Laufzeitgrenzen in IFS Flotten- und Anlagenmanagement
Was sind Laufzeitgrenzen
Vor allem in der Luftfahrtindustrie werden bestimmte Komponenten als sehr kritisch für den sicheren Betrieb des Flugzeugs angesehen. Für solche Bauteile wird oft eine strenge Laufzeitgrenze festgelegt. Eine strenge Laufzeitgrenze bedeutet, dass das Bauteil nach Erreichen der Laufzeitgrenze nicht mehr verwendet werden darf; die Lebenszeit ist beendet. Es ist in der Regel nicht möglich, diese Bauteile durch Nacharbeit oder Überholung wieder in einen betriebsbereiten Zustand zu versetzen.
Ein Bauteil mit einer Laufzeitbegrenzung wird als laufzeitbegrenzter Artikel (LLP) bezeichnet.
Was sind Stress Ratings
Wie stark ein Bauteil abgenutzt wird, hängt davon ab, wie es verwendet wird. So ist beispielsweise ein Bauteil, das in einem Hochleistungsmotor verwendet wird, einem höheren Verschleiß ausgesetzt als das gleiche Bauteil in einem Motor mit geringer Leistung. Das bedeutet, dass die Laufzeitgrenze bei einem Motor mit niedriger Leistung länger sein kann als bei einem Motor mit hoher Leistung. In IFS/Flotten- und Anlagenmanagement wird dies mit Hilfe der so genannten Stress Ratings verwaltet. Mit anderen Worten: Mit Hilfe von Stress Ratings lassen sich für ein und dasselbe Bauteil je nach Belastung unterschiedliche Laufzeitgrenzen festlegen.
Stress Ratings definieren
Wie Stress Ratings definiert werden können, wird anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht:
Beispiel A: Auf der Ebene der Unterbaugruppe definierte Stress Ratings
Das folgende Diagramm zeigt ein Flugzeug mit drei Unterbaugruppen: zwei Triebwerke und ein Hauptfahrwerk. Bei den Triebwerken ist die Hochdruckwelle ein LLP, während beim Hauptfahrwerk das Federbein ein LLP ist. Die Triebwerke können mit drei verschiedenen Maximalschüben betrieben werden: 22.000 lbs, 25.000 lbs, und 28.000 lbs. Das Hauptfahrwerk ist für ein maximales Landegewicht von 22 Tonnen zugelassen. Das bedeutet, dass es bei diesem Flugzeugmodell vier verschiedene Stress Ratings gibt, die für die verschiedenen LLP gelten. Die Lebensdauer der LLP hängt von der LLP-Artikelnummer und dem Stress Rating ab.
Die Anforderung besteht darin, dass die Stress Ratings des Triebwerks nur für die Hochdruckwelle und das Stress Rating des Hauptfahrwerk nur für das Federbein gelten sollten.
- Zunächst muss die Vorlagenstruktur oder die Masterkonfiguration definiert werden.
- Beachten Sie, dass es empfehlenswert ist, alle Baugruppen und Unterbaugruppen als separate Vorlagen zu definieren, während es nicht empfehlenswert ist, dies für die Einzelteile auf der untersten Ebene zu tun. Für das Beispiel-Flugzeugmodell ergibt dies Artikelvorlagen für die ersten drei Ebenen, aber nicht für die vierte. Weitere Informationen zur Definition der Masterkonfiguration finden Sie im Dokument Serienstrukturvorlage.
- Sobald die Struktur der Vorlage definiert ist, können die Stress Ratings registriert werden. In diesem Beispiel besteht die Anforderung, die Stress Ratings auf der eindeutigsten Ebene zu definieren und die Stress Ratings für die Unterbaugruppen nicht zu mischen. Daher werden die Stress Ratings auf der zweiten Ebene festgelegt.
- Triebwerk - Drei Stress Ratings 22', 25' und 28' werden registriert. (Hinweis: Wenn das Triebwerk als separate Vorlage definiert ist, müssen die Stress Ratings nur einmal pro Triebwerksartikelnummer definiert werden).
- Hauptfahrwerk - Es wird ein Stress Rating, 22t, registriert
Beispiel B: Auf der obersten Ebene definierte Stress Ratings
In diesem Beispiel gehen wir davon aus, dass Sie nur mit einem Triebwerk arbeiten. Die Vorlagenstruktur oder Masterkonfiguration für das Triebwerk besteht aus den beiden ersten Ebenen, die als separate Vorlagen definiert sind, während die unterste Ebene nicht definiert ist. Hier wird das Stress Rating auf der obersten Ebene, d. h. dem Triebwerk, definiert.
Laufzeitgrenzen definieren
Die Laufzeitgrenzen werden durch die Kombination von Stress Rating und LLP-Artikelnummer definiert.
Beim Einrichten der Laufzeitgrenzen für jeden laufzeitbegrenzten Artikel werden die entsprechenden Stress Ratings abgerufen. Dies geschieht, indem jede Vorlagenstruktur durchlaufen wird, in der der laufzeitbegrenzten Artikel definiert ist. Wenn ein Vorlagenteil mit definierten Stress Ratings gefunden wird, werden diese Stress Ratings für die LLP-Artikelnummer abgerufen. Wenn ein Vorlagenteil mit definierten Stress Ratings gefunden wird, wird der Durchlauf angehalten.
In den Beispielen A und B werden für die Hochdruckwelle die drei für das Triebwerk definierten Belastungswerte 22', 25', 28' in den laufzeitbegrenzten Artikel übertragen. Hinweis: In Beispiel A würde bei einer Definition der Stress Ratings auf Luftfahrzeugebene auch das Stress Rating für das Hauptfahrwerk abgerufen werden (in diesem Fall wäre dies nicht korrekt, da der Belastungswert des Hauptfahrwerks nicht für die Hochdruckwelle gilt).
Für das Federbein des Hauptfahrwerks wird das Stress Rating 22t zum laufzeitbegrenzten Artikel abgerufen.
Sobald die Stress Ratings für den laufzeitbegrenzten Artikel abgerufen sind, können die Laufzeitgrenzen in den entsprechenden Betriebsparametern definiert werden. Für die Hochdruckwelle werden folgende Laufzeitgrenzen festgelegt (dies wird später zur Erläuterung der Berechnung der Restlebensdauer verwendet).
| Stress Rating, | Laufzeitgrenze (Triebwerksstunden) |
| 22' | 10.000 |
| 25' | 20.000 |
| 28' | 30.000 |
Umgang mit laufzeitbegrenzten Artikeln (LLPs) in IFS Flotten- und Anlagenmanagement
Sobald die Stress Ratings und die Laufzeitgrenzen festgelegt sind, müssen Sie nur noch an eine Sache denken: Ändern Sie die Stress Ratings, wenn sie zutreffen. Der Grund dafür ist, dass ein und dieselbe Serienkomponente zwischen Strukturen mit unterschiedlichen Stress Ratings verschoben werden kann, oder die Struktur kann in ein anderes Stress Rating geändert werden. So kann beispielsweise eine überholte Hochdruckwelle in ein Triebwerk mit einem anderen Maximalschub als zuvor eingebaut werden, oder das Triebwerk kann auf einen anderen Maximalschub umgestuft werden.
- Wird der laufzeitbegrenzte Artikel in eine Struktur mit einem anderen Stress Rating verschoben, wird dieses automatisch aktualisiert.
- Wird das Stress Rating der Struktur geändert, so muss dieses manuell geändert werden.
Wenn Betriebsprotokolle durchgeführt werden, protokolliert das System automatisch, für welches Stress Rating die Protokollierung erfolgt ist. Die kumulierte Laufzeit für jedes Stress Rating und jeden laufzeitbegrenzten Artikel wird verfolgt.
Restlebensdauer berechnen
Die Berechnung der Restlebensdauer ist für das LLP-Management unerlässlich, da es nicht erlaubt ist, die Anlage nach Ablauf der Nutzungsdauer zu betreiben.
Die verbleibende Lebensdauer wird mit einer Formel namens Bergmannsregel berechnet.
RL = LLSR1 (1-USR1/LLSR1 - USR2/LLSR2)
Wobei:
RL = Restlebensdauer
LLSR1 = Laufzeitgrenze Stress Rating 1
USR1 = Auslastung Stress Rating 1
LLSR2 = Laufzeitgrenze Stress Rating 2
USR2 = Auslastung Stress Rating 2
Nehmen wir an, dass für die Hochdruckwelle im Beispielflugzeugmodell die folgenden kumulierten Nutzungswerte protokolliert werden.
| Stress Rating, | Laufzeitgrenze (Triebwerksstunden) | Nach Auslastung |
| 22' | 10.000 | 2.500 |
| 25' | 20.000 | 4.000 |
| 28' | 30,000 | 1.500 |
Die Restlebensdauer der Hochdruckwelle unter der Beanspruchung 22' wird dann wie folgt berechnet:
10.000 * (1 2.500/10.000 4.000/20.000 1.500/30.000)
= 10.000 * (1 - 0,25 0,20 0,05)
= 10.000 * 0,50
= 5.000
Die Restlebensdauer für die anderen Stress Ratings wird auf ähnliche Weise berechnet.