Luftfahrttechnik-Management (3)

So ist modernes Maintenance Management organisiert

15.03.2019 - 10:18 0 Kommentare

Abnutzung und Verschleiß machen auch vor Luftfahrzeugen nicht halt: Im dritten Teil seines Tutorials zum Thema Luftfahrttechnik erklärt Prof. Martin Hinsch, was modernes Maintenance Management ausmacht.

Die Tutorial-Kolumne zum Thema industrielles Luftfahrtmanagement. - © Kollage ©: airliners.de - AirTeamImages, fotolia: Dinosoftlabs, Photocreo Bednarek, Gorodenkoff, contrastwerkstatt

Die Tutorial-Kolumne zum Thema industrielles Luftfahrtmanagement. Kollage ©: airliners.de /AirTeamImages, fotolia: Dinosoftlabs, Photocreo Bednarek, Gorodenkoff, contrastwerkstatt

In den frühen Tagen der Luftfahrtgeschichte wurde die Flugzeugwartung auf Basis von Erfahrungen der Mechaniker durchgeführt. Erst mit Beginn des Jet-Zeitalters und der Gründung von Luftaufsichtsbehörden begann man mit einer strukturierten, ingenieursseitig geplanten Instandhaltung. In dieser frühen Zeit beruhten die Wartungsaktivitäten jedoch auf dem Leitgedanken, dass die Maßnahmen umso wirkungsvoller seien, je mehr von ihnen durchgeführt würden ("Viel hilft viel").

Erst in den 1960er Jahren gewann die Instandhaltungsindustrie flächendeckend die Erkenntnis, dass sich diese Philosophie nicht mit den praktischen Erfahrungen deckte. Daraufhin setzte sich, erstmals im Rahmen der Boeing-747-Entwicklung, eine systematisch geplante und zustandsabhängige Instandhaltung durch.

Zu Beginn der 1970er Jahre entwickelte sich daraus ein neues technisches Aufgabengebiet bei den Airlines: das Instandhaltungsmanagement (Maintenance Management). Es dient dem Zweck, die Lufttüchtigkeit während des Lebenszyklus eines Luftfahrzeugs sicherzustellen. Dazu sind grundlegende Instandhaltungsmaßnahmen erstmalig vor dem Betrieb festzulegen und später während der Einsatzzeit des Flugzeugs zu überwachen und gegebenenfalls anzupassen.

EASA Part M

Die Europäische Union hat mit dem EASA Part-M eine Vorschrift erlassen, die Regeln zur Aufrechterhaltung der Lufttüchtigkeit (Continuing Airworthiness) definiert. Der Part-M stellt eine eigenständige und verpflichtende Betriebszulassung für Eigentümer beziehungsweise Betreiber von Luftfahrzeugen dar. Er beinhaltet unter anderem Mindestanforderungen an die Lufttüchtigkeit und Instandhaltung, so etwa zur

  • Sicherstellung sämtlicher Instandhaltung auf Basis eines behördlich genehmigten Instandhaltungsprogramms,
  • Behebung von Mängeln und Schäden, die den sicheren Betrieb beeinflussen sowie die Durchführung von Änderungen und Reparaturen, auf Basis genehmigter Instandhaltungsdokumentation und Reparaturvorgaben,
  • Bewertung der Wirksamkeit des Instandhaltungsprogramms (Reliability Monitoring),
  • Befolgung von Lufttüchtigkeitsanweisungen und allen sonstigen behördlich erlassenen Maßnahmen.

Instandhaltungsprogramme

Die meisten Bestandteile eines Luftfahrzeugs sind in ihrer Nutzungsdauer begrenzt, so dass diese dann entweder ausgetauscht oder instand gehalten werden müssen. Da Abnutzung und Verschleiß insofern auch vor Luftfahrzeugen nicht halt machen, sind für eine langfristige Aufrechterhaltung der Lufttüchtigkeit umfassende Instandhaltungsaktivitäten erforderlich. Aufgrund der hohen technischen Komplexität von Luftfahrzeugen sind diese Maßnahmen strukturiert und für den gesamten Einsatzzyklus des Luftfahrzeugs beziehungsweise seiner Bestandteile festzulegen. Dadurch sollen insbesondere Ermüdungsschäden, umgebungsbedingte Abnutzung und Unfallschäden rechtzeitig entdeckt beziehungsweise verhindert werden.

In der Luftfahrttechnik-Management-Kolumne erläutert Prof. Martin Hinsch, wie luftfahrttechnische Betriebe aufgebaut sind. Der Text lehnt sich eng an sein Fachbuch "Industrielles Luftfahrtmanagement - Technik und Organisation luftfahrttechnischer Betriebe" an, das im Frühjahr 2019 in neuer, 4. Auflage im SpringerVieweg Verlag erscheint.

Die Auflistung aller (zukünftig) durchzuführenden Instandhaltungsaufgaben während des Betriebslebenszyklusses erfolgt in einem Instandhaltungsprogramm ((Aircraft-) Maintenance Program). Darin sind im Detail Umfang und Häufigkeit der Instandhaltungsereignisse an Flugzeugstruktur, Systemen, Triebwerken, Komponenten und Teilen aufgeführt.

Zugleich umfassen Instandhaltungsprogramme so auch eine Beschreibung des Umfangs und der Intervalle von Maßnahmen. Betreiber von Luftfahrzeugen sind gemäß EASA Part-M verpflichtet, für jedes ihrer Flugzeuge ein Maintenance Program vorzuweisen, anzuwenden und mindestens einmal jährlich auf Aktualität und Angemessenheit zu überprüfen.

Werden auf Basis der individuellen Nutzung (Flugstunden, Starts und Landungen, Einsatzgebiet) Anpassungsbedarfe identifiziert, sind entsprechende Änderungen am Instandhaltungsprogramm vorzunehmen. Typische Parameter, die die Einsatzfähigkeit von Luftfahrzeugen, Triebwerken und Propellern sowie Bau- und Ausrüstungsteilen beeinflussen, sind:

  • die Zeit seit der Inbetriebnahme,
  • die Flugstunden (Flight Hours),
  • die Anzahl der Starts und Landungen (Flight-Cycles),
  • das Einsatzgebiet des Luftfahrzeugs.
    So reduzieren neben sehr hohen oder niedrigen Außentemperaturen auch Luftfeuchtigkeit und der Staub- oder Salzgehalt in der Luft die Leistungsfähigkeit und Einsatzdauer von luftfahrttechnischem Gerät (beispielsweise Triebwerke, APU, Klimaanlage).

Alle Änderungen am Maintenance Program bedürfen der Zustimmung durch die zuständige Luftaufsichtsbehörde (in Deutschland das LBA).

Zeitverfolgung und Status-Reporting

Die vorgeschriebene Lebens- oder Einsatzdauer sämtlicher Bestandteile eines Luftfahrzeugs darf unter keinen Umständen überschritten werden. Insoweit reicht nicht aus, die Elemente des Maintenance Programs vor der Inbetriebnahme des Luftfahrzeugs festzulegen und im betrieblichen Alltag auf die rechtzeitige Umsetzung zu hoffen.

Es muss strukturiert sichergestellt werden, dass im späteren Betrieb alle vorgeschriebenen Instandhaltungsaufgaben fristgerecht durchgeführt werden. Hierzu müssen die Maintenance-Tasks (einschließlich Behörden- und Herstellerbekanntmachungen) geplant, d.h. rechtzeitig konkreten Instandhaltungsereignissen zugeordnet und die Durchführung nach erfolgter Umsetzung zurückgemeldet werden.

Alle vorgeschriebenen Maintenance-Tasks müssen einer ständigen Zeitverfolgung unterliegen und bei anstehender Fälligkeit inhaltlich passend und rechtzeitig einzelnen Instandhaltungsereignissen zugeordnet werden. Dies fällt für einige Instandhaltungsaufgaben vergleichsweise leicht, da deren Fälligkeit mit einem festen Instandhaltungsereignis (Check) verbunden ist.

Für andere Instandhaltungsaufgaben gestaltet sich die Zuordnung indes weniger einfach. So ist eine frühzeitige Planung nur eingeschränkt möglich, weil die erforderlichen Vorgaben zum Teil kurzfristig eingesteuert werden (beispielsweise aufgrund von Lufttüchtigkeitsanweisungen, Herstellerempfehlungen). Insbesondere gestaltet sich die Zuordnung von Maintenance-Tasks auch deshalb nicht leicht, weil die Instandhaltungsdurchführung vielfach nicht an feste Ereignisse, sondern an Flugstunden oder Starts und Landungen bzw. an Kalenderzeitintervalle gekoppelt ist.

So wäre es beispielsweise nicht sinnvoll, in eine Baugruppe mit drei Subbauteilen, zwei Neuteile mit einer Lebenszeitbegrenzung von 6000 Flugstunden sowie ein (drittes) gebrauchtes Teil mit einer Restlaufzeit von nur 1500 Stunden einzubauen. Luftrechtlich ist dies möglich, jedoch wäre dann die nächste Modulzerlegung bereits in 1500 Stunden erforderlich.

Ziel ist daher eine intelligente Modul- und Teile-Zusammenstellung mit passgenauen Arbeitspaketen unter besonderer Beachtung von Hard-Time-Limits, um so die Instandhaltung langfristig auch ökonomischen Aspekten zu optimieren. Neben Verzögerungen der Instandhaltung bis an die zulässigen Intervallgrenzen bietet das Vorziehen von Instandhaltungsmaßnahmen zwecks maximaler Ausnutzung ohnehin vorgesehener Bodenzeiten eine weitere Möglichkeit der Optimierung.

Zuverlässigkeitsmanagement

Jeder Flugzeughalter muss sicherstellen, dass er über ein Analysesystem zur Beurteilung der Zuverlässigkeit seiner Instandhaltungsprogramme verfügt. Dies erfolgt mit Hilfe des Zuverlässigkeitsmanagements (Reliability Management). Zugleich sollen mit dessen Hilfe betriebstechnische und instandhaltungsbedingte Gefährdungen der Lufttüchtigkeit frühzeitig identifiziert und minimiert werden. Weiterhin wird über das Reliability Management die Zuverlässigkeit jener Systeme überwacht, die aufgrund ihrer Architektur nicht durch das Instandhaltungsprogramm kontrolliert werden müssen.

Die individuellen Aufgaben des Reliability Managements werden in einem Reliability Program zu jedem Instandhaltungsprogramm festgeschrieben. Hierin sind die Überwachungsobjekte aus Instandhaltung und Flugbetrieb im Einzelnen festgelegt und der zugehörige Überwachungsumfang aufgeführt. Die wichtigsten Elemente eines Reliability Programs sind insofern:

  • Bestandteile (z.B. Systeme, Bauteile, Triebwerke),
  • Parameter (z.B. Verbräuche, Temperaturen, Fehlermeldungen, Findings, Ausfälle),
  • Häufigkeiten (z.B. permanent, wöchentlich, monatlich, nur bei Vorkommnissen),
  • Anforderungen an die Auswertung (Analyseumfänge, Handlungsbedarfe, Kommunikationsstrukturen und Meldeverfahren).

Basierend auf einem solchen Programm-Gerüst wird ein kontinuierliches Zustands- und Trendmonitoring entwickelt und kontinuierlich durchgeführt. Aus den gewonnenen Daten muss das Engineering die technische Zuverlässigkeit ableiten und Anpassungsbedarfe im Instandhaltungsprogramm identifizieren oder andere Maßnahmen festlegen.

Zukunftsweisende Zuverlässigkeitsprogramme werden jedoch nicht nur zur Verbesserung der Luftsicherheit genutzt. Deren Funktionalitäten gehen über das luftrechtlich Notwendige hinaus und zielen auf eine ökonomische Optimierung der Einsatzbedingungen ab. Der Fokus richtet sich dabei auf eine Minimierung der Betriebs- und Instandhaltungskosten. Die dafür erforderlichen Ansatzpunkte bilden beispielsweise eine Minimierung des Instandhaltungsumfangs, Minimierung der Bodenzeiten (Downtime), Maximierung der Lebensdauer oder Minimierungen des Verbrauchs von Treibstoff, Betriebsstoffen und Material.

Art und Umfang eines Zuverlässigkeitsprogramms orientieren sich an der Größe der Flotte. Das Spektrum reicht dabei von einer einfachen Bauteil-Ausfall-Überwachung bis hin zu komplexen Maintenance-Managementprogrammen. Letztere verfügen neben dem eigentlichen Aircraft-Reliability-Program über weitere Zuverlässigkeitssubsysteme wie etwa für:

  • Luftfahrzeugbauteile (Component Reliability Monitoring),
  • Triebwerke (Engine Condition Monitoring),
  • Hilfsgasturbinen (APU Health Monitoring) oder
  • Strukturbestandteile (Sampling Programme für eine stichprobenbezogene Zustandsbestimmung).

Lufttüchtigkeitsanweisung

Eine Lufttüchtigkeitsanweisung (Airworthiness Directives – ADs) ist eine behördlich angeordnete Maßnahme zur Wiederherstellung ausreichender Sicherheit an einem Luftfahrzeug. ADs richten sich an die Eigentümer und Betreiber von Luftfahrzeugen. Deren Umsetzung ist vorgeschrieben.

Die Luftfahrtbehörde entscheidet dann zugunsten der Veröffentlichung einer AD, wenn:

  • an einem Luftfahrzeug, einem Triebwerk bzw. Propeller oder einem Bau- beziehungsweise Ausrüstungsteil ein Mangel vorliegt, der die Lufttüchtigkeit gefährdet und
  • dieser Zustand auch bei anderen Luftfahrzeugen besteht oder auftreten könnte. Üblicherweise betreffen ADs einzelne oder wenige Flugzeug- oder Triebwerkmuster bzw. bestimmte Geräte oder Systeme.

Bei Veröffentlichung von ADs liegen Mängel vor, die im Musterzulassungsprozess noch nicht absehbar waren. Diese werden dann vielfach während des Flugbetriebs oder im Rahmen der Instandhaltung durch die Airlines beispielsweise luftfahrttechnischen Betriebe festgestellt. ADs werden von den Luftfahrtbehörden veröffentlicht, wobei die Hersteller bei der Herausgabe und Verbreitung unterstützen.

Herstellerbekanntmachungen

Neben verpflichtenden Airworthiness Directives, die durch die Luftfahrtbehörden publiziert werden, geben die Hersteller von Luftfahrzeugen und Triebwerken regelmäßig unverbindliche Service Bulletins (SBs) an ihre Kunden heraus. Die Umsetzung von SBs ist freiwillig, da deren Inhalt im Normalfall keine oder nur geringe Sicherheitsrelevanz aufweist.

Service Bulletins stellen nicht notwendigerweise einen Qualitätsmangel dar, so dass die Veröffentlichung eines SBs auch nicht mit einem Rückruf vergleichbar ist. So ist der Hersteller weder verpflichtet, SBs zu veröffentlichen, für Kunden durchzuführen oder die Kosten für deren Umsetzung zu übernehmen.

Üblicherweise beinhalten Service Bulletins technische Maßnahmen (z.B. Modifikationen), die der Optimierung des Flugbetriebs oder der Erhöhung des Passagierkomforts dienen. Mit dem SB stellt der Hersteller detaillierte Informationen (z.B. zu Ausführung, Material und Betriebsmittel) für deren Durchführung bereit.

Über den Autor

Als Experte für Luftfahrttechnik erläutert Prof. Martin Hinsch in seiner Tutorial-Kolumne "Luftfahrttechnik-Management" auf airliners.de, wie luftfahrttechnische Betriebe aufgebaut sind und wie sie arbeiten.

Prof. Dr. Martin Hinsch Prof. Dr. Martin Hinsch ist Experte für luftfahrttechnisches Qualitäts-, Safety- und Prozessmanagement und lehrt Betriebswirtschaft mit Schwerpunkt Aviation-Management an der IUBH in Hamburg. Zudem ist er als authentifizierter Luftfahrt-Auditor zugelassen. Über seine Unternehmensberatung (aeroimpulse.de) unterstützt er luftfahrttechnische Industriebetriebe in Entwicklung, Herstellung und Instandhaltung. Vor seiner jetzigen Tätigkeit war er rund zehn Jahre bei der Lufthansa Technik AG und als Senior Consultant in Katar beschäftigt.

Von: Prof. Martin Hinsch für airliners.de
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