Instandhaltungsstrategien (PDF, 2.88 MB) - DVGW Hessen

Instandhaltungsstrategien 

Dr.-Ing. Dirk Drescher / Stadtwerke Hanau GmbH

Überblick 

• Grundlagen zur und zum Aufbau einer Strategie 

• Überlegungen zur Ergebnisqualität 

• Datenaufbereitung im praktischen Umfeld 

• Praktische Ergebnisbewertung und 

Schlussfolgerungen 

• Übersicht Softwarevergleich 

18.03.2013 Infoveranstaltung G410/W402, Mainz 

2

Grundlagen 

Strategie ist ein 

• längerfristig ausgerichtetes 

• Anstreben eines Ziels 

• unter Berücksichtigung der verfügbaren Mittel und 

Ressourcen 

(Quelle: Wikipedia) 

18.03.2013 Infoveranstaltung G410/W402, Mainz 3

Untergliederung der Prozesse 

Zusammenhang von Instandhaltungsstrategie, - planung 

und –maßnahmen (spartenunabhängig) 

Vorgaben, z. B. Rückwirkungen, z. B. 

• Externe Anforderungen 

• Zielnetzvorstellungen 

• zulässige 

Unternehmensrisiken 

• Instandhaltungsbedarf 

• technische 

Rahmenbedingungen 

(Raten, Ressourcen, 

Instandsetzungstechnologie 

…) 

• Instandhaltungsbedarf 

(konkretisiert) 

• konkrete technische 

Rahmenbedingungen 

Quelle: DVGW G 403 

Unternehmensstrategie 

langfristige 

Instandhaltungsstrategie 

mittelfristige 

Instandhaltungsplanung 

kurzfristige 

Instandhaltungsmaßnahmen 

• abweichende 

Netzentwicklung 

• Mengenabweichungen 

• neue Erkenntnisse 

über Nutzungsdauern 

• abweichende 

Schadensentwicklung 

• Mengenabweichungen 

• fremdinitiierte 

Maßnahmen 

• verwendete 

Instandsetzungstechnologie 

• Schadensaufkommen 

18.03.2013 Infoveranstaltung G410/W402, Mainz 

4

Untergliederung der Prozesse 

Beispiel eines Strategieprozesses 

Ziel 

Vorgaben, z. B. Rückwirkungen, z. B. 

• München, Infotag 

• 30.01.2013, 9:00h 

• Auto, A3 A9 

• Start: 5:00h 

•

Erarbeitung einer Instandhaltungsstrategie 

Vorarbeiten 

Ermittlung 

der 

Strategie 

Nacharbeiten 

18.03.2013 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

• Einteilung der Betriebsmittelgruppen 

• Ermittlung der Nutzungsverhalten 

• Strategieziel(e) definieren 

• Strategierahmenbedingungen festlegen 

•Prognose des Instandhaltungsbedarfs 

• Vergleich der Prognose mit den Strategiezielen 

•Vorgaben für mittelfristige Instandhaltungsplanung 

Infoveranstaltung G410/W402, Mainz 6

Mittelfristige Instandhaltungsplanung 

Vorarbeiten 

Planung 

Nacharbeiten 

18.03.2013 

1 

2 

3 

4 

5 

• Festlegen der Bewertungskriterien 

• Festlegung des Bewertungsmaßstabes 

• Erstellen der Prioritätenliste 

•Vorgabe für die kurzfristigen 

Instandhaltungsmaßnahmen 

• Rückwirkungen auf die langfristige 

Instandhaltungsstrategie 

Infoveranstaltung G410/W402, Mainz 7

Top-down-Ansatz zur Modellierung von Asset-Strategien 

Ausgangsdaten Abgeleitete Daten Parameter 

Invest/ Aufwand 

für Instandhaltung 

Altersstruktur / 

Netzbestand 

Schadens-/ 

Störungsdaten 

Spezifische 

IH-Kosten 

/ m 

/ Stck. 

Nutzungsverhalten 

Budget 

Rahmenbed. 

Simulationskern 

Ergebnisse 

Maßnahmen 

im Zeitverlauf 

Risikobewertung 


Parameter, die die Instandhaltungsbedarfsprognose 

maßgeblich beeinflussen (nach Relevanz) 

• Spezifische Maßnahmenkosten 

• Je billiger die Maßnahmen, desto mehr Erneuerungsmenge / -maßnahmen für 

gleiches Budget möglich 

• Nutzungsverhalten der betrachteten Betriebsmittelgruppen 

• Genauigkeit beeinflusst die prognostizierten Schäden und damit die Schadenskosten 

• Je weniger Schadenskosten, desto mehr Erneuerungsmenge / -maßnahmen für 

gleiches Budget möglich 

• Instandhaltungsstrategie 

• Beeinflusst direkt die zeitliche Reihenfolge von Instandhaltungsmaßnahmen und 

damit die zeitliche Reihenfolge der anfallenden Kosten (IH + Schäden) 

• Achtung, Überlagerungsgefahr! 

• Priorisierungs- und Entscheidungsmethodik bei begrenztem Budget 

• Beeinflusst indirekt die zeitliche Reihenfolge von Instandhaltungsmaßnahmen und 

damit die zeitliche Reihenfolge der anfallenden Kosten (IH + Schäden) 

• Achtung, Überlagerungsgefahr! 


Überlegungen zu Genauigkeitsanforderungen 

Genauigkeitsanforderung an Auswirkungen 

originale Bestandsdaten Unbekannte / falsche Daten wirken besonders auf 

Erneuerungsmenge / -zeitpunkt / -kosten 

originale Ereignisdaten Unbekannte / falsche Daten wirken besonders auf 

Schadensmenge / -zeitpunkt / -kosten 

Betriebsmittelgruppen Falsche Zusammenfassung von Betriebsmitteln mit 

unterschiedlichen Nutzungsverhalten wirkt besonders auf 

Erneuerungs- und Schadensmenge (-kosten) 

Nutzungsverhalten Wirkt besonders auf Schadensmenge / -zeitpunkt / -kosten; 

(Genauigkeitsanforderung an Betriebsmittelgruppe und 

Prognosezeitraum anpassen) 

Spezifische Maßnahmenkosten Unbekannte / falsche Daten wirken besonders auf die 

umsetzbare Maßnahmenmenge bei festem Budget bzw. 

wirken direkt auf das erforderliche Budget 


Praxiserfahrungen und Tipps 

„Wieso funktioniert es 

immer bei mir nicht !?“

Typische Erschwernisse & Fehlerquellen 

Bestand 

unb. 

1900 

Unbekannte Daten abschätzen, z.B. Baujahresabschätzung 

Altersverteilung 

1950 

Baujahr 

Abhilfetipps: 

1970 

• Informationsrestauration 

(händisch vs. maschinell) 

• Verteilung unter Zuhilfenahme 

mehrerer Informationen (z.B. 

Material, geografische Lage, 

Anlagevermögen) 

2000 

18.03.2013 Infoveranstaltung G410/W402, Mainz 12 

Bestand 

Bestand 

unb. 

unb. 

1900 

1900 


Kein Informationsgewinn, nur 

Verstärkung der geringen 

Wissensbasis 

1950 

Baujahr 


1950 

Baujahr 

1970 

1970 

2000 

2000


Mögliche Datenlagen: 

Fehlende Zuordnung der Ereignisdaten zu den Bestandsdaten 

• Einfache Liste der Schadensorte mit Angabe 

der sichtbaren Bestandsdaten, z.B. Material, 

Nennweite, Leitungsart 

• Verweis auf Leitungsnummer (z.B. 

Fernleitung), statt auf speziellen Abschnitt 

• Einfache Auftragsliste, statt 

Schadensdokumentation 

Ungünstige Abhilfe: 

• Informationen verwerfen 

• Irgend eine Zuordnung von 

Bestandsdaten, z.B. Baujahren, 

Leitungsabschnitten 

Abhilfetipps: 

• Informationsrestauration inkl. 

Plausibilitätsprüfung 

(händisch vs. maschinell) 

• Verwendung intelligenter 

Suchalgorithmen, z.B. 

geometrische Fangroutinen, 

Plausibilitätszuordnungen 


Hinweise zur Ermittlung der Nutzungsverhalten 

Nach Aufbereitung der Schadensdaten existiert für 

jeder Betriebsmittelgruppe einer der 3 Fälle 

Fall 1: 

verwertbares 


SR 

0 Alter t 

Fall 2: 

kaum verwertbares 


SR 

0 Alter t 

Fall 3: 

nicht verwertbares 


0 Alter t 


SR




Fall 1: verwertbares Nutzungsverhalten 

SR 

0 Alter t 

Trendanalyse 

z. B. Gauß-Newton-Verfahren 

0 Alter t 


SR 

Ergebnis: SR = f(t)




Fall 2: kaum verwertbares Nutzungsverhalten 

SR 

0 Alter t 

ODER 

SR 

Experten-Trendanalyse 

• Expertenmeinung 

• Erfahrungen aus Nutzungsverhalten 

0 Alter t 

Trendanalyse 

Zusammenfassung mehrerer Anlagengruppen 

0 Alter t 


SR 

SR 

0 Alter t




Fall 3: nicht verwertbares Nutzungsverhalten 

Zusammenfassung mehrerer Anlagengruppen 

SR 

0 Alter t 

ODER 

SR 

0 Alter t 

Annahme einer Trendfunktion 

0 Alter t 


SR 

SR 

0 Alter t


Schadensrate 

0 

10 

20 

Hintergrund: 

30 

Lokale Maxima der Schadensrate in Nutzungsverhalten 


40 

50 

Alter 

60 

1945 

70 

80 

90 

• Lokale Maxima oder Sprünge sind stets ein 

Indiz, dass Betriebsmittel mit 

unterschiedlichen Nutzungsverhalten in 

einer Gruppe sind 

• Nullpunkte sind besonders zu bewerten, 

siehe hierzu Hinweise in G 403 

100 

Schadensrate 

0 

10 

20 



Schadensrate 

0 

Kann in der Prognose des 

Instandhaltungsbedarfs zu 

unerwarteten Ergebnissen 

führen 

10 

20 

30 

40 

50 

Alter 

60 

70 


Unterteilung der 

BM-Gruppe 

30 

40 

50 

Alter 

60 

70 

80 

ab 1945 

80 

90 

90 

100 

bis 1944 

100

Nutzungsverhalten geben auch Informationen frei 

Schadensrate S/km*a 

8,0 

6,0 

4,0 

2,0 

Aufbereitete Schäden (empirisches Nutzungsverhalten) 

0,0 

0 10 20 30 40 

Leitungsalter / Jahre 

Auffälligkeiten: 

• Sehr hohe Schadensraten in 2003 – 2006 

• Bei Leitungen die von 1974 – 1982 verlegt wurden 

• Aber nicht bei Leitungen die ab 1983 verlegt wurden 

• Fazit: Schadensursache zwischen 1978-1982 

• Frage: Art der Ursache? 

8,0 

6,0 

4,0 

2,0 

ab 1983 

??? 

0,0 

0 10 20 30 40 

0,0 

0 10 20 30 40 

0,0 

0 10 20 

1979 - 1980 

30 40 

8,0 

2003 ‐ 2004 

0,0 

0 10 20 30 40 

0,0 

0 10 20 30 40 


8,0 

6,0 

4,0 

2,0 

8,0 

6,0 

4,0 

2,0 

6,0 

4,0 

2,0 

8,0 

6,0 

4,0 

2,0 

1974 - 1976 

2004 ‐ 2006 

1977 - 1978 

2003 ‐ 2005 

1981 - 1982 

2003 ‐ 2005

Praktische Ergebnisbewertung und Schlussfolgerungen 

Beispiel Ergebnis einer Prognose des Instandhaltungsbedarfs 

(Instandhaltungskosten bei vorgegebenem Budget) 

Kosten 

Techn. Kollaps 

Prognosezeit 

finanz. Kollaps 

Entstörkosten 

Erneuerungskosten 

Wartungskosten 

Inspektionskosten 


Georeferenzierte Ergebnisdarstellungen liefern mehr 

Informationen 

2 

3 

6 

1 

18.03.2013 Infoveranstaltung G410/W402, Mainz Folie 21 

5 

4 

Trendschranke = 30% 

< 0,1 S/km*a 

0,1 ‐ 0,2 S/km*a 

0,2 ‐ 0,3 S/km*a 

0,3 ‐ 0,4 S/km*a 

> 0,4 S/km*a

Georeferenzierter Vergleich verschiedener Strategien 

22 

20 

11 

32 

12 

18 

30 

33 

21 

23 

24 

9 

8 

10 

29 

13 

5 

14 

1516 17 

19 

6 

31 

7 

34 

28 

1 

27 

4 

2 

26 

Erneuerung 

optimiert 

3 

25 


20 

11 

12 

21 

23 

24 

9 

8 

10 

13 

5 

14 

1516 17 

19 

• Erhöhte Schadensrate bei zu später Erneuerung 

• Erste Auswirkungen bereits nach 10-20 Jahren zu erkennen 

• Simulationsergebnis auf Ebene der Konzessionsgebiete zeigt, wo im Netz 

mit einer Erhöhung der Schadensrate zu rechnen ist 

22 

32 

18 

30 

33 

29 

6 

31 

7 

34 

28 

1 

27 

4 

2 

26 

3 

25 

Erneuerung 

PE erst bei 

technischer 

Notwendigkeit

Georeferenzierte Prioritätenliste 

Visualisierung der 

während der Prognose 

verwendeten 

Prioritätenliste 

Prio A 

Prio B 

Prio C 

Prio D 

Prio E 

Zu Beachten: 

Die Priorität kann nur indirekt für 

Zustandsabschätzungen 

herangezogen werden! 


Bewertung Thüga-Softwareanbietervergleich 

Datenaufbereitung 

* 

Samco Signion 3S Consult Entellgenio+SAG 

Consentec 

– + – – – 

Strategie ++ – + + ++ 

Taktik + ++ + + – 

Datenauswertung 

+ ++ + + + 

Preis – – ++ – + 

Große 

Netzbetreiber 

Mittlere 

Netzbetreiber 

Kleine 

Netzbetreiber 

* Datenaufbereitung innerhalb des Tools möglich 

++ ++ – ++ + 

+ + + + + 

– – ++ – + 


Quelle: Dr. Günter Walther

Zusammenfassung 

• Instandhaltungsstrategien setzen klar definierte Ziele 

voraus und sind langfristig angesetzt 

• Unterstützung bei der Entwicklung von Strategien 

liefert die G 403 (mit Praxisbeispiel in MS-Excel) 

• Auf Datenaufbereitung muss besonders wert gelegt 

werden (Belastbarkeit der Ergebnisse) 

• Genauigkeitsanforderungen an den Prognosezeitraum 

und die Ergebnisanforderung anpassen 

• Softwareunterstützung nutzen, aber nicht blind 

vertrauen 


Vielen Dank für Ihre 

Aufmerksamkeit!

Abschätzung unbekannter Materialien 

Funktionsschema 

Für jede Gruppe mit unbekanntem Material 

Für jedes Baujahr in dieser Gruppe 

Ermittle Materialverteilung in allen vergleichbaren Gruppen 

(Spannungsebene, Kabelart, UW‐Gebiet) 

Materialverteilung für Baujahr gefunden: 

Verteilung der unbekannten Menge entsprechend der Materialverteilung auf die Gruppen 

mit den bekannten Materialien in diesem Baujahr 

Keine Materialverteilung für Baujahr gefunden, es gibt aber nur eine Gruppe mit 

bekanntem Material: 

unbekannten Menge in diese Gruppe verschieben 

Keine Materialverteilung für Baujahr gefunden, es gibt mehrere Gruppen mit bekanntem 

Material: 

•zuvor gelernte Entscheidung anwenden 

• Benutzer nach Entscheidung fragen, eventuell Vorschlag nach 

Verteilungsunschärfe (Materialien in naheliegende Baujahre) machen, 

Entscheidung lernen 


Abschätzung unbekannter Baujahre 

1 

Vollautomatische Zuweisung 

Konfiguration 

2 

Halbautomatische Zuweisung 

Ermittle Verteilung der Baujahre in der Gruppe in 

spezifischen Baujahres‐Grenzen 

Stat. verwertbare Verteilung (Menge/Anzahl)* 

für Baujahre gefunden: 

• Verteilung der unbekannten Menge entsprechend 

der Verteilung in der Gruppe 

Keine (verwertbare) Verteilung für Baujahre gefunden: 

•zuvor gelernte Entscheidung anwenden 

•extern vorgegebene Verteilung anwenden 

(z.B. aus Anlagenbuchhaltung) 

• Benutzer nach Entscheidung fragen, 

Entscheidung lernen 

* Bei Unterschreitung der Schranken für Menge/Anzahl gilt die Verteilung als nicht statistisch verwertbar 


1 

2

2010 - Plausibilitätsprüfung der Konfigurationen 

Die automatische Plausibilitätsprüfung untersucht: 

• Vollständigkeit der Konfiguration 

• Vorhandensein jeder Gliederungsebenen in 

jeder Definition 

• Hat jeder definierte Cluster auch einen 

Bestand? 

• Ist zu jedem Bestand auch ein Cluster 

definiert? 

• Existiert der Erneuerungscluster 

• Plausibilität der Strategiesteckbriefe 

• Plausibilität der Funktion des Nutzungsverhaltens 

Die Plausibilitätsprüfung dient auch zur Visualisierung des Netzbestands und der Konfiguration 

• Altersmengengerüste, Summe der Mengen je angewählte Gliederungsebene 

• In Clusterebene zusätzlich Nutzungsverhalten und Erneuerungsregeln 

Optische 

Konfigurationskontrolle 

- kontextgesteuert

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