Risk Based Maintenance (RBM) : Minimierung der Nutzerrisiken und Betriebskosten mit einer risikobasierten Methode für den Unterhalt der BSA
Creators: name: Schtalheim, Uri
name: Ott, Stefan
name: Heitz, Christoph
name: Goren Huber, Lilach
Publisher: name: Bundesamt für Strassen
Year: 2019
Subjects: 624: Ingenieurbau

description: In Strassentunneln werden verschiedene Betriebs- und Sicherheitsausrüstungen (BSA) installiert, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Störungen oder Ausfälle dieser Systeme erzeugen ein Risiko für die Verkehrsteilnehmer, den Betreiber und die Umwelt. Damit die BSA möglichst zuverlässig funktionieren, werden regelmässige Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten durchgeführt. Diese Arbeiten sind mit Kosten verbunden, sorgen im Gegenzug im Optimalfall jedoch für ein tieferes Risiko. Um ein möglichst tiefes Gesamtrisiko zu erzielen, muss das zur Verfügung stehende Budget optimal eingesetzt werden. Dazu muss untersucht werden, wie stark die einzelnen Wartungs- und Instandhaltungstätigkeiten das Gesamtrisiko beeinflussen, und wie auf dieser Grundlage die optimale Kombination von Tätigkeiten (Instandhaltungsstrategie) gefunden werden kann, die für ein gegebenes Budget eine maximale Risikoreduktion erzeugen.
In diesem Dokument wird eine Methodik zur Entwicklung einer risikobasierten Instandhaltung bei Betriebs- und Sicherheitsausrüstungen beschrieben. Mithilfe dieser Methodik können unterschiedliche Instandhaltungsstrategien für einzelne Anlagen hinsichtlich Kosten und Risiko vergleichbar gemacht werden, um so die Basis für eine risikobasierte Instandhaltung zu schaffen. Darüber hinaus erlaubt die Methodik, für ein Anlagenportfolio aus vielen Anlagen eine optimale Gesamt-Instandhaltungsstrategie zu bestimmen, die entweder bei gegebenem Gesamtbudget ein minimales Gesamtrisiko erzeugt, oder bei einem vorgegebenen Gesamtrisiko ein minimales Budget benötigt. Dabei werden im Wesentlichen folgende Kernpunkte behandelt:

- Vorgehen zur Identifikation der Instandhaltungstätigkeiten und Beurteilung/Abschätzung ihres Optimierungspotentials hinsichtlich ihrer Wiederholungsfrequenz.
- Methodik und Modellierungsgrundsätze zu einer systematischen und strukturierten Berechnung von Risiko und Kosten der Instandhaltungstätigkeiten.
- Einheitlicher Vergleich des Risikoreduktionbeitrages von verschiedenen Instandhaltungstätigkeiten an unterschiedlichen Betriebs- und Sicherheitsausrüstungen.
- Optimierungsverfahren hinsichtlich Risiko und Kosten über ein Portfolio von Betriebs- und Sicherheitsausrüstungen bzw. deren Wartungs- und Instandhaltungstätigkeiten, um damit eine optimale Gesamt-Strategie abzuleiten.

Im vorliegendem Forschungsprojekt wurde eine praxistaugliche Methodik zur Anwendung der risikobasierten Instandhaltung entwickelt. In 6 standardisierten Phasen kann der Zusammenhang zwischen gewählter Instandhaltungsstrategie (Tätigkeiten, Häufigkeiten), deren Kosten und resultierendes Risiko einer Anlage ermittelt werden. Mit dieser Methode konnte erstmals im BSA-Kontext quantitativ der Zusammenhang zwischen den Ausgaben für Wartung und Instandhaltung und dem daraus resultierenden Risiko ermittelt werden. Diese Standardisierung erlaubt es einerseits für eine gegebene Risikoschranke (akzeptiertes Risiko) die minimal notwendigen Kosten zu ermitteln. Umgekehrt kann für ein gegebenes Gesamtbudget das minimale damit erreichbare Risiko ermittelt und die dazugehörige Instandhaltungsstrategie identifiziert werden. Dies ist möglich auf der Ebene einer einzelnen Anlage oder Anlagenkategorie, für alle Anlagen eines oder mehrerer Tunnel, aber auch auf der Ebene des Gesamtportfolios aller in der Schweiz installierten Anlagen. Die Methodik wurde an den Pilotanwendungen Adaptationsbeleuchtung, Lüftung, VMSystem, Brandmeldeanlage und Notstromanlage durchgeführt. Die Resultate zeigen, dass durch eine Änderung der Instandhaltungsstrategie für die innerhalb des Forschungsprojekts modellierten Wartungstätigkeiten sowohl die Gesamtkosten als auch das Gesamtrisiko um bis zu rund 20% reduziert werden können.

Ein weiterer Vorteil dieser standardisierten Methode ist, dass durch die konsequente Verknüpfung von Instandhaltungstätigkeiten und den zugehörigen Risiken eine einheitliche Wissenslage über die positiven Wirkungen der verschiedenen Tätigkeiten entsteht. Dies wird zu einer Harmonisierung und Optimierung der Instandhaltungsaktivitäten der verschiedenen Betreiber führen und kann das lokal vorhandene Expertenwissen in optimaler Weise für das Gesamtportfolio der Schweizer BSA nutzbar machen.

Eine Einschätzung des Potentials bei einer schweizweiten Einführung zeigt auf, dass die jährlichen Wartungskosten um rund 2.8 Mio. CHF gesenkt werden könnten, ohne das Gesamtrisiko über alle Tunnel zu erhöhen. Gesehen auf die gesamten Wartungskosten in Tunneln bedeutet dies eine mögliche Kostenreduktion von bis zu 12%.