Planung und Konzeption kompakt
Facility Management: Fertigung » Strategie » Planung und Konzeption
Planung und Konzept in der Fertigung
Fertigungsunternehmen stehen vor der Herausforderung, hochkomplexe Produktionssysteme in einem dynamischen Markt- und Regulierungsumfeld zu planen, zu erweitern und effizient zu betreiben. Die technische Infrastruktur von Industrieanlagen – von der Energieversorgung (Strom, Druckluft, Wasser, Prozessgase) über Klimatisierung und Reinraumtechnik bis hin zur Gebäudeautomation – ist direkt mit Produktionsleistung und -qualität verknüpft. Facility Management (FM) ist daher nicht nur ein Kostenfaktor, sondern ein strategischer Wegbereiter für Verfügbarkeit, Qualität, Sicherheit und Nachhaltigkeit über den gesamten Lebenszyklus der Anlage hinweg.
Gleichzeitig steigen die Anforderungen: Digitalisierung und Industrie 4.0 erfordern integrierte Datenflüsse zwischen Facility Management (FM) und Produktionssystemen, regulatorische Rahmenbedingungen (einschließlich Arbeitssicherheit, Explosionsschutz und Datenschutz) erhöhen die Komplexität der Einhaltung von Vorschriften, und die Volatilität der Energie- und Ressourcenpreise rückt Energieeffizienz und Resilienz in den Fokus. In vielen Unternehmen wirken sich jedoch isolierte Strukturen, die verzögerte Integration des FM in die Planung, unklare Rollen, heterogene Datenmodelle und proprietäre Schnittstellen sowohl auf die Effizienz als auch auf das Risiko aus. Dies führt zu höheren Gesamtbetriebskosten (TCO), verlängerten Anlaufphasen, energiebedingten Ausfallzeiten und erschwerten Erweiterungen im laufenden Betrieb.
Strategische Planung für Fertigungskonzepte
- Problemstellung und Nutzen
- Planungsbegleitendes Facility Management (bFM)
- Planungsprozess im Industriebau: Überblick und Besonderheiten
- Organisatorische Aspekte und Rollen
- Kommunikations- und Koordinierungsprozesse über alle Projektphasen hinweg
- Technische Infrastruktur: Versorgungseinrichtungen und Energieversorgung
- Verfügbarkeit und Redundanz
- Grundlagen von Monitoring und KPIs
- Schnittstellen zur Produktion
- Compliance-Aspekt
- Mess- und Überwachungskonzepte
- KPI-Definitionen und Zielwerte
- Prozessgase
- Gaswarn- und Belüftungskonzepte
- Klima- und Reinraumtechnologie
- Bau von Lüftungs- und Klimaanlagen für Produktions- und Reinraumbereiche
- Alarm- und Notfalllaufkonzepte
- Wasser-, Abwasser- und Dampftechnologie
- Überwachung von Qualität und Leckagen
- Strom- und Energieversorgung
- Schnittstellen und Systemintegration FM-Produktion
- Alarmketten und automatische Ticketsysteme
- GA/EMS ↔ Produktionssteuerung
- DERoperationelle Prozesse
- Mindestanforderungen für eine robuste Integration
- Expansionsszenarien und Hochlaufplanung
- Greenfield vs. Brownfield
- Renovierung im laufenden Betrieb: Methoden und temporäre Lösungen
- Die Hochlaufstrategie
- Änderungs- und Störungsmanagement während der Expansion
- Fabrik- und Layoutplanung aus FM-Perspektive
- Routen- und Versorgungslogik
- Serviceräume und technische Bereiche
- Produktionsbezogene FM-Funktionen im Layout
- Strategien für Ersatzteile und Lagerung
- Lebenszyklus- und Ersatzinvestitionsplanung
- Greenfield vs. Brownfield im Layout
- Wirtschaftliche Aspekte und wichtige Leistungsindikatoren (KPIs)
- Unterscheidung zwischen Investitions- und Betriebskosten
- Anforderungen an die Messdatenqualität und Datenquellen
- Ökonomische Ableitung aus KPIs
- Berichterstattung, Zielkaskade und Governance
- Schlussfolgerung und Handlungsempfehlungen
- Anhang: Checklisten, Vorlagen und Diagramme
Problemstellung und Nutzen
Die zentrale Herausforderung besteht in der strukturierten Integration von Facility Management (FM) und Produktion über Disziplinen, Systeme und Projektphasen hinweg. Fehlende frühzeitige Einbindung des FM, unzureichend definierte Informationsanforderungen und nicht interoperable IT/OT-Landschaften führen zu Engpässen in der Kommunikation, suboptimaler Anlagenplanung, ineffizientem Betrieb und erhöhtem Compliance-Risiko.
Ein integrierter Ansatz adressiert:
Höhere Anlagenverfügbarkeit und kürzere mittlere Reparaturzeit durch standardisierte Schnittstellen und automatisiertes Ticketing;
Verbesserte Energie- und Ressourceneffizienz durch nahtlose Mess- und Steuerungstechnik sowie ISO-konforme Überwachung;
Beschleunigte Inbetriebnahme und Hochlaufphase durch klare Übergabekriterien und Datenkonsistenz von der Planung über die Ausführung bis hin zur Instandhaltung;
Planbare Erweiterungen in bestehenden Produktionsanlagen während der laufenden Produktion durch N-1-Redundanz, temporäre Umgehungslösungen und robuste Engpassanalysen.
Planungsbegleitendes Facility Management (bFM)
Die planungsintegrierte Anlagenverwaltung bezeichnet die systematische Einbindung des Anlagenmanagements in alle Phasen der Planung, des Baus und der Inbetriebnahme von Industrieanlagen. Ziel ist es, die betrieblichen Anforderungen (Betrieb, Instandhaltung, Sicherheit, Energie, Daten) frühzeitig zu spezifizieren und in Planungsentscheidungen umzusetzen.
Zu den Schlüsselelementen gehören:
Bedarfs- und Informationsanforderungen: Ableitung der AIA/EIR aus den Betriebszielen (Verfügbarkeit, Energieleistungsindikatoren, regulatorische Anforderungen), Definition von Objekt- und Datenstandards für die Übergabe (BIM2FM).
Betriebs- und Instandhaltungskonzepte: Instandhaltungsstrategien (präventiv, zustandsorientiert), Ersatzteillogistik, Inspektionsintervalle, Toleranzen und Freigabekriterien.
Lebenszyklusorientierung: Bewertung von Varianten nach TCO, Resilienz (N-1), Skalierbarkeit und Dateneffektivität.
Gatekeeping: FM-Prüf- und Freigabepunkte in den Leistungsphasen, um die Machbarkeit im Betrieb sicherzustellen.
Planungsprozess im Industriebau: Überblick und Besonderheiten
Der Industriebau vereint Hochbau, Gebäudetechnik und Produktionsplanung. Er zeichnet sich durch hohe technische Dichte, regulatorische Komplexität und den Bedarf an redundanten, erweiterbaren Versorgungsnetzen aus.
Der Prozess folgt einem phasenorientierten, gatebasierten Ansatz:
Initiierung und Bedarfsplanung (LPH 0–1): Wirtschaftlichkeitsanalyse, Produktionsprogramm, Prüfung der Standort- und Medienverfügbarkeit, Risiko- und Genehmigungsprüfung. FM erstellt AIA/EIR, Betriebskonzepte und Datenstandards.
Konzept und Vorplanung (LPH 2): Überprüfung von Varianten (Leistung, Energie, Sicherheit, Kosten), Vorentwürfe für Layout, Versorgungseinrichtungen, Gebäudeautomation/Instrumentierung und Steuerung sowie Reinraum-/Hygienekonzepte. Definition von Messpunkten, Zonen, Redundanz und Notfallbetriebslogiken.
Planung und Genehmigung (Phasen 3–4): Dimensionierung, Schnittstellenlisten, Explosions-/Brandschutz- und Arbeitssicherheitskonzepte, behördliche Einreichungen. Die Datenmodellierung in IFC/COBie und die Attributkataloge werden detailliert spezifiziert.
Ausführung und detaillierte Planung (LPH 5): Ableitung von Spezifikationen, Funktionslisten und Testplänen (FAT/SAT, Funktions-, Sicherheits- und Integrationstests), IDS/LOIN für die Informationsbereitstellung. Definition von Abnahme-, Toleranz- und Übergabekriterien (Ist-Zustand, Datenqualität).
Auftragsvergabe und Beschaffung (LPH 6–7): Vertragliche Festlegung der Leistungs- und Datenlieferverpflichtungen (z. B. IFC-Version, COBie-Tabellen, eindeutige IDs, Wartungsdokumentation), Bewertung von Alternativen im Hinblick auf TCO-, Energie- und Verfügbarkeitsziele.
Implementierung und Inbetriebnahme (Phase 8): Bau-/Montagekoordination, Medien- und Netzwerktests, Reinraumqualifizierung, Gebäudeautomation/SCADA-Integration, Alarm- und Ticketsysteme. Vergleich des Ist-Zustands mit dem Modell, Datenmigration zu CAFM/CMMS/EAM, erste Abnahmetests und Vorbereitung des Hochlaufs.
Besonderheiten im Industriebau:
Konsistente Datenanforderungen: Von der frühen Dimensionierung bis zum Betrieb müssen Objekte klar identifizierbar und ihren Räumen/Systemen zuordenbar sein; die Qualität der Messdaten (Zeitstempel, Plausibilitätsprüfungen) ist ein integraler Bestandteil.
Interdisziplinäre Schnittstellen: Produktionsplanung, Gebäudetechnik, HSE, IT/OT-Sicherheit und FM müssen in RACI-Strukturen und formalisierte Kommunikationsroutinen integriert werden.
Resilienz und Skalierbarkeit: N-1-Redundanz, Bypass- und temporäre Planung für Brownfield-Implementierungen, Verlagerung kritischer Arbeiten in Wartungsfenster.
Compliance-by-Design: Explosions- und Brandschutz, Arbeitssicherheit, Hygiene-/Reinraumanforderungen, Datenschutz und Cybersicherheit werden als Planungsparameter behandelt, nicht als nachträgliche Testaufgabe.
Grundsätze des Schnittstellenmanagements FM-Produktion
Durchgängige Verantwortung: Für jede Versorgungsfunktion (z. B. Druckluft, Strom, Reinstwasser, Klimatechnik/Reinraum) ist eine klare Systemverantwortung definiert – von der Erzeugung über die Verteilung bis zum Verbrauchsort. Abgrenzungspunkte (z. B. Ventil, Transferfilter, Schaltschrank) sind technisch gekennzeichnet und dokumentiert.
Zentrale Datenquelle: Eine gemeinsame Datenumgebung (Common Data Environment, CDE) verwaltet Modelle, Pläne, Protokolle, Test- und Betriebsdokumentation. Änderungen werden gemäß einem definierten Änderungsmanagementprozess mit Audit-Trail durchgeführt.
Schnittstellenregister: Alle technischen und organisatorischen Schnittstellen (Medien, Daten, Zugriff, Verantwortlichkeiten) werden in einem Schnittstellenkontrolldokument (ICD) beschrieben und versioniert.
Operativ orientierte Planung: bFM integriert Testbarkeit, Zugänglichkeit, Messbarkeit und Wartbarkeit, Testverpflichtungen und Datenanforderungen aus LPH 0. Definition von "Definition of Ready/Done" für Liefergegenstände und Gate-Reviews.
Compliance-by-Design: Anforderungen an HSE, Datenschutz und OT-Sicherheit werden frühzeitig in den Design-, Beschaffungs- und Inbetriebnahmeprozess integriert.
Phasen 0-1 (Initiierung/Grundlagenuntersuchung)
Stakeholder-Workshops FM–Produktion–HSE–IT/OT bisZiele, Risiken und Datenanforderungen definieren (AIA/EIR).
Einrichtung der CDE, Benennung der Rollen (Informationsmanager, BIM-Koordinator), Starten des Schnittstellenregisters.
Entscheidungsartefakte: Projektcharta, Kommunikationsplan, RACI Version 1.0.
Phase 2 (Vorplanung)
Zweiwöchentliche Integrationsbesprechungen zu Layout/Medien, Überprüfung des 30%-Konzeptstatus.
Vorläufige Definition der Redundanz-/Notfallbetriebsstrategie, des Wartungs- und Testkonzepts als Planungsparameter.
Entscheidungsartefakte: Schnittstellensteuerungsdokument v0.9, Messpunkt- und Zonenplanung, Risiko- und Genehmigungsprüfung.
Phasen 3-4 (Planung/Genehmigung)
60/90 % der Designprüfungen werden mit einem formalen Kommentar im CDE (BCF-Problemverfolgung) dokumentiert.
HSE-Gates (HAZOP/Was-wäre-wenn/FMEA) vor der Genehmigungseinreichung; OT-Sicherheitsprüfung (Zonen/Leitungen).
Entscheidungsartefakte: Freigabe des Design-Freeze, Genehmigungsdokumente, aktualisierte RACI-Matrix.
Phase 5 (Detaillierte Planung)
Wöchentliche Abstimmung von BIM/GA/SCADA, Kollisionsprüfung und Funktionslistenabgleich.
Definition von Akzeptanzkriterien, Toleranzen, Testplänen (FAT/SAT), IDS/LOIN für Informationslieferungen.
Entscheidungsartefakte: Test- und Übergabeplan, Alarm- und Ticketketten, Datenmapping-Spezifikation.
LPH 6–7 (Vergabe)
Technische Klärungen mit Bietern, verbindliche Daten- und Dokumentationspflichten in Verträgen.
Das CCB (Change Control Board) legt Reaktionszeiten und Genehmigungsverfahren für Änderungen mit betrieblichen oder sicherheitsrelevanten Auswirkungen fest.
Entscheidungsartefakte: Vergabeempfehlungen, Vertragsanhänge (SLA, Datenmodelle, Sicherheitsanforderungen).
Phase 8 (Bau/IBN/Übergabe)
Tägliche Krisensitzung für die Inbetriebnahme; Arbeitserlaubnis, LOTO-Prüfungen, Explosionsschutzfreigaben.
Go/No-Go-Gates pro System: Medienqualität, Sollwertkonformität, Alarmkette, Notfallmodus, grundlegende OT-Sicherheitsprüfungen.
Entscheidungsartefakte: Abnahmeprotokolle, Fehlerlisten, Ist-Modell, CAFM/CMMS/EAM-Stammdatensätze, Betriebs- und Wartungsdokumentation.
Systemübersicht und Designprinzipien
Medienlandschaft: Druckluft, Prozessgase, HLK/Reinraum, Wasser/Abwasser/Reinwasser/Dampf, Elektrizität/Instrumentierung und Steuerung, GA/SCADA/EM, USV/Notstromversorgung, möglicherweise Kühlung/Heizung und erneuerbare Energiequellen.
Gestaltungsprinzipien: Modularität und Skalierbarkeit (Lastbänder, Anlagensegmentierung, erweiterbare Verteilungsnetze).
N-1 Redundanz für kritische Funktionen, klare Abgrenzungen am Einsatzort (Point of Use, PoU).
Wartungsfreundlichkeit und Prüfbarkeit: passierbare Einheiten, Absperr-/Entleerungs- und Messpunkte, sicherer Zugang.
Daten- und Messkontinuität (Messpunktmatrix, eindeutige IDs, CDE-Verbindung).
Verfügbarkeit und Redundanz
Zielwerte: Versorgungseinrichtungen typischerweise ≥ 98–99,5 % Verfügbarkeit; selektive Erhöhung je nach Kritikalität (A-Leitungen).
Redundanzmuster: N+1 (Generatoren), Ring-/Maschennetze (Strom, Druckluft), Segmentierung und Bypass für Brownfield-Arbeiten.
Resilienz: Spitzenlastmanagement, Sicherstellung der Stromqualität, Notfallbetriebsstrategien (Ausweichsollwerte, reduzierte Betriebskennlinien), Schwarzstart-/Umschaltkonzepte.
Grundlagen von Monitoring und KPIs
Messkonzept gemäß ISO 50001: Zählerhierarchie (Haupt-/Unterzähler), Qualitäts- und Zustandsmessung (Taupunkt, Differenzdruck, Leitfähigkeit, Netzqualität PF/THD).
Wichtigste Leistungsindikatoren: Verfügbarkeits-/Ausfallzeitminuten, MTTR/MTBF.
Energieeffizienz pro Medium (z. B. kWh/Nm³ Druckluft, kWh/t Kältemittel, spezifischer Kompressorverbrauch).
Sollwertkonformität (Temperatur/Feuchtigkeit/Druck), Leckagerate, Alarm- und Ticketbearbeitungszeit.
Schnittstellen zur Produktion
Technische Integration: GA/EM und SCADA/MES über OPC UA/MQTT/REST; objektbasiertes Mapping (ISA-95), konsistente IDs (FMID ↔ Produktionsobjekt).
Operative Schnittstellen: SLA zu PoU (Druck, Reinheit, Temperatur), geplante Wartungsfenster, Unterstützung beim Hochfahren (temporäre Umgehungen/provisorische Lösungen), Änderungs-/Arbeitserlaubnisprozesse.
Compliance-Aspekt
Arbeitssicherheit/Betrieb: Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG), Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV)/TRBS (zu prüfende Anlagen, Prüfstelle), DGUV V3 (Elektrizität).
Explosionsschutz-/Produkt-/Anlagenrecht: ATEX (Zoneneinteilung/Geräte), PED 2014/68/EU (Druckgeräte).
Umwelt/Hygiene: AwSV (Containment-/Dichtungskonzepte), TA Luft (Emissionen), ISO 14644 (Reinräume), VDI 6022 (Hygiene-HLK).
Informationssicherheit: IEC 62443 (Zonen/Leitungen, Härtung), Datenschutz (DSGVO) für personenbezogene Betriebsdaten.
Nachweise im CDE: Prüf- und Abnahmeprotokolle, CE-/Konformitätszertifikate, Mess- und Kalibrierzertifikate, Betriebs-/Wartungsdokumente (VDI 2770).
Mess- und Überwachungskonzepte
Ein nach ISO 50001 konformes Messkonzept vereint Qualitäts- und Energieaspekte.
Zählerhierarchie: Energiezähler pro Kompressor; Massenstrommesser an Haupt- und Nebenleitungen; Drucksensoren an Station, Netz und Verbrauchsstelle; Taupunktmessung nach den Trocknern und an empfindlichen Abzweigstellen; Differenzdruckmessung an Filtern.
Überwachung
Master-Controller/SCADA mit Trend- und Alarmfunktionen (z. B. Unterdruck, Überschreitung des Taupunkts, hoher Filterdruckunterschied, Kompressorstörung).
Leckageverfolgung über Nacht-/Ausfallzeitprofile, Massenbilanz oder Ultraschallkampagnen; automatische Ticketgenerierung im CMMS.
KPI-Definitionen und Zielwerte
Spezifischer Energieverbrauch (SEC): Formel: SEC = elektrische Energie der Kompressoren [kWh] / geliefertes freies Liefervolumen (FAD) [Nm³].
Ziel: Verbesserung durch Drehzahlregelung, Leckagebeseitigung, Optimierung des Druckbereichs, Wärmerückgewinnung.
Verfügbarkeit der Druckluftversorgung
Verfügbarkeit = 1 − (Summe der Unterdruckzeiten unterhalb von pmin / geplante Betriebszeit). Unterdruckzeit in Minuten, pmin gemäß SLA am Einsatzort.
Δp Netzwerk- und Filterlast
Δp zwischen Station und PoU; Trend des Filter-Δp zur Bestimmung optimaler Umschaltzeiten.
Leckagerat
Nachtleckage in Prozent = (Durchflussrate im Stillstand − definierte Grundlast) / durchschnittliche tägliche Durchflussrate.
Taupunktkonformität
Anteil der Zeit, in der der Drucktaupunkt die erforderliche Wasserklasse nach ISO 8573 erfüllt; Alarmauslösung bei Überschreitung.
Auslastung und Leerlaufquote
Prozentsatz der Leerlaufzeit im Verhältnis zur Lastzeit; Ziel: Minimierung der Leerlaufzeit durch übergeordnete Steuerung und Anlagensequenzierung.
Wartungs-KPIs
MTBF/MTTR pro Einheit, Ticketbearbeitungszeit, Quote der Erstreparaturen, Inspektionskonformitätsquote (fällige vs. abgeschlossene Inspektionen).
Die konsequente Umsetzung dieser Architektur – von der N+1-Generierung bis zur ringförmigen Verteilung, qualitätsgesicherten Verarbeitung, engmaschigen Überwachung und klaren KPIs – reduziert Energie- und Ausfallkosten, erfüllt Compliance-Anforderungen und gewährleistet die vereinbarte Medienqualität am Einsatzort.
Rechtsrahmen: Druckgeräte und Explosionsschutz
Druckgeräterichtlinie (2014/68/EU, PED): Prozessgassysteme bestehen aus Druckgeräten und gegebenenfalls aus Baugruppen. Die Klassifizierung nach Fluidgruppe (1: gefährlich, 2: andere), Druck (PS) und Volumen (V)/Nenndurchmesser (DN) bestimmt die Kategorie und das Konformitätsmodul.
Verpflichtungen:
Werkstoff- und Schweißzertifikate, WPS/PQR/WPQR, NDT-Umfang (VT, PT, RT/UT) gemäß Klassifizierung.
Konformitätsbewertung, CE-Kennzeichnung, Betriebsanleitung, CE-Kennzeichnung für Montage/Unterbaugruppen von Verbundsystemen.
Betriebsprüfungen gemäß BetrSichV/TRBS 1201; Anlagenakte mit Inspektions- und Änderungsdokumentation.
Erkennungsstrategie:
Brennbare Gase: UEG-Detektoren (katalytisch/IR) in Boden- oder Deckennähe, abhängig von der Gasdichte; zweistufige Alarme (z. B. 20/40 % UEG).
Toxische Gase: elektrochemische Sensoren, Alarmschwellenwerte abgeleitet von Arbeitsplatzgrenzwerten (AGW).
Sauerstoff: Erkennung von O2-Mangel und -Überschuss in Inertisierungs- und O2-Bereichen.
Funktionelle Ketten:
Alarmstufe 1: visuell/akustisch, Belüftung erhöhen, SCADA/GA-Benachrichtigung.
Alarmstufe 2: Automatische Gasabschaltung, Notstopp, Evakuierung, Ticket im CMMS, Ereignisprotokollierung.
Belüftung:
Grund- und Sicherheitslüftung mit ausreichendem Luftwechsel; gezielte Absaugung (Hauben, Punktabsaugung) an Absaugpunkten/Reduzierstationen.
Dichteabhängige Anordnung von Zuluft und Abluft; Vermeidung von Totzonen; Definition der Zuluftwege.
Zonenreduzierung durch „effektive Belüftung“ (ATEX-Konzept), Überwachung der Belüftungsfunktion (Differenzdruck/Volumenstrom).
Regeln und normative Richtlinien
ISO 14644 (Reinräume und zugehörige Reinraumbereiche): Teil 1/2: Klassifizierung der Luftreinheit nach Partikelkonzentration und Prüfmethoden (im Ruhezustand/im Betrieb).
Teil 3/4/5: Prüfverfahren, Betrieb, technische Reinigbarkeit, Messunsicherheiten, Requalifizierung.
Teil 16: Energieeffizienz und Betriebsstrategien.
VDI 6022 (Hygiene in HLK-Anlagen)
Hygieneanforderungen für Planung, Bau, Betrieb und Instandhaltung; Schulungskategorien A/B; Erst- und Wiederholungsinspektionen zur Hygiene; Wartungs- und Reinigungspläne.
Luftreinigung
Lufteinlass mit Wetterschutz/Grobfilter; zwei- bis dreistufige Filtration (Vor-/Feinfilter, Endfilter H13/H14, ggf. ULPA).
Befeuchtung und Entfeuchtung (adiabatisch/mechanisch), Kühl-/Heizregister, Nachheizstufe zur Feuchtigkeitsregelung; Luftmengenregelung über VAV/CAV.
Luftverteilung und Raumluftströmung:
Turbulente Mischströmung (TMS) für ISO 8–9; unidirektionale Strömung (UDS/Laminar Flow) über H14-Filterplatten für ISO 5–7 oder definierte Zonen (Laminar Flow Module).
Die Luftwechselraten hängen von der Klasse und der Prozesslast ab und liegen typischerweise bei 10–40/h (TMS) oder höheren spezifischen Oberflächenströmen für UDS.
Druckkaskaden und Zonierung:
Überdruckkaskade zur Produkt-/Prozessschutzzone, beispielsweise +15/+10/+5 Pa (Raumverbindung) im Vergleich zu angrenzenden Zonen/Korridoren.
Unterdruckzonen für Gefahrstoffprozesse mit gerichtetem Durchfluss zur Absaugung; definierte Schleusen (Personen/Material) mit Verriegelung.
Wärmerückgewinnung und Energie:
Rotations-/Plattenwärmetauscher oder geschlossene Kreislaufsysteme; in Reinräumen ist das Risiko der Kontaminationsübertragung zu beurteilen (Leckageklasse, Spülabschnitte).
Energieeffizienzkennzahlen (SFP/Ventilatorleistung), Nacht-/Teillastkonzepte, Sollwertrücksetzstrategien gemäß ISO 14644-16.
Alarmklasse:
Warnung (Klasse 1): Schwellenwerttrend, z. B. Δp nähert sich dem Minimalwert; automatisches Ticket (niedrige Priorität).
Störung (Klasse 2): Grenzwertüberschreitung, Prozessrisiko; Eskalation zu Schicht-/Bereitschaftsdienst, möglicherweise Reduzierung der Auslastung.
Notfall (Klasse 3): Ausfall von Lüfter/USV, Brand-/Rauchsignal; definierte Notstromkreise.
Notfall-Laufstrategien:
Notbetrieb mit Überdruck: Zuluftzufuhr maximieren, Abluft reduzieren, um vor Δp zu schützen (Grenzwerte für Luftfeuchtigkeit/Temperatur beachten).
Im Falle von Rauch/Brand: Abschaltung/Umschaltung gemäß Brandschutzkonzept (z. B. Ventilatoren aus, Brandschutzklappen geschlossen, Druckentlastung); Priorität hat die persönliche Sicherheit.
Energie-/Stromausfall: USV für Steuerung und Messung; definierte Ausweich-Sollwerte und Neustartsequenzen; Checklisten für den Schwarzstart.
Wasseraufbereitung und -verteilung
Prozess- und Reinstwasser: Die Aufbereitungsanlagen bestehen typischerweise aus Vorfiltration (z. B. Aktivkohle-/Multimedienfiltration), Enthärtung/Entkarbonisierung, Umkehrosmose (RO), optional Elektrodeionisation (EDI) und nachgeschalteter Sterilfiltration/UV-Desinfektion. Zielparameter sind Leitfähigkeit, TOC und Keimzahl gemäß den Prozessanforderungen.
Materialien und Hygiene: Für korrosions- und hygienekritische Anwendungen verwenden Sie Edelstahl 1.4404/316L (elektropoliert für UHP) oder Kunststoff (PP, PVDF). Vermeiden Sie Toträume; verwenden Sie Abzweigleitungen mit einem Durchmesser von <3× des Nenndurchmessers; und setzen Sie zirkulierende Ringnetze mit ausreichender Strömungsgeschwindigkeit (typ. 0,8–1,5 m/s) zur Biofilmkontrolle ein. Führen Sie regelmäßig eine thermische (≥70–80 °C) oder chemische Desinfektion durch.
Verteilung und Trennung: Trennung von Trinkwasser- und Prozesswassernetzen; Rückflussverhinderer/Systemabscheider (DIN EN 1717) an kritischen Entnahmestellen. Redundante (N+1) Druckerhöhungspumpensysteme mit frequenzgesteuerten Pumpen; Druckstoßdämpfung und Entlüftung/Entwässerung sind vorhanden.
Qualitätssicherung: Inline-Messungen (Leitfähigkeit, pH-Wert, Temperatur, TOC, Desinfektionsmittelrückstände), Probenahmestellen vor/nach kritischen Komponenten. Dokumentierte Spül-/Desinfektionsroutinen vor der Inbetriebnahme und nach Eingriffen.
Mess- und Sensorarchitektur:
Wasserqualität: Leitfähigkeit, pH-Wert, TOC, Trübung, Temperatur, freies Chlor/Chloramin; Grenzwerte und Frühwarnwerte mit GA/SCADA-Anbindung.
Volumen/Drücke: Haupt- und Unterzähler pro Netzabschnitt; Druck-/Differenzdrucksensoren an Pumpen, Filtern und kritischen Verbrauchern.
Leckageerkennung: Zonenabgleich (Nachtverbrauch), Druckabfalltests, akustische/korrelationsbasierte Leckageerkennung, Sensorstreifen/-kabel in Doppelböden/Sammelräumen (Alarm bei Feuchtigkeit/Leitfähigkeit).
Datenqualität und Alarmierung: Kalibrierungspläne (nach ISO 17025 rückführbar), NTP-synchronisierte Zeitstempel, Verlaufsverfolgung mit Rollover-Regeln, automatische Ticketgenerierung im CMMS, Eskalationsketten je nach Kritikalität.
Energieund Betrieb: Pumpencharakteristika/optimaler Betriebspunkt, variable Differenzdruckregelung, Spül-/Desinfektionszyklen in produktionsfreien Zeitfenstern, Wärmerückgewinnung aus Warm-/Abwasser, wo möglich.
Netzwerkebenen und Hauptkomponenten:
Mittelspannung (MV, typ. 10–20 kV) mit Umspannwerk, Ring- oder Zweignetz, Schaltanlage (vorzugsweise SF6-frei), Transformatoren (N-1, verlustarm, gegebenenfalls ONAN/ONAF).
Niederspannung (LV, 400/230 V) mit Hauptverteilern (HV) und selektiv abgestuften Unterverteilern (UV); TN-S-System, konsequente Trennung von N/PE, Potenzialausgleich.
Selektivität/Schutzkoordination: Kurzschluss- und Lastflussberechnungen, Schichtung der Schutzeinrichtungen (Leistungsschalter, Sicherungen, RCD/RCM), Lichtbogenfehler- und Lichtbogenschutz, wo kritisch.
Leitungs- und Feldverteilung:
Sammelschienen/Sammelschienenkupplungen mit Abschnittsformern; redundante Versorgungsleitungen für A-Verbraucher; farb-/ID-codierte Stromkreise; räumliche Trennung sicherheitsrelevanter Adern.
EMV-konformes Design, separate Pfade für Strom/Signale; thermisches Design (Dauerstrom, Umgebung, Gruppierung).
Zielvision und Integrationsprinzipien
Nahtlose Integration: Betriebszustände, Energie- und Qualitätsdaten aus MES/SCADA/SPS und GA/EMS werden für FM-Zwecke (Wartung, Konformität, Energie, Verfügbarkeit) nutzbar gemacht.
„Erst die Meldung“: Vorwiegend unidirektionale Datenflüsse von der Fertigungshalle zu den FM-/Enterprise-Systemen; Rückflüsse werden freigegeben und kontrolliert (z. B. Wartungsfenster, Sperrmeldungen).
Einzigartige Identitäten: Ein einheitlicher Schlüsselraum verbindet BIM/IFC, GA/SCADA, MES/SPS und CAFM/CMMS/EAM (FMID/Asset Tag, ISA-95 Equipment ID, IEC 81346 Referenz).
Sicherheit und Compliance durch Design: Segmentierung, Härtung, rollenbasierter Zugriff, vollständige Verlaufsprotokollierung und Audit-Trails gemäß IEC 62443 und ISO 19650.
Alarmketten und automatische Ticketsysteme
Alarmphilosophie: Klare Schweregrade (Info/Warnung/Kritisch), Verriegelnd/Nicht verriegelnd; Hysterese/Verzögerung zur Geräuschreduzierung; KPI „Alarme pro Stunde/Bediener“.
Kette: Ereignis in SPS/SCADA/GA → OPC UA/MQTT-Ereignis → Ereignisrouter/ESB → CMMS-API: Arbeitsauftrag/Benachrichtigung mit AssetID, Fehlercode, Schweregrad, SLA, Kontextdaten (Verlauf der letzten 10 Minuten).
Feedback: Die Ticket-ID wird zur Anzeige/Bestätigung an SCADA zurückgesendet; Statusaktualisierungen (zugewiesen/in Bearbeitung/abgeschlossen) erfolgen über Webhook.
Notruf/Abschaltungen: Kritische Verriegelungen bleiben OT-lokal (Sicherheit geht vor); lediglich eine Meldung an FM ist erforderlich. Testbare Eskalationswege (SMS/Sprache/Teams), Schicht-/Bereitschaftskalender integriert.
Wartungsfenster: CMMS plant Sperrungen; SCADA/GA empfängt gesperrte Tags/Sperrbits; Alarme werden unterdrückt (Unterdrückung mit Begründung) mit Protokollierung.
GA/EMS ↔ Produktionssteuerung
Energiemanagement: Das Energiemanagementsystem empfängt Mess-/Qualitätsdaten und sendet Lastabwurf- und Sollwertoptimierungen in freigegebenen Leitungen (z. B. HVAC-Reset, Druckluftband).
Produktionsreferenz: MES unterteilt Produktionsfenster und Chargen-/Auftrags-IDs; GA/SCADA passt Strategien an (z. B. Reinraum-Standby während Stillstandszeiten).
Themen-/Objektübereinstimmung: ISA-95 EquipmentIDs in GA/SCADA-Objekten; Energie-/Versorgungskostenabrechnung pro Leitung/Los; KPI-Rückmeldung (OEE vs. Versorgungsleistung).
Governance-, Test- und Betriebsverfahren
Integrations-FAT/SAT: End-to-End-Tests: OPC UA Subscriptions, MQTT-Topic-Flows, REST-APIs; Last-/Fehlertests (Netzunterbrechung, Store-and-Forward, Out-of-Order).
Zeit- und Stempeltests (Drift, Jitter, Quelle); Mapping-Tests (AssetID/FMID ↔ EquipmentID).
Änderungs-/Release-Management: Versionierung von Schnittstellen (SemVer), Mock-/Staging-Umgebungen, Blue-Green-Deployments für Broker/ESB/EMS.
Dokumentation: Schnittstellenkatalog (OpenAPI/AsyncAPI), Datenmodell/Themenregister, Zertifikats- und Schlüsselverwaltung, RACI für operative Verantwortlichkeiten.
KPIs:Integration Health (Uptime Broker/ESB), Latenz P95 für Event→Ticket, Datenvollständigkeit/Pünktlichkeitsrate, Alarm-Handling-Quote, Mittlere Erkennungs- und Reaktionszeit (MDRT), Sicherheitspatch-Compliance.
Mindestanforderungen für eine robuste Integration
Einheitliche, persistente FMID/Asset-IDs über alle Systeme hinweg; versionierte Zuordnungstabellen.
Zeitbasierte Datenqualität: UTC, NTP/PTP, Qualitätsflags; Historisierung mit Aufbewahrungs- und Löschkonzept.
Sichere Protokolle: OPC UA/MQTT mit TLS/mTLS, harte Segmentierung (IEC 62443), DMZ-Pufferkomponenten.
Automatisierte Ticketerstellung von Alarmen bis hin zu Arbeitsaufträgen mit Feedback-Kanal; Integration von Wartungsfenstern zur Alarmunterdrückung.
Edge-Pufferung/Speicher-und-Weiterleitung für Fehlerszenarien; dokumentierte Neustartsequenzen.
End-to-End-Test- und Freigabeprotokolle in der CDE, einschließlich Last-/Fehlerszenarien und Sicherheitsprüfungen.
Zielbild und Startpunkt
Bei der Erweiterung von Industrieanlagen müssen Produktivitätsziele, Verfügbarkeitsanforderungen und Compliance-Rahmenbedingungen mit minimalen Betriebsunterbrechungen in Einklang gebracht werden. Das geschäftsintegrierte Facility Management (bFM) steuert Abgrenzungen, Daten und Testanforderungen, während Produktion, HSE und IT/OT-Teams Risiken, Ressourcen und Genehmigungen koordinieren. Wichtige Leitlinien sind: Ausfallsicherheit (N1), temporäre Versorgungswege (Bypässe), eng getaktete Stillstandszeiten und ein datengestützter Hochlauf mit klaren Qualitäts- und Verfügbarkeitszielen.
Greenfield
Vorteile: Maximale Layout- und Systemfreiheit, konsistente N-1-Topologien, optimiertes Medienrouting, problemlose Inbetriebnahme.
Risiken/Kosten: Hohe Investitionskosten, längere Genehmigungs- und Infrastruktur-Vorlaufzeiten; spätere Integration in die bestehende IT/OT-Landschaft.
Erfolgsfaktoren: Frühe AIA/EIR-Definition, skalierbare Netzwerke (Ring-/RMU-Netzwerke, modulare Klimaanlagen-/Kompressorstationen), standardisierte BIM2FM-Lieferungen.
Brachfläche
Vorteile: Vorhandene Infrastruktur, kürzere Entfernungen, geringerer Platzbedarf, schnellere Wertrealisierung.
Risiken: Wiederaufbau während des laufenden Betriebs, begrenzte Redundanz, Staub-/Lärm-/Hygienerisiken, eingeschränkte Logistikwege.
Erfolgsfaktoren: temporäre und Umgehungsplanung, detaillierte Blockierungskonzepte, stufenweise Stilllegungen, enge Änderungsplanung und HSE-Management.
Arbeitsorganisation und Sicherheit
Sperr- und Wartungsfenster werden mit der Produktion abgestimmt (Schicht-/Wochenendfenster), Arbeitserlaubnis und LOTO, Freigaben für Heißarbeiten.
Hygienebarrieren/Staubschutz, Reinraumschleusen/Unterdruckzonen; Reinigungs- und Überwachungskonzepte (Partikel, Δp).
Straßen- und Kranlogistik, Brandschutz-/Evakuierungswege vorübergehend angepasst; tägliche HSE- und Koordinierungsbesprechung.
Umgehungs- und Redundanzlösungen (Auswahl)
Stromversorgung: Temporäre Stromversorgungen/Bypass-Schienen, mobile Notstromversorgung; USV-Brücke für Steuerungen; selektive Stromabschaltungen getestet.
Druckluft: Mobile Kompressoren/Trockner (Container), Ringnetztrennungen mit temporären Querverbindungen; Druckbandeinstellung.
Prozessgase: Doppelanschlüsse/austauschbare Verteiler, temporäre Zylinderbündel/LOX/LN2-Tanks; Heißanschluss oder Froststopfen nur nach Risikofreigabe.
Wasser/Ultraschallwasser: Mobile RO/EDI-Container; temporäre Ringleitungen mit hygienischer Spülroutine; Systemabscheider/Rückflussverhinderer gesichert.
HLK/Reinraum: Temporäre Lüftungsanlagen/Filtermodule, Überdrucktunnel; temporäre Zonenumnutzung mit Δp-Überwachung.
Abwasser/AwSV: Zwischenbehälter/Bypassleitungen mit Leckageüberwachung; Sicherstellung der Grenzwerte für die Einzelableitung.
Umstellungs- und Ausweichpläne
Schrittweiser Umstellungsplan mit Mess-/Alarm-Kontrollpunkten; definierter Rücksetzmodus (Rückkehr zum vorherigen Zustand) und maximal zulässige Ausfallzeit.
Testphase (Schattenmodus): Paralleler Probebetrieb der neuen Versorgung, Überwachung anhand der Service-Level-Vereinbarung (SLA), erst dann endgültige Umstellung.
Phasenmodell
Pilot-/Engineering-Lauf: Stabilisierung von Mechanik/Automatisierung; FAT/SAT-Erweiterungen; grundlegende EnPI- und Sollwert-Benchmarks.
Vorserien-/Testläufe: Prozessfenster validieren, Qualifizierungsphasen (IQ/OQ/PQ) abschließen; Toleranzbereiche schrittweise verengen.
Hochlauf der Serienproduktion: Mengensteigerung in Stufen (z. B. 30/60/90 %), schrittweise Erweiterung, OEE-/Qualitätsziele pro Stufe.
Zielvariablen und Gate-Kriterien
Verfügbarkeit der Versorgungseinrichtungen ≥ Zielwert (z. B. 99,0 %): Sollwertkonformität Reinraum/HLK ≥ 95–98 %.
Produktionsqualitätskennzahl (FPY, ppm) innerhalb definierter Korridore: Energie-EnPI innerhalb von +10% des Basiswerts mit Trendverbesserung.
Daten-/Dokumentenreife: Handover Readiness Index ≥ 95 %, CMMS-Wartungspläne aktiv, Alarm→Ticket-Bearbeitungszeit innerhalb des Zielbereichs.
Änderung (MoC/CCB)
Jede technische/organisatorische Änderung mit HSE-, OT-Sicherheits- und Betriebsfolgenanalyse; Sperrfristen rund um die Umstellung; Genehmigungsworkflow (RASCI).
Versionierung der GA/SCADA/EMS-Logik, Backups, Rollback-Pläne; Dokumenten-/BIM-Aktualisierung (wie gepflegt).
Störung/Vorfall
Standardisierte Eskalation: 1. Ebene vor Ort, 2. Ebene Fachkräfte, 3. Ebene Lieferant; Kommunikationsmatrix (Produktion, HSE, FM-Management).
Überbrückungsmaßnahmen: Umstellung auf temporäre Lösungen, Lastreduzierung, Notfallbetrieb; Entscheidung auf Basis einer Risikobewertung und der Auswirkungen auf die Service-Level-Vereinbarung (SLA).
Post-Mortem/RCFA: 48–72-Stunden-Bericht, CAPA, Lessons Learned, die in die Standardarbeitsweise aufgenommen werden sollen.
FM als Planungsparameter in der Fabrikplanung
FM-Anforderungen müssen frühzeitig im Planungsprozess berücksichtigt werden, gleichberechtigt neben Produktions-, HSE- und IT/OT-Zielen. Zu den Schlüsselfaktoren zählen Wartbarkeit, Testbarkeit, Energieeffizienz, Ausfallsicherheit und Dateneffektivität. BIM-basierte Planungen (ISO 19650/VDI 2552) werden mithilfe von AIA/EIR und IDS/LOIN verwaltet, um sicherzustellen, dass Räume, Systeme und Anlagen klar identifizierbar sind und zwischen dem Ist- und dem Instandhaltungszustand konsistent bleiben.
Routen- und Versorgungslogik
Medienrouting: Medienbrücken/Versorgungsplattformen mit standardisierten Medienmodulen (Strom, Druckluft, Gase, Wasser/Kühlung, Daten). Trennung von Strom- und Datenleitungen; redundante Ringleitungen für kritische Versorgungsleitungen (N-1).
Horizontale/vertikale Erschließung: Hauptrouten in Korridoren und Schächten mit 30–40 % Reservequerschnitt; Steigzonen logisch gebündelt, Inspektionszugang ohne Werkzeug.
Routenlayout: Getrennte Material- und Servicewege; Mindestbreite für Wartungswege ≥ 1,2 m, für Geräteaustausch ≥ 1,5–2,0 m; Dimensionierung von Wenderadien und Türöffnungen für das größtmögliche Szenario des Komponentenaustauschs.
Drainage/Drainage: Gefällekanäle in Medien- und Chemikalienbereichen; AwSV-konforme Rückhaltung; Systemtrenner (EN 1717) an kritischen Übergabepunkten.
Zonenlogik: Brandabschnitte, ATEX- und Reinraumzonen sind im Layout klar abgegrenzt; Schleusen- und Verriegelungspositionen sind definiert; Flucht- und Evakuierungswege sind redundant.
Serviceräume und technische Bereiche
Technische Kontrollzentren: Elektroräume, HLK-/Kälteanlagen, Kompressorstationen und Gasverteilungssysteme so positionieren, dass Kabelwege minimiert und Wartungslasten (Lärm, Vibrationen) von der Produktion entkoppelt werden. Separate Zugangspunkte (für interne und externe Unternehmen).
Platzreserven: 20–30 % Installations- und Trassenreserve für Erweiterungen; Bodenlasten (typ. 10–50 kN/m² je nach Nutzung) können nachgerüstet werden, Vibrations- und Schallschutz wird bereitgestellt.
Zugangssicherheit: LOTO-Stationen an den Medienquellen, gesicherte Bereiche für Hochspannung/Ex; kontrollierte Belüftung der Batterieräume/NEA.
Produktionsbezogene FM-Funktionen im Layout
Standards für Versorgungsunternehmen (POU): Definierte Medienabzweige mit Absperrventil, Messpunkt, Filter/Regler, Rückflussverhinderer; eindeutige Kennzeichnung (IEC 81346/Tag-ID).
GA/SCADA-Peripheriegeräte: Servicefreundliche Positionierung von Sensoren/Aktoren; Datenpunktlisten im BAP; Platz für Edge-Gateways.
Reinigung und 5S: Medienbeständige Bodenbeläge, Fußleisten, Reinigungszonen; Abfall-/Sonderabfallstationen mit kurzen Wegen, AwSV-Rückhaltung.
Akustik/Ergonomie: Geräuscharme Technikbereiche, schalldichte Gehäuse; Wartungshöhen ≤ 1,8–2,0 m, wo immer möglich; Arbeitsplattformen statt Leitern.
Strategien für Ersatzteile und Lagerung
Kritikalitäts- und Bestandsmanagement: ABC/XYZ- und risikobasierter Ansatz (SPOF, Lieferzeit, Ausfallkosten). A/X-Teile (z. B. Steuerkarten, Sicherheitsventile, Filter) vor Ort; Konsignationslager für Standardteile.
CMMS-Integration: Stücklisten (BOM) pro Anlage, Mindest-/Nachbestellmengen, automatische Planung; Chargen-/Serienverfolgung sicherheitsrelevanter Teile.
Lagerbedingungen: Klimaspezifikationen (Temperatur/relative Luftfeuchtigkeit), Ex/AwSV-Konformität bei der Lagerung gefährlicher Stoffe; FIFO/FEFO und Lebensdauermanagement (z. B. Versiegelungen).
Lebenszyklus- und Ersatzinvestitionsplanung
LCC/TCO: Vergleich von Varianten in der Planungsphase (Energie, Wartung, Inspektionspflichten, Ausfallkosten); Wärmerückgewinnung und Spitzenlastreduzierung als Hebel zur Senkung der Investitions- und Betriebskosten.
Anlagenmanagement (ISO 55000/GEFMA 160): Anlagenregister mit Alterungs- und Zustandsprofil; Synchronisierung von Reinvestitionsfenstern mit Produktionsstillständen; Planung für Obsoleszenz und Cyberrisiken (EoL-Kontrollen).
Modularität: Austauschbare Funktionsmodule (z. B. Luftaufbereitungsmodule, Kompressorschubladen); standardisierte Schnittstellen, die eine Modernisierung während des Betriebs ermöglichen.
Nachhaltigkeit: Nutzung von PV-Anlagen und Abwärme, Minimierung von Medienverlusten, Messkonzept nach ISO 50001; Demontage- und Recyclingfähigkeit.
Greenfield vs. Brownfield im Layout
Greenfield: Versorgungsdecks, klar definierte Zonen, großzügige Routenreserven, optimierte Material-/Dienstleistungsflüsse; frühe Simulation (Fluss, Logistik, Energie).
Brownfield: Zwischenräume, abgehängte Decken, temporäre Medienbrücken; stufenweiser Umbau mit temporären Strukturen, Staub-/Lärmschutz; im Layout sind Rückbau- und Übergangsbereiche vorgesehen.
Die TCO-Perspektive konsolidiert alle kostenrelevanten Effekte von der Planung bis zur Stilllegung:
Investitionskosten (CAPEX): Planung/Engineering, Anlagenbau/MEP, Bau/Installation, Inbetriebnahme/Qualifizierung, IT/OT-Integration, BIM2FM-Datenlieferungen.
Betriebskosten (OPEX): Energie/Medien, Wartung/Reparaturen, Kosten für Prüfungen und die Einhaltung von Vorschriften, Ersatzteile/Verbrauchsmaterialien, Schulungen, IT/OT-Betrieb, Datenmanagement, Versicherung, Entsorgung.
Opportunitätskosten: Produktionsausfälle (Stillstand), Qualitätsverluste (Ausschuss/Nacharbeit), Anlaufverzögerungen.
Risiko- und externe Kosten: Sicherheits-/Umweltereignisse, Cybervorfälle, Vertragsstrafen/Strafen, CO2-/Emissionskosten.
Lebenszyklusanalyse (LCC) und Nettobarwert:
Nettobarwert (NPV) = Summe der diskontierten Netto-Cashflows (Einsparungen − zusätzliche Kosten) über die Nutzungsdauer abzüglich der Anfangsinvestition.
Der interne Zinsfuß (IRR) und die Amortisationszeit unterstützen die Bewertung von Effizienzmaßnahmen (z. B. Leckageprogramm, Wärmerückgewinnung, N+1-Redundanz mit Verfügbarkeitsprämie).
Risikoanpassung: Erwartungswert von Schadensereignissen = Eintrittswahrscheinlichkeit × Schadensschwere; Integration in die Gesamtbetriebskosten (z. B. Ausfall eines Kompressors ohne N+1).
Unterscheidung zwischen Investitions- und Betriebskosten
Auswirkungen im Zusammenhang mit Investitionskosten: Überdimensionierte Strecken/Reserven, modulare Stationen, zusätzliche Messtechnik, IT/OT-Verbesserung. Diese Maßnahmen erhöhen die Anfangskosten, senken aber die Betriebskosten (weniger Nacharbeiten, kürzere mittlere Reparaturzeit, bessere Energieeffizienzkennzahlen).
Betriebskostentreiber: Energie (Strom, Wärme/Kälte, Druckluft), Medienverluste (Leckagen), ungeplante Wartung, Inspektionspflichten, Datennachbearbeitung (unzureichende Übergabe), spezialisierte externe Dienstleistungen.
Schnittstelle zu Verträgen: SLA/Strafen (Verfügbarkeit, Qualität), Bonus/Malus für Energieeffizienz; Verpflichtungen zum Schutz vor Datendiebstahl (IFC/COBie/VDI 2770) als vergütungspflichtige Dienstleistungen.
Anforderungen an die Messdatenqualität und Datenquellen
Die Qualität der Messdaten bestimmt die Aussagekraft der KPIs und damit deren Kontrollierbarkeit und Prüfbarkeit.
Messgenauigkeit und Kalibrierung
Genauigkeitsklassen entsprechend der KPI-Toleranz (z. B. Energiezählerklasse 0,5S/1; PQ gemäß IEC 61000-4-30 Klasse A).
Risikobasierte Kalibrierintervalle; rückführbare Kalibrierung (ISO 17025), Kalibrierstatus als Metadaten pro Sensor/Zähler.
Dokumentieren Sie das Unsicherheitsbudget; berücksichtigen Sie Schutzbänder bei Schwellenwerten.
Zeit- und Identitätsmanagement
Zeitdienst: NTP landesweit, möglicherweise PTP in millisekundenkritischen Bereichen; Speicherung in UTC; Zeitqualitätskennzeichen.
Eindeutige IDs (FMID/Asset Tag) in allen Quellen (GA/SCADA/MES/EMS); Mapping-Tabellen versioniert.
Datenverfügbarkeit, Vollständigkeit, Plausibilitätsprüfungen
Abtastraten entsprechend der Prozessdynamik (z. B. 1–5 s für SCADA-Kernereignisse, 1–60 s für Energie).
Lückenindikatoren, „Qualitätskennzeichen“ (Gut/Schlecht/Unsicher), Totzonen-/Filterregeln; Ausreißerbehandlung durch Markierung statt Löschung.
Aufbewahrungsrichtlinie: Rohdaten für den kurz- bis mittelfristigen Zeitraum, aggregierte Daten für den langfristigen Zeitraum (Audit/Benchmark).
Herkunft und Rückverfolgbarkeit
Primäre Datenquellen: SCADA/SPS (Status/Alarme), GA/EMS (Gebäude/Energie), Energiezähler (PQ), Analytik (Druckluft/Wasser/Partikelqualität), MES (Ausgabe-/Referenzwerte).
Sekundärquellen: IoT-Nachrüstsensoren, manuelle Messungen (nur mit Testplan und Vier-Augen-Prinzip).
Audit-Trail in CDE/EMS: Versionsstatus, Änderungen an Sollwerten/Grenzwerten, Berechnungsformeln dokumentiert.
Ökonomische Ableitung aus KPIs
Energie: Verbesserung der SEC/EnPI → direkte Reduzierung der OPEX; Vermeidung von CO2-Kosten; Förderfähigkeit (z. B. ISO 50001-Programme).
Verfügbarkeit und MTTR: Reduzierung von betriebsbedingten Ausfallzeiten → Steigerung der Gesamtanlageneffektivität (OEE); monetär bewertet über den Deckungsbeitrag pro Stunde.
Sollwert-/Reinraumkonformität: Qualitätskosten (ppm/FPY) und Ausschusskosten; regulatorisches Risiko (Audits und Chargenfreigaben).
Leckage: Einsparungen = Preis[kWh] × (SEC×Leckagevolumen) + Verfügbarkeitsgewinn durch stabilere Netze.
Berichterstattung, Zielkaskade und Governance
Zielkaskade: Strategische Ziele (TCO/OEE/CO2) → taktische EnPIs (SEC, PF, THD, Sollwertkonformität) → operative KPIs (MTTR, Ticket-Durchlaufzeit, DCI).
Dashboards: Echtzeit (Warnungen/Verfügbarkeit), tägliche/wöchentliche Berichte (EnPI/Compliance), monatliche Berichte (TCO, CAPEX vs. OPEX, ROI der Maßnahmen).
Überprüfungszyklen: Wöchentlich operative Überprüfung (Abweichungen/Ursachenanalyse), monatliche Leistungsüberprüfung (Trends/Projekte), vierteljährliche Strategieüberprüfung (Investitionen/Portfolio).
Anreizsysteme: Bonus/Strafe für Energie- und Verfügbarkeitsziele, jedoch mit Datenqualitätskriterien (z. B. DCI ≥ 95 % als Voraussetzung für den KPI-Bonus).
Priorisierte Handlungsempfehlungen
0–3 Monate: Die Grundlagen legen
Governance: RACI definieren, FM-Produktions-Lenkungsausschuss einrichten, Änderungs-/MoC-Prozess mit HSE/OT-Sicherheitsprüfungen aktivieren.
Daten: Der AIA/EIR-Entwurf, die Tagging-Richtlinie (FMID/IEC 81346), der Zeitdienst (UTC/NTP, möglicherweise PTP) und die CDE-Struktur (ISO 19650) müssen in Produktion genommen werden.
Technische Aspekte: Skizzieren Sie die Messpunkte und die Zählerhierarchie (ISO 50001), erstellen Sie das Schnittstellenregister (ICD) und den PoU-Abgrenzungsplan.
Risiko/Compliance: Erstellung eines Rechtsregisters und eines ersten Risiko-/Engpassregisters.
3–9 Monate: Kontinuität herstellen
BIM2FM: IDS/LOIN definieren, Probe-Mapping IFC/COBie → CAFM/CMMS/EAM mit DQ-Prüfungen (DCI/DCS) durchführen; VDI-2770-Dokumente für Hauptbaugruppen pilotieren.
Integration: OPC UA/MQTT-Broker in der DMZ, automatische Ticketerstellung (Alarm→CMMS), Einbindung von Energie- und Qualitätsdaten; vertraglich festgelegte SLA am PoU.
Infrastruktur: N-1-Designentscheidungen dokumentieren, Mess- und Alarmgrenzen definieren; Inbetriebnahmeprotokolle standardisieren.
9–18 Monate: Optimierung des Betriebs
Implementierung von ISO 50001; Aktivierung des Lastmanagements (Spitzenlastkappung) und der Sollwertoptimierung (HLK/Druckluft).
N-1-Tests und Neustartübungen; Standardisierung von temporären Lösungen auf bestehenden Industriebrachen.
Pilotprojekte zur vorausschauenden Wartung von A-Anlagen; Ziel ist Reifegrad 3 (bidirektionale ID-Konsistenz, automatisiertes Ticketing, Sicherheitsbasis 62443).
Druckluft (ISO 8573, BetrSichV/TRBS 1201)
Netzdruck am PoU innerhalb des Zielbereichs ±0,2 bar unter Volllast (Messprotokoll beigefügt)
ISO 8573-Klassen (Partikel/Wasser/Öl) gemessen und bestätigt (Messpunkt, Datum, Gerät, Kalibrierstatus)
Taupunktüberwachung aktiv; Alarmgrenzen parametriert; Alarmtest protokolliert
Leckagetest (Nachtprofil) durchgeführt; Leckage% ≤ Zielband
Funktionsgenerator/Trockner geprüft (Test mit gezielter Abschaltung)
Δp-Filtertrends aufgezeichnet; Schaltkriterien dokumentiert
Zertifikate für Kondensatableitung/AwSV-konforme Trennung und Entsorgung verfügbar
Prozessgase (PED/ATEX)
Festigkeits- und Dichtigkeitsprüfung bestehen (Medium/PS, Verfahren, Sicherheitsmaßnahmen)
Ex-Zonenplan/Explosionsschutzdokument genehmigt; Gerätekennzeichnung (Kategorie/Temperaturklasse) geprüft
Gaswarnsystem kalibriert werden; Alarme 1/2 → Belüftung/Abschaltung getestet (Zeit bis zur Wirksamkeit dokumentiert)
Dokumentierbare O2/UHP-Reinigung (Zertifikate, Endoskopieprotokolle)
PMI/NDT-Nachweise werden stichprobenartig eingereicht (Losgröße definiert)
Klima- und Reinraumtechnik (ISO 14644, VDI 6022, VDI/DIN 3814)
ISO 14644-Klassifizierung (im Ruhezustand/im Betrieb) bestehen; Partikelprotokolle im CDE
Filterintegrität (PAO/DOP) OK; Δp-Referenzwerte eingestellt
Δp-Kaskade stabil (Warnung < +5 Pa; Fehler < +2 Pa); Tür-/Schleusenverriegelungen geprüft
Erste Hygieneinspektion VDI 6022; Schulungszertifikate A/B
GA-Kontrollstrategie dokumentiert; Notfall-Lauftests protokolliert
Wasser/Abwasser/Dampf (AwSV, EN 1717, PED)
Leitfähigkeit/TOC/Bakterienzahl des Reinstwassers innerhalb des Zielbereichs; Spül-/Hygieneprotokolle
Systemabscheider/Rückflussverhinderer (EN 1717) Funktionsprüfung
Abwassergrenzwerte (pH-Wert, Leitfähigkeit, Metalle/CSB) überprüft; Probenahmegerät getestet
Kessel-/Dampfsystem: Sicherheitskette und Sicherheitsventile eingestellt/geprüft; Kondensatableiterprüfung durchgeführt
Kondensatrücklauf und Isolationszustand thermografisch geprüft
Stromversorgung und Energieversorgung (DGUV V3, IEC 61000, ISO 50001)
DGUV V3 Erstprüfung bestanden; Schleifenimpedanz-/Isolationsmessung dokumentiert
Schutz-/Selektivitätsprüfung (Kurzschluss-/Lastflussprüfung) verfügbar
ATS/UPS/NEA-Tests (Lastauswurf/Lastaufnahme) einschließlich Neustartsequenz
PQ-Baseline: PF ≥ Zielwert, THD innerhalb der Grenzwerte, Senkungen/Wellen erfasst (IEC 61000-4-30 Klasse A)
EMS-Datenfluss → EnPIs aktiv; Szenarien zur Spitzenlastreduzierung getestet
