Erfolgreiches Inbetriebnahmemanagement: Wie funktioniert es und welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein?

Ein Interview mit Dr.-Ing. Jörg Quindt

Herr Dr. Quindt, welche sind die Hauptaufgaben der Inbetriebnahme?

Die wichtigste Aufgabe der Inbetriebnahme ist die Überführung der Anlage in einen vertragsmäßigen Dauerbetrieb, im Einzelnen heißt das:

  • Ausbilden und Einarbeiten des Betriebs- und Servicepersonals
  • Nachweis der vertraglich vereinbarten Leistungsparameter
  • Kurze Inbetriebnahmezeiten und geringe Kosten

Darüber hinaus ist der Nachweis der Betriebssicherheit sowie der Nachweis der Funktionstüchtigkeit und Verfügbarkeit zu erbringen. Fehler aus den Planungs- bzw. Vorphasen sind konsequent zu beheben.
Ab einem fortgeschrittenen Zeitpunkt, wenn die Anlage in ihrem Nennzustand arbeitet, wird das Verfahrens- und Anlagenregime optimiert. Zudem kann aufgrund der gegenüber dem angestrebten Produktionsbetrieb besseren Personalausstattung die Anlage noch während der Inbetriebnahme auch in Bezug auf einen gezielten Know-how Gewinn genutzt werden. 
 

Welche sind die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Inbetriebnahme?

Vor und nach Vertragsabschluss sind die Risiken ganzheitlich zu analysieren und es ist kontinuierlich an einer Risikominimierung zu arbeiten. Darüber hinaus sollten zwischen Auftragnehmenden und Auftraggebenden die Verantwortlichkeiten eindeutig geregelt und wahrgenommen werden, sowie ein Pflichten- und Verantwortungsübergang durchgeführt werden.
Schnittstellen sind bereits im Vorfeld zu identifizieren und effizient zu gestalten.
Es sollten möglichst alle Fehler und Mängel bereits vor der Inbetriebnahme gefunden und beseitigt werden („Zehnerregel“). Ein später gefundener Fehler verteuert sich im Phasenmodell von Phase zu Phase um den Faktor 10! Ca. 75 Prozent der Fehler, die bei der Inbetriebnahme auftreten, sind auf die frühen Planungsphasen, z.B. im Basic-Engineering, zurückzuführen.
Die Anfahrstrategie sollte möglichst so gewählt werden, dass sicher und schnell qualitätsgerechte Endprodukte erzeugt werden.
 

Wie geht erfolgreiches Inbetriebnahmemanagement (aus Projekt- und Wirtschaftlichkeitsaspekten)?

Grundsätzlich lässt sich sagen, dass die allgemeinen Grundsätze des Projektmanagements auch für die Inbetriebnahme gelten.
Gegenüber anderen Phasen im Phasenmodell ist zumeist eine noch ausgeprägtere Teamarbeit von vielen unterschiedlich teilnehmenden Firmen, Fakultäten und Beteiligten erforderlich. Hierfür sind eine gründliche Planung und Vorbereitung notwendig, die meist schon im Vorfeld des Meilensteins „Mechanische Fertigstellung“ beginnt.
Aufgrund der Vielzahl an Beteiligten vor Ort ist Kommunikation auf allen Ebenen das „A und O“, angefangen bei der Geschäftsführung, aber auch den Projektmitarbeitenden, den Fachleuten, dem Betreibenden-Team oder den Instandhaltenden. Das einheitliche Verständnis für die erforderlichen Abläufe mit den dazugehörigen Maßnahmen, aber auch die Verantwortlichkeiten sollten im Vorfeld einvernehmlich festgelegt werden. Nur dann lassen sich die Ziele im Projekt glaubhaft vermitteln und die Identifikation erzielen.
Eine Voraussetzung für eine wirtschaftliche Inbetriebnahme ist daher auch die eindeutige und effiziente Regelung von Pflichten, Verantwortungen und Befugnissen.
Verfahrenstechnische Anlagen beinhalten nicht selten ein erhebliches Gefährdungspotenzial für den Menschen und die Umwelt. Die außer-gewöhnlichen Bedingungen und Zustände bei der Inbetriebnahme, das notwendige Reagieren auf Störungen, die hohe Beanspruchung der Ausrüstungen und der beteiligten Personen sind ein echter Härtetest für die Betriebssicherheit, die aus wirtschaftlichen Gründen unbedingt zu beachten sind.
 

Welche Fehler werden bei/während der Inbetriebnahme gemacht?

Die Fehlermöglichkeiten sind vielfältig. Das beginnt über Planungs-, Berechnungs-, Ausführungs-, Prüf- oder Montagefehler und endet nicht zuletzt bei Schweiß-, Werkstoff- oder Materialfehlern.
Die Inbetriebnehmenden müssen mit Überraschungen rechnen (Abweichungen, Störungen, Fehlern, Mängeln o.ä.). Das ist durch die Spezifik der Inbetriebnahme bedingt und ist nicht primär ein persönliches Verschulden.
Die praktischen Erfahrungen aus mehreren großen Anlagenbauprojekten haben gezeigt, dass der Anlagenstandort und der die Betreibenden im Allgemeinen auf das Projekt und im Besonderen auf die Inbetriebnahme eine viel größere Auswirkung haben, als gemeinhin angenommen. Zudem neigen Menschen und insbesondere Expert*innen (auch die Inbetriebnehmenden) dazu, die einfachen Einflussfaktoren und Ursachen zu vergessen bzw. zu unterschätzen.
 

Welche sind die Einzelaufgaben während der „kalten“ und „heißen“ Inbetriebnahme?

Die wichtigsten Einzelaufgaben der „kalten Inbetriebnahme“ lassen sich wie folgt beschreiben:

  • Erproben und Festigen der Inbetriebnahme-Organisation
  • Fortführung der Ausbildung und Unterweisung des Betreiber- und Servicepersonals
  • Erledigung und Abschluss restlicher Montagearbeiten und Prüfungen
  • Feinreinigung in Vorbereitung der Heiß-Inbetriebnahme
  • Dichtheitsprüfung der Gesamtanlage
  • Fortsetzen komplexer Funktionsprüfungen inkl. Wasserfahrt
  • Durchführung verschiedener Sondermaßnahmen
  • Anfahrcheck
  • Anzeige der Betriebsbereitschaft
     

Die wichtigsten Einzelaufgaben der „heißen Inbetriebnahme“ sind:

  • Anlage voll in den geplanten Nennzustand fahren
  • Einstellung der Regel- und Steuerungsparameter sowie Übernahme der Regelungen und Steuerungen auf Online-Betrieb
  • Bilanzierung der Massen- und Energieströme und Berechnung der spezifischen Verbräuche
  • Überprüfung der Einhaltung von Garantiewerten
  • Testen des Prozessleitsystems und Schnittstellengestaltung
  • Testen der mechanischen Funktion der Gesamtanlage
  • Befähigen des Bedienungs- und Instandhaltungspersonals für den Anlagendauerbetrieb
  • Durchführung von Messfahrten zum Know-how-Gewinn
  • Vorbereitung, Durchführung und Auswertung der Leistungsfahrt
  • Protokoll „Abnahme“
  • Protokoll „As-Built Dokumentation“
  • Freigabe zur Produktion
     

Stichwort virtuelle Inbetriebnahme und ihre Vorteile. Wie ist der Stand in der Praxis? Wer profitiert am meisten davon?

Die virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) gewinnt im Maschinen- und Anlagenbau über alle Branchenzweige hinweg an Bedeutung, wenngleich sich der Prozess noch im Entwicklungsstadium befindet.
Die virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) ist eine Maßnahme, bei der das Zusammenspiel von Planungsdaten und realer Technik mittels 3D-Animation vorab überprüft wird. Dabei werden die Steuerungskomponenten von Maschinen und Anlagen programmiert und validiert, noch bevor sie tatsächlich in Betrieb gehen.
Zuerst sollte dafür ein mögliches Simulationswerkzeug identifiziert und gewichtet werden. Die Kriterien sollten vom VIBN-Projektteam und weiteren erfahrenen Mitarbeitenden erarbeitetet werden. Die VDI-Richtlinie 3633 bietet eine Checkliste mit Kriterien für geeignete Simulationswerkzeuge. Die Schnittstellen und Austauschformate zwischen dem Simulationswerkzeug und anderen Werkzeugen des Engineerings spielen bei der Auswahl eine wichtige Rolle, da auf Kompatibilität geachtet werden muss.

Entscheidet man sich für eine virtuelle Inbetriebnahme, können folgende Vorteile zum Tragen kommen:

Zeitersparnis: 
Bei optimaler Umsetzung können Entwicklungs- und Inbetriebnahmezeiten verkürzt werden. Dies setzt voraus, dass die Inbetriebnahme mittels der 3D-Animation im Vorfeld gut vorbereitet wird. Das Engineering profitiert von der Nutzung eines „digitalen Zwillings“, da individuelle Vorgaben der Auftraggebenden bereits in der Konstruktion nachprüfbar sind.

Effizienzsteigerung: 
Die VIBN ermöglicht es, diffizile Zusammen-hänge zwischen verschiedenen Maschinen- und Anlagenbereichen bereits im Engineering zu berücksichtigen und Lösungen vorab zu testen. Dadurch wird die reale Inbetriebnahme effizienter.

Kostenreduktion:
Bei der VIBN müssen keine teuren Materialien eingesetzt werden, wie es bei der realen Inbetriebnahme der Fall wäre. Außerdem werden Planungs- und Programmierzeiten verkürzt und das Risiko von Fehlern wird reduziert.

Sicherheit und Qualität:
Die VIBN führt zu mehr Sicherheit in der Projekt-planung, da Stillstandzeiten bei der Erweiterung oder dem Umbau bestehender Anlagen reduziert werden. Dies trägt letztlich zur Verbesserung der Maschinenqualität bei.

Insgesamt bietet die virtuelle Inbetriebnahme zahlreiche Vorteile für die reale Inbetriebnahme, den Konstruktionsprozess, den Betrieb, die Instandhaltung sowie mögliche Reparaturen und Erweiterungen von Maschinen und verfahrenstechnischen Anlagen. Sie ist ein wichtiger Schritt in Richtung einer effizienteren und nachhaltigeren Produktion. Dies kann so weit gehen, dass die Spezialist*innen und die Lieferant*innen nicht mehr vor Ort sein müssen und sich aufwendige Reisen, vor allem in Krisengebiete, erübrigen. Für Instandhaltende können Schulungen und Trainings auf Grundlage von 3D animierten Programmen durchgeführt werden.

Über den Autor:

Dr.-Ing. Jörg Quindt, Leiter Verfahrenstechnik, Quarzwerke GmbH, Frechen Dr. Jörg Quindt ist seit vielen Jahren in der Grund- und Rohstoffindustrie mit der Planung und Errichtung von verfahrenstechnischen Anlagen beschäftigt. Er hat an zahlreichen Projekten im In- und Ausland, vom Engineering bis zur Inbetriebnahme inkl. AS BUILT-Dokumentationen sowie „Lessons Learned“ Workshops fachlich und verantwortlich mitgewirkt. Die Schwerpunkte seiner Tätigkeiten lagen vor allem darin, die im Basic-Engineering ausgewählten Verfahren und Technologien erfolgreich in Betrieb zu nehmen. Im Interview sprechen wir mit ihm über Inbetriebnahmemanagement.