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Das lange Leben der großen Turbinen

02.04.2011

Konferenz des Fraunhofer-Clusters »Maintenance, Repair and Overhaul (MRO)«

Turbinen zählen zur Königsklasse des Maschinenbaus. Ob zum Antrieb von Flugzeugen oder zur Stromproduktion in Kraftwerken – höchste Ingenieur-Leistungsfähigkeit ist gefragt: ob beim Einsatz der optimalen Werkstoffe und des besten Effizienz-Designs. Aber nicht nur bei der Herstellung: Da es sich bei Turbinen um äußerst teure Maschinen handelt, die deshalb sehr lange leben müssen, kommt auch den Maßnahmen zu ihrer „Lebensverlängerung" eine gesteigerte Bedeutung zu. Dabei handelt es vor allem die drei Aspekte Wartung, Reparatur und Instandhaltung (auf englisch: Maintenance, Repair, Overhaul, kurz MRO). Der Fraunhofer-Cluster spezialisiert darauf, innovative Ansätze (ressourcenschonend und energieeffizient) für MRO-Prozesse und -Technologien zu erarbeiten und in der Hauptstadtregion Berlin/Brandenburg zu etablieren.

Der Cluster des Fraunhofer-Instituts für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) und des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) ist eine Kooperation von sieben Forschungspartnern und 14 Wirtschaftsunternehmen. Finanziert wird der Cluster von den Ländern Berlin und Brandenburg, der Fraunhofer-Gesellschaft und der Industrie. Am 24. und 25. März 2011 fand in Berlin die Internationale Konferenz »Maintenance, Repair and Overhaul (MRO)« statt, veranstaltet vom gleichnamigen Berliner Fraunhofer-Cluster. Rund 200 Teilnehmer aus Wissenschaft und Wirtschaft hatten sich zu der Tagung angemeldet. Es war die erste große Zwischenbilanz des seit 2009 bestehenden Clusters. Gegliedert war die Tagung in vier inhaltliche Bereiche: Produkte, Prozesse und IT, Technologien sowie Condition Monitoring.

Hintergrund des Berliner MRO-Clusters ist die überraschend starke Stellung der Hauptstadtregion im Bereich der Turbinentechnik, vor allem in den beiden Anwendungsfeldern Energie (Kraftwerksturbinen) und Luftfahrt. Die TSB hatte die Berlin-Brandenburger Kapazitäten jüngst in einer Studie zusammengefaßt. Der Geschäftsführer der TSB Innovationagentur, Kopp, gab auf der Tagung einen Umriß über den Turbinenstandort und die jüngeren Vernetzungs-Aktivitäten.

Zu Beginn stellte IPK-Leiter Uhlmann erste Ergebnisse einer Umfrage unter rund 300 deutschen Firmen aus dem MRO-Tätigkeitsfeld vor (angeschrieben waren über 1200 Unternehmen). Die Gesamtstudie (Markt und Trends) soll im April erscheinen. Nach dieser Erhebung sind die wichtigsten Kunden der MRO-Firmen für Hersteller in den Branchen Verkehr und Maschinenbau anzutreffen. Der MRO-Markt sei „von einer hohen Nachfrage, der Umsatzrendite und einem geringen Wettbewerbsdruck geprägt", ermittelte die Studie. Für Nachfrager sei vor allem der Spezialisierungsgrad, die Flexibilität und der Wissensvorsprung des MRO-Anbieters ausschlaggebend. (mehr im IDW, Link, idw-online.de/pages/de/news414519)

Wirtschafts-Staatssekretärin Hartwig-Tiedt überbrachte die Grüße des Senats und stellte die Aktivitäten des Forschungsclusters in Zusammenhang mit der neuen Industriepolitik des Landes, die seit dem vorigen Jahr mit einem umfassenden Masterplan unterlegt sei. Im Bereich der Turbinentechnik seien in der Region rund 8000 Menschen beschäftigt, die mit ihren Produkten eine Wertschöpfung von 1,8 Mrd Euro jährlich bewirkten. Einen starken Akzent lege die Industriepolitik auf die umweltfreundlichen Technologien („green technology"). In diesem Segment rangiere Berlin ebenso wie München in Deutschland ganz vorne. Diesen Anspruch wolle man auch mit einem Beitrag im Spitzencluster-Wettbewerb untermauern.

Dr. Holger Eisenlohr von der Berliner Gasturbinenfabrik der Siemens AG gab einen kurzen Aufriß über die Produktion der Energiegiganten in der Huttenstraße mit Leistungsklassen zwischen 100 und 375 MW. Die derzeit größte Turbine - die SGT5-800DH - mit einem Gewicht von 440 Tonnen bringe eine Leistung von 570 MW und erreiche eine Energieffizienz von 60 Prozent. Bedeutsam ist, dass von den 3000 Mitarbeitern bereits 1000 Beschäftigte im Servicebereich tätig sind. Dieser Bereich - dem MRO-Aufgabenfeld zugehörig - nehme ständig an Umfang zu. Dabei gehe es nicht allein um die Lieferung von Ersatzteilen, sondern auch um Wartungskonzepte vor Ort. Zu deren Entwicklung arbeite Siemens auch eng mit Fraunhofer zusammen, erklärte Eisenlohr.

Eva-Maria Meijnen, Projektleiterin bei MTU Maintenance Berlin-Brandenburg stellte in ihrer Keynote sehr anschaulich die Umstellung auf ein Lean Management Konzept in ihrem Unternehmen vor. Unter dem Titel „MRO in Takt" sei damit vor anderthalb Jahren begonnen worden. Hauptzeile sind eine schnellere Durchlaufzeit bei der Überholung der Turbinen (30 Prozent) sowie ein damit einhergehender geringerer Flächenbedarf für die Lagerung von Teilen. Tatsächlich sei die Durchlaufzeit durch die Reorganisation der Abläufe von ursprünglich 110 Tagen auf 54 bis 60 Prozent reduziert worden, was einer Ersparnis von 1,5 Mio Euro entspreche. Im kommenden Jahr solle dieser Wert stabilisiert werden.

Dr. Jan Oke Peters, Team Manager bei der Lufthansa Technik in Hamburg und assoziiertes Mitglied des MRO-Clusters stellte die konkreten Wartungsabläufe bei seiner Airline dar. Die Maintenance mache 15 Prozent aller Kosten des Unternehmens aus, während die Treibstoffkosten mit 35 Prozent mehr als doppelt so hoch liegen. Die jährliche „Tankstellenrechnung" von Lufthansa belaufe sich auf 6 bis 7 Mrd Euro. Die Überholung eines Triebwerks, die alle vier Jahre ansteht, schlägt mit 1,5 Mio Euro zu Buche. Davon gehen 70 Prozent in Materialbedarf und 30 Prozent in Arbeitskraft.

Adolf M. Kopp von der Technologiestiftung Berlin stellte zum Abschluß des Einführungsblocks die „Turbomaschinen-Region Berlin-Brandenburg" in der Gesamtschau dar, wie sie von der TSB jüngst in einer Untersuchung ermittelt wurde. Als Beispiel für die positive Entwicklung führte er die Entscheidung von Rolls Royce an, das Mechanical Test Operation Center in Brandenburg zu errichten, weil dieser Standort im konzerninternen Wettbewerb die besten Ergebnisse erzielte.

Die Konferenz teilte sich in vier thematische Blöcke zu diesen Schwerpunkten.

  • Produkte: MRO-gerechte Konstruktion
  • Konzepte: MRO-Prozesse und IT
  • Technologien: Adaptive und flexible MRO-Lösungen
  • Condition Monitoring: Intelligente MRO-Systeme

Bei der MRO gerechten Konstruktion geht es darum, die Aspekte der Wartung und Instandhaltung bereits während der Produktentwicklung zu berücksichtigen. Der Grund: Die im späteren Lebenszyklus anfallenden Wartungsarbeiten und Reparaturen, ob nun geplant oder nicht, können sonst zu hohen Kosten bedingt durch aufwendige Demontage, lange Stillstandzeiten oder teures Spezialwerkzeug führen.

In der Konzepte-Session wurden die Anwendungen der industriellen Praxis mit den Konzepten der MRO-Forschung konfrontiert. Themen waren das Product-Lifecycle Management, MRO-Prozessmanagement, Reverse Engineering sowie die Herausforderungen und zukünftigen Bedarfe für eine effiziente MRO-Planung und digitale Unterstützung im MRO-Geschäft.

Ein Mensch-Maschine-Konflikt war der Rote Faden der Technologie-Session, in der es um adaptive und flexible MRO-Lösungen ging. Denn bei den Reparaturtechnologien wird zum einen eine Flexibilität gefordert, die bis jetzt nur durch den Einsatz menschlicher Arbeitskraft gegeben ist. Andererseits wird eine zuverlässige Reproduzierbarkeit gewünscht, die nur auf Werkzeugmaschinen erreichbar ist. Die Teilnehmer suchten Antworten darauf, wie diese beide Anforderungen in Zukunft gleichzeitig erfüllt werden können. Etwa bei der Reparatur komplexer CFK-Bauteile. So wurden unter anderem Lösungen vorgestellt, die eine deutlich schnellere Bereitstellung von Ersatzbauteilen ermöglichen.

Beim Condition Monitoring handelt es sich um eine Art technologischer Zukunftsforschung für MRO-Systeme. Dabei geht es es um die Bereitstellung von Zustandsinformationen aus Überwachung und Diagnose mit Hilfe von Sensoren und intelligenten Meßsystemen. Deren Daten sind eine wichtige Voraussetzung für die angepasste zustandsbasierte Wartung und Instandhaltung. Frühzeitig wird erkannt, wo sich Schwachstellen aufbauen und rechtzeitiger Ersatz kann Totalausfälle verhindern. Auf diese Weise trägt Condition Monitoring dazu bei, die Nutzungsdauer von Anlagen besser auszuschöpfen, Wartungsintervalle zu verlängern, Betriebsunterbrechungen aufgrund ungeplanter Wartungsarbeiten zu vermeiden und verbessert die Anlagenverfügbarkeit insgesamt. In der Session wurden Ansätze und Lösungen vorgestellt, wie durch intelligente Sensorik und geeignete Kommunikationsinfrastrukturen Zustandsinformationen an Anlagen und Komponenten erfasst, zusammengeführt und ausgewertet werden können. Damit werden neue Funktionen und Dienste zur Zustandsüberwachung und Diagnose geschaffen, die beim Kunden bessere Wartung und höhere Anlagenperformance bewirken.

Manfred Ronzheimer