Warum digitale Inbetriebnahme lückenlose Prüfprozesse sicherstellt
In Zeiten von hohen Papierkosten, gestiegenem Wettbewerbsdruck und immer komplexeren Wertschöpfungsketten stellen sich Qualitätsmanager zunehmend die Frage, wie sich der aufwendige Inbetriebnahmeprozess verschlanken und effizienter gestalten lässt. Dabei fallen Stichworte wie Aufwandsreduzierung, lückenlose Dokumentation gegenüber dem Kunden sowie ein besseres Fehlermanagement. Ist das Wunschdenken oder besteht die Hoffnung, dass sich die Inbetriebnahme zukünftig in genau diese Richtung entwickelt? Die Antwort hierauf lautet schlicht: Ja. Denn mit einem digitalen Inbetriebnahmeansatz können diese und viele weitere Hebel effektiv bedient werden. Unser Blogbeitrag informiert Sie umfassend.
Worum es geht
In diesem Blogartikel erläutern wir, warum eine digitale Inbetriebnahmestrategie gegenüber einem papierbasierten Ansatz überlegen ist.
Folgende Fragen werden im Blogbeitrag behandelt:
- Was ist Inbetriebnahme?
- Einzelne Schritte der Inbetriebnahme
- Nachteile einer papierbasierten Inbetriebnahme
- Mehrwert einer digitalen Inbetriebnahme
Was ist Inbetriebnahme?
Die Inbetriebnahme bezeichnet den Prozess der Überführung einer Maschine oder Anlage nach ihrer erfolgreichen mechanischen Fertigstellung und Montage in den fehlerfreien Betrieb. Dabei handelt es sich um ein systematisches Vorgehen zur Überprüfung der Leistung von Anlagen, um einen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten und das Risiko ungeplanter Ausfälle oder Stillstandszeiten zu verringern. Die Inbetriebnahme dient somit der Sicherung und Dokumentation der Funktionsbereitschaft des technischen Produktes. Findet die Überführung des Produkts vom Ruhezustand in den Dauerbetrieb erstmalig statt, spricht man von Erstinbetriebnahme.
Allgemein wird unterschieden zwischen dem „Factory Acceptance Test“, auch FAT genannt, und dem „Site Acceptance Test“, kurz SAT. Factory Acceptance Test meint die Werksabnahme beim Hersteller und stellt sicher, dass neu produzierte Geräte gemäß ihrer Bestellspezifikationen und der Konstruktionsvorschriften funktionieren. Sie wird von Qualitätsmanagern, Konstrukteuren, Bedienungs- und Wartungspersonal vorgenommen. SAT bezeichnet demgegenüber die Abnahme einer Maschine oder Anlage an ihrem Aufstellort direkt beim Kunden. Dabei werden die Bestandteile des Lieferumfangs wie die Vollständigkeit der Maschine und der Dokumentation (Handbuch, Betriebsanleitung, Ersatzteilliste etc.) geprüft, es wird ein Sicherheitstest und abschließend ein kompletter Probelauf mit dem Produkt vorgenommen.
Anlagen und größere Maschinen werden dabei in der Regel einmal zu Testzwecken in der eigenen Produktion in Betrieb genommen, anschließend versendet, beim Kunden aufgebaut und dort final in Betrieb genommen.
In einem größeren Kontext betrachtet ist die Inbetriebnahme Bestandteil innerhalb der 3 Projektphasen Errichten, Inbetriebnahme und Betrieb, die, wie in dem Schaubild dargestellt, logisch aufeinander aufbauen:
Rechtlich wird zwischen Inbetriebnahme und Inbetriebsetzen unterschieden
Im juristischen Kontext wird sehr trennscharf zwischen „Inbetriebnahme“ und „Inbetriebsetzen“ unterschieden, in der Praxis werden beide Begriffe häufig synonym verwendet. Der Vollständigkeit halber möchten wir an dieser Stelle auf den Unterschied zwischen beiden Termini eingehen.
Eine der wichtigsten Sicherheitsvorgaben bei einer Maschine ist die Vorgabe, dass sie die europäische Maschinenrichtlinie 2006/42/EG einhalten muss. Diese regelt ein einheitliches Schutzniveau zur Unfallverhütung für Maschinen beim Inverkehrbringen innerhalb des Europäischen Wirtschaftsraums. Die Anforderungen an die Sicherheit und den Gesundheitsschutz werden hierbei durch die so genannte Konformitätserklärung nachgewiesen, ein Dokument, mit dem der Hersteller rechtsverbindlich erklärt, dass sein Produkt den Anforderungen der einschlägigen EG-/EU-Richtlinien entspricht. Ist dies der Fall, kann die Maschine durch die Inbetriebnahme abgenommen werden und den Übergang von einer „außer Betrieb“ befindlichen Maschine oder Anlage zu einer im Betriebszustand befindlichen Maschine vollziehen. Ohne eine Konformitätserklärung darf kein Produkt, das einer Richtlinie unterliegt, auf dem EU-Markt eingeführt werden.
Die Erfüllung der Richtlinien und die Durchführung des Konformitätsbewertungsverfahrens werden nach außen durch das CE-Kennzeichen (Abkürzung für das französische „Conformité Européenne”, Europäische Konformität) dokumentiert. Die Inbetriebnahme ist folglich der Zeitpunkt, zu dem eine Maschine offiziell auf den Markt geht.
Unter Inbetriebsetzen werden hingegen alle Tätigkeiten und Maßnahmen bezeichnet, die eine fertig montierte Anlage in den Zustand der Betriebsbereitschaft und Funktionsfähigkeit versetzen. Zu diesen Tätigkeiten zählen auch Vorarbeiten für den späteren Betrieb wie Feinjustieren, Überprüfen und Optimieren. Das Inbetriebsetzen findet demnach zeitlich vor der Inbetriebnahme statt. Es ist Teil des Herstellungsprozesses und häufig auch als Probe- bzw. Testbetrieb bekannt. Die Maschine muss hierbei noch nicht konform zur europäischen Maschinenrichtlinie sein. Damit kann beispielsweise der Hersteller ohne CE-Kennzeichnung die Maschine in den Betriebsräumen des Betreibers auf die korrekte Funktionalität testen.
Einzelne Schritte der Inbetriebnahme
Damit eine Inbetriebnahme erfolgreich gelingt, bedarf es zahlreicher komplexer und sehr fein aufeinander abgestimmter Schritte, die je nach Anlage viel Zeit erfordern. Aufwand und Dauer, die für die Ablaufplanung sowie Sicherheitsbetrachtungen kalkuliert werden müssen, können erheblich sein. So erfolgt die Inbetriebnahme einer Großanlage in der Industrie häufig über einen Zeitraum von mehreren Monaten. Umso wichtiger ist es, die Inbetriebnahmezeiten und die dadurch entstehenden Kosten möglichst gering zu halten und den Auftraggeber und zukünftigen Betreiber der neuen Anlage möglichst schnell in die Lage zu versetzen, diese fachkundig und zielorientiert nutzen zu können. Schauen wir uns die einzelnen Schritte der Inbetriebnahme näher an:
1. Inbetriebnahmevorbereitung
Bei der Inbetriebnahmevorbereitung, auch als Precommissioning bezeichnet, wird die Anlage auf mögliche Montageabweichungen hin kontrolliert. Überprüft wird hierbei die Übereinstimmung des Produkts mit den Planungsunterlagen. In den Blickpunkt geraten mögliche Montagefehler, Restmontagearbeiten sowie die Frage, welche Maßnahmen eventuell noch für die reibungslose Inbetriebnahme erforderlich sind.
2. Reinigung der Anlage
Im zweiten Schritt wird die Anlage innerlich und äußerlich gereinigt: Hierzu zählen die Reinigung des Innenraums der Apparaturen von Verunreinigungen und Fremdkörpern sowie die Reinigung des Außenbereichs. Bei Reinigungsbeginn werden mechanische Verfahren wie Wischen, Bürsten, Strahlen, Schleifen etc. eingesetzt, anschließend das so genannte Ausblasen mit Luft, Dampf oder Stickstoff. Zweck dieser Reinigungsmaßnahmen sind Arbeitssicherheitsaspekte.
3. Sicherheits-, Funktions- und Abnahmeprüfung
Das Thema der Sicherheitsprüfung ist komplex, da es verschiedene Aspekte beinhaltet. Grundsätzlich geht es darum, sicherzustellen, dass die Gesamtanlage und all ihre Teile den geltenden Sicherheitsverordnungen gemäß geplant und gebaut wurden. Laut § 4 Abs. 1 der Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) dürfen Arbeitsmittel nämlich erst verwendet werden, nachdem der Arbeitgeber eine Gefährdungsbeurteilung durchgeführt hat, die dabei ermittelten Schutzmaßnahmen nach dem Stand der Technik getroffen sowie festgestellt hat, dass die Verwendung der Arbeitsmittel nach dem Stand der Technik sicher ist. Ebenso sieht § 6 der Betriebssicherheitsverordnung vor, dass der Arbeitgeber nur solche Arbeitsmittel zur Verfügung stellen und verwenden lassen darf, die unter Berücksichtigung der vorgesehenen Einsatzbedingungen sicher sind. Das bedeutet, dass eine Maschine für die Art der auszuführenden Arbeiten geeignet und den gegebenen Einsatzbedingungen angepasst sein sowie über die erforderlichen sicherheitsrelevanten Ausrüstungen verfügen muss. Nur so kann eine Gefährdung durch ihre Verwendung so gering wie möglich gehalten werden.
Daneben gibt es allerlei technische Regeln für Betriebssicherheit (TRBS) zu beachten, welche die Verordnung konkretisieren. Hierzu zählen u.a.:
TRBS 1111 „Gefährdungsbeurteilung“
TRBS 2111 „Mechanische Gefährdungen – Allgemeine Anforderungen“
TRBS 2141 „Gefährdungen durch Dampf und Druck“
Ganz konkrete Tätigkeiten der Sicherheitsprüfung sind beispielsweise die Inspektion der Sicherheitssysteme wie etwa Notabschalt-, Entspannungs- und Entleerungssysteme oder Sicherheitssteuerungen. Außerdem zählen das Trainieren vorgesehener Schutz- und Bekämpfungsmaßnahmen dazu.
Das Ziel der Funktionsprüfungen besteht darin, festzustellen, ob die Anlagen und Komponenten einwandfrei funktionieren. Die Abnahmeprüfungen erbringen den Nachweis, dass die Produkte auch den gewünschten Wirkungsgrad und das Leistungsspektrum erreichen.
4. Gesamtdichtigkeitsprüfung
Die Gesamtdichtigkeitsprüfung überprüft die komplette Anlage auf die Dichtigkeit sämtlicher Verbindungen und das Vorhandensein von Leckagen. Hierzu werden alle offenen Entlüftungsflaschen und Entleerungen verschlossen und die Anlage wird mittels Sauer- oder Stickstoff auf einen Druck zwischen 0,3 und 1 bar gebracht.
5. Inertisieren der Anlage
Im nächsten Schritt wird die Anlage inertisiert, das heißt, der im Inneren der Anlage vorhandene Sauerstoff wird mit Hilfe eines Inertgases (meist Stickstoff) aus den Innenräumen entfernt. Dies ist notwendig, weil Sauerstoff in vielen Prozessen unerwünschte Nebenwirkungen haben kann – beispielsweise Korrosion oder Explosion. Die Inertisierung stellt somit die Betriebsbereitschaft der Anlage her.
6. Anfahren der Anlage
Im Anschluss wird die Anlage in Etappen bis zum Dauerbetrieb angefahren. Dieser so genannte Probe- oder Testbetrieb besteht aus folgenden Schritten:
– Anfahren: die Inbetriebnahme wird gestartet
– Stabilisierung: der vorgesehene Betrieb wird hergestellt
– Hochfahren: die Nennlast, also die vom Hersteller angegebene Maximallast, wird erreicht
– Einfahren: die Anlage verbleibt im Nennzustand und alle Parameter, wie beispielsweise die Produktqualität, werden eingestellt
– Abfahren: die Anlage wird heruntergefahren und für Reparaturen vorbereitet
– Garantielauf: dieser hat das Ziel, die einwandfreie Funktion der Anlage zu dokumentieren
– Wiederanfahren: die 100%ige Kapazität der Anlage wird erreicht
– Optimierung: eine aus dem Garantielauf ggf. entstandene Mängelliste mit entsprechend festgelegten Nachrüstungsmaßnahmen wird abgearbeitet und die Anlage optimiert
7. Garantieversuch
Die letzte Etappe der Inbetriebnahme bildet die so genannte „Leistungsfahrt“, auch als „Garantieversuch“ bezeichnet. Mit ihm erbringt der Hersteller den rechtsverbindlichen Nachweis, dass die Anlage die vertraglich garantierte Leistung erreicht.
Die Inbetriebnahme ist erfolgreich geglückt, wenn sich die Anlage gemäß Arbeitssicherheit und Störfallverordnung sicher betreiben lässt und sie das jeweilige Produkte in der gewünschten Qualität und Menge herstellen kann.
Die Grafik fasst die unterschiedlichen Ziele zur Erreichung der Inbetriebnahme nochmals zusammen:
Nachteile einer papierbasierten Inbetriebnahme
Qualitätsmanager wissen es nur allzu gut: Ein papierbasierter Inbetriebnahmeprozess ist mit immensem Zeitaufwand, vielen Hürden, hohen Kosten und zudem Medienbrüchen verbunden. Die folgende Übersicht bringt den komplexen Prozess gut auf den Punkt:
Zunächst erfolgt die Erstellung mehrsprachiger Prüfprotokolle in Word oder Excel, so genannte Maximallisten. Diese werden im Anschluss ausgedruckt und in einem umfassenden Auftragsordner zusammengestellt und physisch von der Qualitätssicherung bereitgestellt. Die Inbetriebnehmer nutzen diese Maximalchecklisten, um die Funktionsfähigkeit der Maschinen akribisch zu überprüfen und zu dokumentieren. All dies wird händisch unter Streichung der nicht relevanten Parts und mit manuellen Nachträgen realisiert, was einen enormen Zeitaufwand und Fehleranfälligkeit mit sich bringt. Nach Abschluss der Inbetriebnahmedokumentation folgt schließlich das Einscannen und die Ablage der Dokumente in SAP – mitunter mehrere hundert Seiten bei umfangreichen Protokollen. Rückfragen aller Art müssen wiederum durch eine händische Recherche im physischen Dokument beantwortet werden, es kommt also innerhalb des Prozesses immer wieder zu Medienbrüchen vom Analogen ins Digitale und wieder zurück.
Weitere Probleme, die sich aus papiergestützen Inbetriebnahmeprozessen ergeben, sind die Interpretation auf Basis von Kopfwissen von erfahrenen Mitarbeiterkollegen, wodurch sich die Inbetriebnahme unnötig in die Länge zieht, sowie eine geringe Rückverfolgbarkeit und Transparenz gegenüber Kunden bei Reklamationen und Qualitätsmängeln, welche womöglich während des Transports entstanden sind.
Auf den Punkt gebracht besteht folglich das Ziel im Qualitätsmanagement darin, den ohnehin bereits komplexen Inbetriebnahmeprozess zu verschlanken und dadurch effizienter zu gestalten. Dies gelingt am besten mithilfe eines digitalen Inbetriebnahmeansatzes, der im Folgenden erläutert wird.
Mehrwert einer digitalen Inbetriebnahme
Mehrwert einer digitalen Inbetriebnahme
Eine Digitalisierung des Inbetriebnahmeprozesses mit der Connected Worker Plattform von Operations1 verschafft Ihnen einen erheblichen Zeit-, Kosten- und Produktivitätsgewinn. Dieser entsteht infolge der zahlreichen nützlichen Features der Inbetriebnahmesoftware, welche exakt auf die Bedürfnisse des Frontline-Mitarbeiters zugeschnitten sind:
Mobile, digitale Checklisten führen Ihre Mitarbeiter schrittweise, bild- und videogestützt durch einzelne Prüfprozesse und ermöglichen Interaktionsrückgaben mittels Bild, Video und Text
Offlinefunktionalität stellt höchste Mobilität der Mitarbeiter sicher
Alle Werte lassen sich direkt in der Software protokollieren und der Frontline-Mitarbeiter erhält dank interner Prüflogiken automatisch Rückmeldungen zu Schwellenwert-Über- bzw. -Unterschreitungen
ERP-Anbindung ermöglicht eine auftragsspezifische Generierung von Inbetriebnahme-Checklisten
Werker können Probleme in Echtzeit via Kommentare, Chat und Video-/Fotodokumentation in der Software melden und lösen
Inbetriebnahme-Reports werden automatisch generiert und archiviert
Hieraus entstehen Ihnen gegenüber einer papierbasierten Inbetriebnahme zahlreiche Vorteile, die sich auch auf die gesamte Wertschöpfungskette produktivitätssteigernd und kostensparend auswirken:
Aufwandsreduzierung in der Arbeitsvorbereitung/QS und beim Mitarbeiter infolge einfachen Dokumentenhandlings ohne Medienbrüche
Hohes Kundenvertrauen durch lückenlose Dokumentation sowie Nachweisführung gegenüber dem Kunden über die konforme Inbetriebnahme einer Maschine/Anlage
Systematische Auswertung von Fehlern zur Verbesserung vorgelagerter Montageprozesse
Vereinfachte, effiziente Kommunikation und Problemlösung via Echtzeit-Chatfunktion
Auf die vielen Benefits geht das folgende Schaubild nochmals im Detail ein. Dabei wird deutlich: Es lohnt sich sehr für Unternehmen, auf eine digitale Inbetriebnahmestrategie zu setzen: Prozesse werden in Richtung Operational Excellence gestärkt, die Produktivität erhöht sich, immense Kosten lassen sich einsparen und erfahrene Inbetriebnahmemitarbeiter als die wichtigste Unternehmensressource können ihre wertschöpfenden Tätigkeiten dort einsetzen, wo sie wirklich gebraucht werden: an der Maschine.
Fazit: Eine digitale Inbetriebnahme stellt effiziente Prüfprozesse sicher.
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Stefanie Ibrahim
Stefanie Evita Ibrahim ist Content Marketing Managerin bei Operations1. Die studierte Germanistin und Romanistin (M.A.) und ehemalige Lektorin in namhaften Verlagshäusern war zuvor in mehreren Groß- und Kleinunternehmen tätig und konnte viel Erfahrung in den unterschiedlichsten Themenfeldern sammeln. Ihr Interesse für Technologie und digitale Innovation führte sie schließlich wieder zu Operations1.
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