Waterzuivering: design for maintainability en reliability

Wanneer engineering en maintenance de handen in elkaar slaan, valt winst te rapen. Een engineering fase die al rekening houdt met later onderhoud is de droom van menig onderhoudsingenieur.

Trefwoorden: #Agidens, #design for maintainability, #engineering, #maintenance, #onderhoud, #waterzuivering

Lees verder

maint_art

Download het artikel in

ENGINEERINGNET.BE - Helaas staan meerdere obstakels deze nobele gedachte in de weg. Soms is onwetendheid de oorzaak. In een zeldzaam geval is onwil de boosdoener. Maar heel vaak is te weinig budget de letterlijke dooddoener.

We staan in dit artikel stil bij de theorie maar brengen ook een praktijkverhaal dat kan tellen, van een rioolwaterzuiveringsbedrijf waar Agidens de installatie onder de loep nam.

Traag maar zeker groeit het besef dat ‘design for maintainability & reliability’ op lange termijn zeer belangrijk is in installaties. ‘Maintainability’ geeft aan in welke mate installaties over de tijd makkelijk in conditie te houden zijn.

‘Design for maintainability’ gaat er dus om dat al in de ontwerpfase met het toekomstig onderhoud en gebruik rekening wordt gehouden. Aandachtspunten zijn zeer divers: het voorzien van een makkelijke toegang tot bepaalde onderdelen, ruimte voorzien voor een mogelijke uitbreiding, zorgen voor redundantie,…

Design for maintainability heeft een directe impact op meerdere domeinen van de dagelijkse werking van een installatie, zoals de downtime, de onderhoudskosten en de veiligheid. Ondanks dit belang blijkt evenwel de pure kapitaalkost bij het ontwerp meer door te wegen bij beslissingsnemers dan de totale lifecycle kost.

Reliability
Betrouwbaarheid is de hoeksteen van elke goedwerkende installatie en staat in direct verband met maintainability. Het is niet zo dat betrouwbaarheid geld kost, wel integendeel: betrouwbaarheid levert geld op door de kosten toe te spitsen op de juiste onderdelen.

Sommige componenten van een installatie mogen nooit uitvallen. Het is dan ook logisch dat aan hun betrouwbaarheid meer budget besteed wordt dan aan onderdelen waarvan uitval minder erg is. Het gaat er om deze belangrijke vereisten en noden van een installatie te detecteren. In deze optiek is redundantie ook belangrijk.

Het redundant uitvoeren mag dan wel leiden tot zero downtime en laat ook toe om offline werken uit te voeren, maar de onderhoudskost loopt natuurlijk wel mee op door de dubbele uitvoering van sommige componenten. Er moet dus steeds een afweging gemaakt worden tussen kosten en baten.

Belang van kennis
In een wereld die ons voortdurend bombardeert met termen als Big Data, Connected Enterprise, Internet of Things & Industry 4.0, lijkt ‘menselijke kennis’ soms overbodig te worden. Maar laat dat nu net een zeer belangrijke factor zijn bij design for maintainability.

Want naast de informatie die machine- en componentendata kunnen leveren, is de kennis van het onderhoudspersoneel ter plaatse onontbeerlijk in dit proces. Zij kennen immers als geen ander de historiek van een installatie, zij weten waar de pijnpunten en bottlenecks zich bevinden en hoe de installatie zich gedraagt.

Bovendien zorgt betrokkenheid voor een betere verstandhouding tussen ontwerper en onderhoudsman. Let wel: de betrokkenheid van onderhoudspersoneel mag geen vrijgeleide zijn voor de ontwerper van de installatie om de handen in onschuld te wassen bij problemen.

Maintainability en modulariteit
Dat een installatie tijdens zijn gebruik wijzigingen zal ondergaan is een open deur intrappen. Daarop inspelen is dan ook even logisch als noodzakelijk. In de praktijk betekent dit zorgen voor makkelijk te vervangen onderdelen. Het gaat niet enkel om de fysieke arbeid van het vervangen maar ook de logistiek achter het verhaal.

Daarmee bedoelen we het verzekeren dat wisselstukken over een langere periode voorradig zijn. En om terug te komen op Industry 4.0 en zijn afgeleiden: ook onderlinge compatibiliteit wordt zeer belangrijk. Als één op één vervanging van een onderdeel niet meer mogelijk is (door een faillissement of gammawijziging bij de toeleverancier) is het wel handig dat een andere fabrikant je kan depanneren.

Ontwikkelen van standaardregels bij ontwerp
Het uniformiseren van de regels waaraan een installatie moet voldoen, hoeft zich niet te beperken tot het niveau van (inter)nationale normeringen. Ook op bedrijfsniveau kan dit op termijn zorgen voor een betere maintainability, omdat onderhoudsdiensten beter vertrouwd zijn met de installatie dankzij de grotere herkenbaarheid.

Standaardregels voor ontwerp dragen bij tot het verminderen van het aantal mogelijke variaties in een proces, waardoor de ontwerptijd daalt, de opleidingsnood vermindert en ook het wisselstukkenbeheer makkelijker wordt.

Documenteren en labelen
Bij installaties die ontworpen zijn om tientallen jaren dienst te doen, is het vaak zo dat de oorspronkelijke ontwerper na een paar decennia niet meer actief is. De vergrijzing van de beroepsbevolking zorgt er voor dat informatie uit de eerste hand vaak niet langer beschikbaar is.

Daarom is het doorgeven van informatie een kritieke opdracht. Een goede en gestandaardiseerde documentatie en identificatie van alle onderdelen zal zeer nuttig blijken op het vlak van reparaties en veiligheid.

Inplanting van onderdelen
Een degelijke inplanting van de installatie is onontbeerlijk in een goed design for maintainability. Dit onderdeel heeft meerdere aspecten. Er is niet enkel de fysieke ruimte die nodig is om herstellingen, vervangingen en onderhoudsacties uit te voeren. De locatie moet toegankelijk zijn, voldoende verlicht en afgeschermd zijn van negatieve omgevingsinvloeden.

De tools om de installatie te betreden dienen voldoende aangepast te zijn aan de verwachte onderhoudsfrequentie. Waar een operator vaker de hoogte in moet om een toestel te inspecteren, loont het de moeite om een vaste trap te installeren in plaats van hem een losse ladder mee te geven.


door Sammy Soetaert, Maintenance Magazine

KADER
Getuigenis: een rioolwaterzuiveringsinstallatie van WBL
Martin van den Hout, senior asset management & maintenance consultant bij Agidens, licht het toepassen van de principes van design for maintainability & reliability toe bij een project in een rioolwaterzuiveringsinstallatie in Zuid-Nederland toe.
“Een installatie van het WBL Waterschapsbedrijf Limburg (de Nederlandse tegenhanger van Aquafin, red.) raakte stilaan verouderd. We kregen de opdracht om die installatie uit te breiden. Daarvoor was oorspronkelijk een budget van zes miljoen euro voorzien. Maar voor we overgingen tot een totale vervanging, bekeken we het project onderdeel per onderdeel, met de vraag wat er nu eigenlijk echt moest vervangen worden en wat er nog kon blijven.”

“We deden dat met een ‘restlevensduuranalyse’. Eerst brengt deze analyse de onderdelen van de zuiveringsinstallatie in kaart. Aan de hand van een lijst opgesteld door het Waterschapsbedrijf Limburg met criteria zoals milieu, veiligheid, langdurige stilstanden,… identificeerden we de kritische assets. Vervolgens stelden we ons telkens de vraag: kan deze kritische component de komende jaren uitvallen door veroudering? Indien wel, moesten we uitkijken naar een vervanging of een retrofit. Indien het antwoord ‘nee’ was, keken we naar de kosten van een mogelijke uitval en de mogelijke frequentie daarvan. Leek die inschatting te risicovol, dan stelden we ook voor om te vervangen.”

“In totaal werden 2.200 objecten geanalyseerd: compressoren, effluentuitlaten, inlaatkleppen, bezinktanks, … Echt alle onderdelen. Uit de analyse bleek onder meer dat de compressorenconfiguratie met een derde compressor uitgebreid moest worden en dat de indikinstallatie voor het slib aanpassing vergde. Maar het eindresultaat was dat er veel minder diende vervangen te worden dan gedacht. Uiteindelijk was voor dit project slechts een half miljoen nodig in plaats van de zes miljoen euro die oorspronkelijk voorzien was.”

Aanpassingen door wetgeving
Zo konden zelfs enkele aanpassingen doorgevoerd worden die niet strikt noodzakelijk waren. Martin van den Hout: “Een aantal jaren terug kwam er een nieuwe wet. Die moest je niet toepassen zolang je maar niets aan de installatie wijzigde. Toen is er een tijd gediscussieerd of we ons nu wel dan niet aan de nieuwe wet moesten aanpassen.

Strikt gezien was het niet honderd procent noodzakelijk. De vernieuwing is toch doorgevoerd met een langetermijnvisie in het achterhoofd en omdat het bedrijf in kwestie ook een zekere voorbeeldfunctie wil uitdragen.”

Belang van menselijke ervaring
Data is enorm belangrijk voor design for maintainability. En dat hoeft zich niet te beperken tot sensordata of een excel met onderhoudsdata en storingen. Minstens even belangrijk blijkt de menselijke expertise.

“De echte input komt van de mensen op de werkvloer, dus van de onderhoudsmensen en de procesingenieurs. Los van de gebruikte methodieken moeten zij absoluut betrokken worden bij het proces. Je kan heel veel leren van data. Maar hoe de situatie exact is, daarvoor moet je kunnen buigen op de expertise en ervaring van mensen die er al jaren werken. Sommige gebeurtenissen kan je gewoon niet terugvinden in de data. Daarom zijn de mensen op de werkvloer soms een veel ‘nauwkeuriger’ en ‘betrouwbaarder’ informatiebron. Bovendien gebeurt het vaak dat de data nog maar enkele jaren goed bijgehouden worden.”

“Een ander belangrijk gegeven is de toenemende automatisering. Vroeger had elk waterzuiveringsstation een eigen onderhoudsman, die tot in de kleinste details van alles op de hoogte was. Maar vandaag zit er nog maar één operator in een centrale controlekamer van waar hij meerdere plants tegelijk in de gaten houdt. Als er dan een probleem opduikt, bestaat het gevaar dat hij zelfs de deur naar de pompkamer niet weet te vinden.“

Investeren loont
“De principes en technieken van design for maintainability & reliability zijn over het algemeen goed bekend, maar vaak wordt een beslissing zo lang uitgesteld of worden de budgetten zo hard toegeknepen dat er geen ruimte meer is om het in de praktijk uit te voeren. Tot frustratie van de maintenance afdeling.

Zonde, want 80% van je beheerskosten worden bepaald in de ontwerpfase. Als je in de ontwerpfase beknibbelt, krijg je weliswaar een installatie die werkt, maar dan zonder standaardcomponenten, zonder analyse, zonder redundante uitvoering. Achteraf betaal je dan de rekening.”