursprungszustandes. Der Unterhalt wird dabei in Instandhaltung und Instandsetzung aufgegliedert (Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, 1997, pp. 13–15),

Die Instandhaltung intendiert, das Optimum zwischen der kostenvorbeugenden Instandhaltung und dem Risiko des Anlageausfalles zu finden und mit einer geeigneten Strategie umzusetzen.

Zu den Hauptzielen gehören somit die Zuverlässigkeits- und Sicherheitsmaximierung sowie die Kostenminimierung.

Nebst der Zuverlässigkeitsmaximierung ist es wichtig, dass Umwelt- oder sogar Personenschäden vermieden werden (Matyas, 2013, pp. 25–26).

2.3.2.1 Instandhaltung

Die Instandhaltung bezweckt, die Gebrauchstauglichkeit einer technischen Anlage zu bewahren. In der Instandhaltung sind kleinere Behebungen von Schäden inbegriffen. Bei der Instandhaltung von technischen Anlagen gehört zusätzlich zur sachgerechten Wartung auch das Optimieren eines Betriebes (Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, 1997, pp. 13–15).

Die Instandhaltung hat das Ziel, den Sollzustand der Anlage zu bewahren und den laufenden Betrieb sicherzustellen. Durch die Instandhaltung soll die Abnutzungsgeschwindigkeit reduziert werden, was dazu führt, dass die Lebensdauer erhöht wird. Ebenso gehören zu der Instandhaltung das Reinigen oder Nachfüllen von Hilfsstoffen, das Justieren der Anlagen und der Ersatz von Kleinteilen (Hofbauer & Rau, 2011, p. 86).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Betrachtung Instandhaltungskosten.jpg (Matyas, 2013, p. 22)

Die Grafik der ganzheitlichen Betrachtung von instandhaltungsabhängigen Kosten verdeutlicht übersichtlich, was passiert, wenn das Instandhaltungsbudget reduziert wird. Dadurch steigen die Kosten für Ausfälle und Reparaturen. Durch gezielte Prozessoptimierungen können jedoch die Kosten auf beiden Seiten reduziert werden (Matyas, 2013, p. 22).

Die Wartung beinhaltet die Tätigkeiten Reinigen, Konservieren, Nachstellen, Schmieren, Ergänzen und Auswechseln. Das Ziel der Wartung ist, den Ausgangszustand einer technischen Anlage und die Betriebssicherheit zu erhalten. Durch eine periodische Wartung wird die Abnutzungsgeschwindigkeit reduziert, was sich auf den Lebenszyklus auswirkt (Matyas, 2013, p. 31).

2.3.2.2 Instandsetzung

Die Instandsetzung hat das Ziel, die technische Anlage in den Punkten Sicherheit und Gebrauchstauglichkeit für eine vorher definierte Dauer wieder instand zu setzen. Diese Arbeiten sind in der Regel umfangreicher, da sie einen Teil oder alle Anlagen in einen neuen Zustand versetzen (Schweizerischer Ingenieur- und Architektenverein, 1997, pp. 13–15).

Eine Instandsetzung bewirkt, dass der Sollzustand der Anlage so gut wie möglich wiederhergestellt wird (Hofbauer & Rau, 2011, p. 86).

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