Asset Management für die Schiene: Was Software können muss

Das Maintenance Management unterliegt durch das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT), Instandhaltung 4.0, Software und Künstliche Intelligenz einem stetigen Wandel. Aber welche Instandhaltungsstrategie und welches Tool sind jeweils geeignet? Welche Voraussetzungen sind unter anderem für ein erfolgreiches Asset Management zu berücksichtigen? In welchen Schritten ist vorzugehen? Diese und weitere Fragen bewegen die Instandhaltungsfachkräfte.

So wird in Verbindung mit der Datenintegration auf dem Weg zur Instandhaltung 4.0 von

• prädiktive Analysen für Prognosen oder die Entdeckung versteckter Zusammenhänge, um Problemen entgegenzusteuern
• präskiptive Analysen für Empfehlung zum künftigen Umgang bei zukünftigen Herausforderungen mit konkreten Handlungsempfehlungen

gesprochen, aber wenig über die zu schaffenden Grundlagen und die erforderlichen Schritte ausgesagt.

Für die Instandhaltung von Schienenfahrzeugen ist die ECM-Verordnung, das heißt. "Entity in Charge of Maintenance" (für die Instandhaltung zuständige Stelle) zu berücksichtigen. Dieser Begriff wurde 2008 durch eine EU-Verordnung mit der Revision der Richtlinie über Eisenbahn-Sicherheit in Europa eingeführt.

Gemäß dieser Verordnung muss für jedes Schienenfahrzeug eine Instandhaltungs-Stelle definiert und im Fahrzeugregister eingetragen sein. Diese Stelle sorgt mit einem zertifizierten Instandhaltungssystem dafür, dass der sichere Betriebszustand der Fahrzeuge stets gewährleistet ist. 

Kernkompetenzen des ECM

Die Integrationsfähigkeit des ECM für die Instandhaltung in bestehende Managementsysteme wurde bereits ausführlich dargestellt. Hinzuweisen ist auf die Gliederung von Managementfunktionen im ECM. Hier wird zwischen Instandhaltungsentwicklungsfunktion, Fuhrpark- und Instandhaltungserbringungsfunktion sowie Managementfunktion unterschieden. Aus dem EU-Projekt Main-Cert resultieren die folgenden instandhaltungsspezifischen Kompetenzbeschreibungen:

• Ermittlung des Instandhaltungsbedarfs / Methoden und Strategien
• Aufbauorganisation der Instandhaltung
• Auftragsabwicklung in der Instandhaltung
• Management externer Auftragnehmer
• Management von Materialien und Ersatzteilen
• Management von Dokumenten und Informationen
• Instandhaltungs-Controlling
• DV-Unterstützung für die Instandhaltung
• Technische Diagnose
• Wertschöpfung und moderne Methoden in der Instandhaltung

Technische Mittel nicht entscheidend

Zur prädiktiven und zur präskriptiven Instandhaltung werden für die Instandhaltung die aus dem Nutzungs- oder dem Instandhaltungs-Prozess der Assets gewonnen Daten (Ausfallhäufigkeit und –folgen von Assets und deren Komponenten) erfasst, gespeichert und verarbeitet. Dabei ist es nicht entscheidend, welche technischen Mittel genutzt werden. Es geht letztendlich nur darum, die Assets so zu betreiben, dass ihre Schwachstellen nicht zu Verfügbarkeitsproblemen führen.

Dazu ist Folgendes notwendig:

1. Die Nutzung zustandsrelevanter Daten aus vorhandenen Sensoren oder aus Inspektionen muss gegeben sein.
2. Die Speicherung und Verarbeitung der Daten in einem wählbaren, adaptierbaren Algorithmus im IT-System erfolgt zur Bewertung des Zustandes und ggf. zur Abschätzung der Restnutzungsdauer bis zum voraussichtlichen Ausfall.
3. Die Ausgabe von Hinweisen oder Empfehlungen ist für den Nutzer auf der operationellen Ebene mit Ampeldarstellung, für den Supervisor auf der taktischen Ebene und für das Management auf der strategischen Ebene in einem Management-Informations-System zu gewährleisten.
4. Die Verarbeitung von Prozessdaten beginnt mit einer Stör- und Schadensanalyse (SSA) in der Instandhaltung. Die SSA ermöglicht den Erfahrungsrückfluss von der Instandhaltung an die Nutzer der Assets, aber auch an die Konstrukteure des Herstellers. Dabei umfasst sie in der Regel Informationen über die Ausfallhäufigkeit von Anlagen, deren Komponenten und Bauteile sowie Ausfallfolgen.
5. Verbesserungsvorschläge der Instandhaltungsfachkräfte des Betreibers bzw. der Service-Mitarbeiter des Herstellers

Bei der Anwendung datenverarbeitender Verfahren – etwa der Principal Component Analysis (PCA) - werden üblicherweise folgende Schritte unternommen:

Schritt 1: Fehlerdetektion / Fehlerisolation; Liegt ein Fehler, eine Störung vor?
Folge: Alarmierung, Lenkung der Aufmerksamkeit

Schritt 2: Fehleridentifikation / -diagnose; Welcher Fehler beziehungsweise welche Störung liegt vor?
Folge: Zielgerichtete und effiziente Instandsetzung und Schwachstellenanalyse

Schritt 3: Prognose; Wie lange erfüllt das Asset noch alle Funktionen?
Folge: Vorausschauende Instandhaltung mit Planung der Maßnahmen sowie Unterstützung beim Asset Management, insbesondere bei Nutzungseinschränkungen der Assets (z. B. Belastungsbegrenzung).

Asset-Management-Software: Aufgaben und Anforderungen

In den Teilprozessen bei Unternehmen, die Assets nutzen oder den zugehörigen Service anbieten, ergeben sich Optimierungspotenziale. Dabei stellen sich gleich mehrere Aufgaben. So müssen die verfügbaren Daten gesammelt und verwaltet werden. Außerdem sind Kostenkontrolle und Monitoring zu aktuellen und historischen Maßnahmen nötig.

Dazu kommen die Auswertung geeigneter Kennzahlen und Durchführung von Benchmarks sowie die Vorausschau zu fälligen Maßnahmen für die Sicherung der Geschäftsprozesse. Außerdem nicht zu vernachlässigen: Die Rationalisierung der Geschäftsprozesse sowie die Reduzierung der Betriebskosten.

Eine Software zum Asset Management sollte daher folgende Anforderungen erfüllen

• Strukturierung der Assets, gegebenenfalls deren Klassifizierung.
• Erfassung des Zustandes durch Messdatenübernahme und –verwaltung;
• Auftragsabwicklung; von der Entscheidung zu einer Maßnahme bis zum technischen und kaufmännischen Abschluss;
• Controlling; die Identifikation von Kostentreibern und Verbesserungspotenzialen

Zusatzmodule zu den genannten Basis-Funktionen sichern die Nutzung weiterer Möglichkeiten zur Optimierung, zum Beispiel. Analyse der Schieneninfrastruktur, das Management von internen und externen Ressourcen, die Analyse des Zustandes von Radsätzen oder das Management von Investitionen.

Wichtige Schnittstellen

Mobile Anwendungen für Tablets und Smartphones vereinfachen den Informations- und Datenfluss im Betrieb erheblich.

Um Prozessabläufe zu beschleunigen und manuelle Tätigkeiten zu minimieren, sind geeignete Schnittstellen zweckmäßig, zum Beispiel zu

1. ERP-Systemen: Material (Materialstammdaten, Reservierungen, BANF), Stammdaten (Kontierung, Kreditor, Debitor, Personal) und Zeitrückmeldung
2. Werkstätten für Schienenfahrzeugflotten, zum Beispiel Radsatzschnittstelle (zur Integration von Radsatzmassen aus mobilen Radsatzmessgeräten oder Unterflurdrehmaschinen),
3. Zählerimport (zur Integration verschiedener Messwerte und Zähler, z.B. Betriebsstunden, Laufleistung),
4. Störungsimport (zur Übernahme von Störungen/Mängeln)
5. weiteren Systemen wie IDMVU nach VDV 456, Dokumentenmanagement- und Geoinformationssystem.

Dabei besteht eine zentrale Aufgabe darin, Daten visuell darzustellen und in ein Berichtswesen einzubeziehen. In eine umfassende Bewertung von Assets gehen dann neben den Kosten aus der Betriebsbetreuung und Betriebsführung noch die Prognosen zu künftigen Aufwendungen und Lebenserwartungen oder Restnutzungsdauer ein. Dazu kommen Diagnoseergebnisse und Zustandsbewertungen, Bewertungen aus der Sicherheits- und Risikoanalyse, Bewertungen der Erträge / Lifecycle Costs und Bewertungen der Verfügbarkeit.

Digtale Asset Management Systeme wie Zedas Asset optimieren den Instandhaltungsprozess erheblich: Die Software ermöglicht eine gezielte Planung aller Instandhaltungsmaßnahmen und somit eine höhere Anlagenverfügbarkeit. Bahninfrastrukturbetreiber erhalten damit präzise Vorhersagen über zukünftige Ausfälle.

Das System führt zentral alle Daten im Instandhaltungsprozess zusammen und werten diese durchgängig und kontinuierlich in alle Richtungen aus. Der Anwender behält so immer den aktuellen Zustand seiner Anlagen im Blick. Auf der Basis der Daten wird eine vorausschauende Instandhaltung möglich; das vermeidet unnötige Wartungstermine beziehungsweise ungeplante Ausfallzeiten.