Betriebskonzept Druckluftanlagen

Druckluft zählt zu den kritischen Versorgungsmedien vieler Produktionsprozesse. Im Facility Management (FM) eines Industriebetriebes entscheidet ein robustes Betriebskonzept für die Druckluftversorgung über die Effizienz der Anlagen, die Produktionsqualität und die Anlagensicherheit. Schon geringe Störungen oder Qualitätsabweichungen in der Druckluft können Produktionsausfälle oder Ausschuss verursachen. Daher muss FM die Bereitstellung von Druckluft ähnlich sorgfältig behandeln wie Strom- oder Wasserversorgung.

• Betriebskonzept: Eine ganzheitliche Strategie und Beschreibung, wie die Druckluftanlagen betrieben, gewartet und optimiert werden. Es beinhaltet technische Vorgaben, organisatorische Regelungen und Kennzahlen zur Erfolgsmessung. Hier wird sowohl die Neuanlage (Greenfield) als auch die Modernisierung bestehender Anlagen (Brownfield) betrachtet.

• Brownfield-Modernisierung: Erweiterung oder Upgrade einer bestehenden Druckluftanlage im laufenden Betrieb. Das Konzept legt dar, wie alte Anlagen schrittweise auf den modernen Stand gebracht werden können, ohne den Betrieb zu unterbrechen (z.B. durch modulare Erweiterungen, Parallelbetrieb neuer Komponenten, etc.).

• Mehrstandort-Management: Viele Unternehmen betreiben mehrere Produktionsstandorte. Das Konzept ist darauf ausgelegt, standortübergreifend Standards zu setzen (z.B. gleiche Qualitätsmaßstäbe nach ISO 8573-1, vergleichbare KPI-Ziele) und Synergien zu nutzen (z.B. zentraler Einkauf von Wartungsdiensten oder Ersatzteilen, Benchmarking der Standorte).

• Geltungsbereich: Es werden industrielle Druckluftstationen betrachtet, wie sie in typischen Produktionsbetrieben vorkommen. Reine Kleinanlagen oder medizinische/labortechnische Spezialfälle (z.B. GMP-Reinraumanwendungen) sind nicht primärer Fokus. ATEX-Aspekte (explosionsgefährdete Bereiche) werden erwähnt, aber der Standardfall ist eine nicht-explosionsgefährdete Umgebung – falls Druckluft doch in Zone 1/2-Bereiche gelangt, sind zusätzliche ATEX-Maßnahmen zu berücksichtigen (siehe Abschnitt II).

• Relevante Vorschriften: Schon im Einführungskapitel sei klargestellt, welche Gesetze und Normen ständig mitzudenken sind. Neben der deutschen Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) und der europäischen Druckgeräterichtlinie (2014/68/EU) sind dies z.B. das Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG) bezüglich Gefährdungsbeurteilungen, die ATEX-Richtlinien (2014/34/EU bzw. im deutschen Recht 11. ProdSV) für explosionsgefährdete Bereiche, das Wasserhaushaltsgesetz (WHG) und die AwSV für den Umgang mit Kondensaten/Ölen sowie Datenschutzvorschriften (z.B. DSGVO) im Kontext von Anlagenüberwachung.

• Qualitätsklassen der Druckluft: Für die Druckluftqualität ist die Norm ISO 8573-1 zentral. Sie definiert Klassen für Partikelgehalt, Feuchte (Drucktaupunkt) und Öl. Beispielsweise wird im Konzept die Qualitätszielklasse 2 : 2 : 1 nach ISO 8573-1 angestrebt – das bedeutet Partikelklasse 2, Drucktaupunktklasse 2 und Ölgehaltklasse 1. Konkret heißt das: Partikel: max. 100 Partikel ≥1 µm pro m³ (Klasse 2), Feuchte: Drucktaupunkt ≤ –40 °C (Klasse 2), Öl (gesamt): ≤ 0,01 mg/m³ (Klasse 1). Diese hohen Reinheitsanforderungen stellen sicher, dass weder Produkte kontaminiert werden noch Maschinen durch Kondensat oder Ölschlamm geschädigt werden. Ergänzend werden auch Filter-Normen wie ISO 12500 (Leistung von Koaleszenz- und Aktivkohlefiltern) berücksichtigt, um die Auswahl geeigneter Filterstufen sicherzustellen.

Optimierter Druckluftbetrieb wirkt sich auf mehrere FM-Ziele aus: - Energieeffizienz: Druckluft kann bis zu 10% des industriellen Stromverbrauchs ausmachen. Verbesserungen (Leckagebeseitigung, effizientere Kompressoren) sparen Energie und unterstützen CO₂-Reduktionsziele. - Instandhaltungskosten: Ein Konzept mit Predictive Maintenance und klaren Wartungsplänen vermeidet teure Notfallreparaturen. Außerdem wird Anlagenausfall präventiv verhindert, was Produktionsstillstände vermeidet. - Schadensvermeidung: Trockene, saubere Druckluft verhindert Folgeschäden wie Korrosion in Pneumatik-Komponenten, ölbedingte Verklebungen oder Qualitätsprobleme im Endprodukt (z.B. Lackierfehler durch Öl/Feuchte in der Luft). - Compliance & Sicherheit: Durch klare Prozesse stellt FM sicher, dass alle Prüfungen und Dokumentationen gesetzeskonform erfolgen (wichtig z.B. bei Audits durch Behörden oder Kunden). Arbeitssicherheit (z.B. Lärmschutz in Kompressorräumen) und Umweltschutz (korrekte Kondensatentsorgung) sind ebenfalls FM-Aufgaben.

Dieses Betriebskonzept hat seinen Schwerpunkt auf Industrieanlagen mittlerer bis großer Größe. Es geht primär um zentrale Druckluftsysteme mit mehreren Kompressoren (typisch 5–15 m³/min Leistungsklasse). Nicht betrachtet werden dezentrale kleine Kompressoreinheiten, reine Labor-/Medizinalluftsysteme oder Spezialanwendungen mit extremen Anforderungen (z.B. hochreine Atemluft). Dennoch sind viele Prinzipien übertragbar. Weiterhin wird angenommen, dass es sich um normale industrielle Umgebungen handelt – explosionsgefährdete Bereiche (ATEX Zone 1/2) werden als Sonderfall gesehen, der separat behandelt werden kann (Abschnitt II skizziert die Anforderungen, falls relevant). Neubau vs. Bestand: Das Konzept soll sowohl für Neubauprojekte anwendbar sein (z.B. Planung einer neuen Druckluftzentrale in einem Werk) als auch für Bestandsoptimierungen. Im Bestand kann es z.B. um den Austausch alter Kompressoren, das Nachrüsten von Messsensorik oder die schrittweise Automatisierungsintegration gehen.

Ein tragfähiges Betriebskonzept muss streng auf geltenden Gesetzen, Verordnungen und Normen aufbauen, da Abweichungen hier schnell sicherheits- oder haftungsrelevant werden.

• 1. Europäische Druckgeräterichtlinie 2014/68/EU (Pressure Equipment Directive, PED): Diese EU-Richtlinie regelt das Inverkehrbringen von Druckgeräten (Behälter, Rohrleitungen, Sicherheitsventile etc.) und legt Kategorien nach Gefährdungspotential fest. Industriefähige Druckluftbehälter (>0,5 bar Überdruck, bestimmter Volumen-Druck-Produkt) fallen meist unter die PED und müssen ein CE-Kennzeichen tragen. Für die Einstufung gelten Diagramme (Anh. II der Richtlinie): z.B. ein unbefeuerter Druckluftbehälter mit Luft (Fluidgruppe 2) wird über das Produkt aus maximalem Druck PS und Volumen V eingestuft. Kategorie I deckt kleine Behälter ab; größere Behälter steigen in Kategorie II, III oder IV. Als grober Richtwert kann gelten: Bei Druckinhaltsprodukt > 50 bar·Liter (z.B. 10 bar · 6 Liter) verlässt man die geringste Kategorie. Konsequenz der Kategorie-Einstufung: Ab Kategorie II ist typischerweise eine Benannte Stelle (Notified Body) in die Konformitätsbewertung einzubeziehen. Das bedeutet, bereits bei der Errichtung müssen Baumusterprüfungen oder Abnahmen erfolgen. Alle Druckgeräte, die der PED unterliegen, müssen eine EG-Konformitätserklärung haben und i.d.R. eine Druckprüfung nachweisen (hydrostatischer Test). Beispiel: Ein Druckbehälter > 50 Liter Volumen bei üblichen 7–10 bar liegt meistens mindestens in Kategorie II – für ihn ist eine Abnahme durch z.B. TÜV oder DEKRA (als Notified Body) erforderlich. Im Betriebskonzept ist sicherzustellen, dass nur PED-konforme Geräte eingesetzt werden und Änderungen, die Relevanz für die PED-Kategorie haben, bewertet werden (z.B. Druckerhöhung, andere Fluide).

• 2. Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV, in der Fassung von 2015 und Änderungen): Die BetrSichV setzt u.a. die europäischen Vorgaben für den Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen in deutsches Recht um. Druckanlagen gelten als überwachungsbedürftig gemäß Anhang 2 Abschnitt 4 BetrSichV, wenn sie Druckgeräte >0,5 bar enthalten (mit wenigen Ausnahmen wie Art. 4(3) PED-Geräte). Entscheidend für uns sind die Vorgaben zu Prüfungen – vor Inbetriebnahme und wiederkehrend. Laut BetrSichV müssen Druckanlagen regelmäßig geprüft werden:

„Druckanlagen nach Nummer 2.1 und ihre Anlagenteile nach Nummer 2.2 sind wiederkehrend zu prüfen.“

Dies umfasst Behälter, Sicherheitsventile, Rohrleitungen etc. Die BetrSichV schreibt vor, dass der Arbeitgeber im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung Prüffristen und -umfänge festlegt, soweit die Verordnung keine festen Vorgaben macht. Allerdings werden Höchstfristen vorgegeben, die nicht überschritten werden dürfen. Für Druckbehälter gelten nach BetrSichV z.B. maximal 5 Jahre für innere Prüfungen und 10 Jahre für Festigkeitsprüfungen (Druckproben). Diese Prüfungen müssen in der Regel durch eine ZÜS (zugelassene Überwachungsstelle) durchgeführt werden. Abweichung: In Anhang 2 Abschnitt 4 Nr. 6 BetrSichV ist geregelt, dass in bestimmten Fällen auch befähigte Personen prüfen dürfen – nämlich wenn es sich um einfache Anlagen handelt oder die Tabellen explizit eine befähigte Person zulassen. Faustregel aus dem Konzept: In der Praxis werden die wiederkehrenden Prüfungen größerer Druckluftanlagen immer durch ZÜS durchgeführt, außer bei sehr kleinen Behältern (< 50 bar·Liter bzw. solchen gemäß Art. 4(3) PED, die nur gute Ingenieurpraxis erfordern).

Ob eine befähigte Person (bP) anstelle der ZÜS eine äußere Prüfung vornehmen darf, hängt von den konkreten Tabellen der BetrSichV ab. Im Zweifel wird im Konzept konservativ die ZÜS vorgesehen, um maximale Rechtssicherheit zu haben.

Diese Prüfungen müssen dokumentiert werden (Prüfberichte, Stempel auf dem Behälterschild etc.). Werden Prüffristen überschritten oder Mängel festgestellt, darf die Anlage nicht weiter betrieben werden, bis Abhilfe geschaffen ist. Das Betriebskonzept muss daher organisatorisch sicherstellen, dass alle Prüfungen rechtzeitig geplant werden (z.B. als Wartungsaufträge im CMMS, siehe Abschnitt V) und dass außerordentliche Prüfungen (nach §15 BetrSichV, z.B. nach Änderungen oder Reparaturen) bei Bedarf durchgeführt werden.

• 3. Arbeitsschutz und Gefährdungsbeurteilung (ArbSchG, BetrSichV §§ 3, 5): Der Arbeitgeber ist verpflichtet, eine Gefährdungsbeurteilung für die Druckluftanlage zu erstellen. Dabei sind neben den offensichtlichen Druck-Gefahren auch Begleitgefahren zu beurteilen: Lärmemission im Kompressorenraum (oft >80 dB(A) – es müssen ggf. Gehörschutzbereiche ausgewiesen werden), thermische Gefahren (heiße Druckleitungen), Ergonomie bei Wartungsarbeiten (schwere Filterwechsel etc.), und – falls relevant – Explosionsgefährdungen. Zwar ist Druckluft selbst nicht brennbar, aber die ATEX-Thematik kommt z.B. ins Spiel, wenn ölgeschmierte Kompressoren brennbare Ölnebel erzeugen könnten oder wenn Druckluft in Bereiche mit brennbaren Stäuben/ Gasen eingeleitet wird. In solchen Fällen muss ein Explosionsschutzdokument vorliegen und es gelten die Anforderungen der ATEX-Richtlinien (Geräteauswahl nach Kategorie, Zündquellenvermeidung, zonengerechte Installation etc.). Für das Standard-Druckluftsystem ohne ATEX-Bereich genügt eine Feststellung in der Gefährdungsbeurteilung, dass keine explosionsfähige Atmosphäre vorliegt (oder falls doch, dass entsprechende Schutzmaßnahmen getroffen wurden).

• 4. Umweltrechtliche Vorgaben: Im Betrieb fallen Kondensat (Wasser-Öl-Gemisch aus den Drucklufttrocknern und -filtern) und Altöle (Kompressoröl bei Wartung) an. Diese unterliegen u.a. dem Wasserhaushaltsgesetz (WHG) und der AwSV (Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen). Kondensat aus ölgeschmierten Kompressoren darf nicht unbehandelt ins Abwasser gelangen – es muss über Öl-Wasser-Abscheider (Kondensataufbereitung) entsorgt werden. Entsprechende Intervalle zur Kontrolle der Abscheider (nach Herstellerangaben oder z.B. jährlich) müssen im Konzept vorgesehen sein. Die TA Luft (Technische Anleitung Luft) setzt Emissionsgrenzwerte, z.B. für Abluft aus Kompressoren – normalerweise sind Kompressoren jedoch geschlossene Systeme ohne kontinuierliche Emission, sofern Abluft (z.B. aus Entlüftungen) anfällt, ist darauf zu achten, dass ggf. keine ölhaltigen Aerosole freiwerden (Moderne Anlagen haben dafür Filter am Entlüftungsport).

• 5. IT-/OT-Security und Datenschutz: Mit fortschreitender Digitalisierung sind Druckluftanlagen heute häufig in das Werksnetzwerk eingebunden (z.B. Leitsystem, Monitoring) und teilweise aus der Ferne wartbar. Hier greifen Regelungen aus der IEC 62443 Normenreihe für industrielle Automatisierungssysteme sowie ISO/IEC 27001 für Informationssicherheits-Management. Im Konzept werden Netzwerke in Zonen segmentiert (Produktionsnetz, Büro-/IT-Netz, ggf. separate Zonen für Steuerungen) – Firewall und DMZ Prinzipien nach IEC 62443-3-3 sollen umgesetzt werden. Externe Zugriffe auf die Anlagensteuerung (Fernwartung) müssen abgesichert sein (VPN-Tunnel, Multi-Faktor-Authentifizierung) und die Kommunikation zwischen Komponenten sollte verschlüsselt und signiert erfolgen (OPC UA Security mit TLS 1.2+). Das IT-Sicherheitsgesetz und NIS2-Richtlinie können für kritische Industrien (z.B. Chemie, Energie) relevant werden: Sie fordern z.B. umfassendes Logging von sicherheitsrelevanten Ereignissen und ein Schwachstellenmanagement. Entsprechend wird im Betriebskonzept darauf eingegangen, wie z.B. Software-Updates der Kompressor-Steuerungen gehandhabt werden und wie bei bekannten Sicherheitslücken zu verfahren ist. Datenschutz (DSGVO): Personenbezogene Daten fallen im Betrieb einer Druckluftanlage kaum an – außer evtl. in Form von Betriebsdaten mit Personenbezug (z.B. welcher Mitarbeiter wann einen Wartungsauftrag ausgeführt hat im CMMS) oder wenn Videoüberwachung im Kompressorenraum vorhanden ist. Das Konzept sieht vor, dass solche Daten nur für den definierten Zweck genutzt und geschützt werden. In der Telemetrie der Anlage (Druckwerte, Ströme etc.) sind an sich keine Personenbezugsdaten enthalten; sollte KI eingesetzt werden, um z.B. aus Schichtplänen (die personelle Daten enthalten) Vorhersagen zu treffen, wäre das datenschutzkonform zu gestalten.

Wo der Gesetzgeber Spielräume lässt (z.B. bei der Organisation der Instandhaltung oder der Gestaltung des Energiemanagements), nutzt das Konzept diese, um optimierte betriebliche Regelungen festzulegen.

In diesem Abschnitt wird ein Referenz-Design für ein Druckluftsystem beschrieben, wie es in einem mittleren Industrieunternehmen (z.B. Fertigungswerk) typisch wäre. Dieses Design umfasst die Hauptkomponenten, deren Auslegung sowie wichtige Betriebsparameter. Sowohl Neubauten als auch Bestandsanlagen lassen sich an diesen Vorgaben messen; für letztere kann das Design als Zielbild für Modernisierungen dienen.

• Kompressoren: Es wird ein Schraubenkompressoren-System vorgesehen. Annahme: Öleingespritzte, luftgekühlte Schraubenverdichter mit jeweils ca. 10 m³/min Lieferleistung bei 7 bar. Um hohe Verfügbarkeit und effizienten Teillastbetrieb zu gewährleisten, wird eine N+1-Konfiguration gewählt: z.B. 2 Kompressoren decken den Maximalbedarf (einer davon drehzahlgeregelt als „Führungsmaschine“, der andere konstant drehend für Baseload), und ein dritter identischer Kompressor steht als Reserve bereit (N+1 Redundanz). Im Normalbetrieb laufen z.B. zwei Maschinen, in Spitzenzeiten oder bei Ausfall eines der beiden kann der dritte automatisch zuschalten. Eine automatische Umschaltsteuerung sorgt dafür, dass im Störungsfall binnen <3 Sekunden die Reserve ans Netz geht, sodass der Netzdruck gehalten wird. Außerdem wird eine wöchentliche Rotation der Führungsrolle implementiert: Jede Maschine ist abwechselnd der drehzahlgeregelte Führungsverdichter, damit die Laufzeiten gleichmäßig verteilt werden und man „eingefrorene“ Reserve vermeidet.

• Drucklufttrockner: Hinter den Kompressoren (bzw. deren Nachkühlern) wird die Luft getrocknet. Vorgesehen ist ein Adsorptionstrockner (Kältetrockner wären für Taupunkte um +3 °C; hier ist aber -40 °C gefordert). Der Adsorptionstrockner soll mit taupunktabhängiger Steuerung arbeiten, um Energie zu sparen – d.h. er regeneriert nur, wenn nötig, und passt die Spülzyklen dem gemessenen Taupunkt an. Auch hier kann aus Redundanzgründen ein zweiter Trockner (im Wechselbetrieb oder stand-by) vorgesehen sein, je nach Verfügbarkeitsanforderung.

• Filterstrecke: Um die Reinheitsklasse zu erreichen, sind mehrere Filterstufen zwischen Kompressor und Netz aufzubauen. Typisch: Ein Vorfilter (Koaleszenzfilter grob, Partikel ≥1–3 µm und Großteile von Öltröpfchen), danach ein Feinfilter (Koaleszenzfeinfilter bis z.B. 0,01 mg/m³ Öl-Aerosol und Partikel ~0,1 µm) und optional ein Aktivkohleadsorber als Öl-Geruchsentfernung (für Klasse 1 Öl erforderlich). Die Auslegung erfolgt nach ISO 12500 (Teile 1-3 beschreiben Prüfungen für Filterleistung). Jeder Filter hat Ablassmöglichkeiten für das Kondensat.

• Kondensatmanagement: Alle anfallenden Kondensate (Nachkühler, Filter, Trockner) werden in einem Öl-Wasser-Abscheider gesammelt. Das System nutzt zeit- oder niveaugesteuerte Kondensatableiter (am besten elektronische Niveauregler, um Verluste zu minimieren). Der Abscheider trennt das Öl vom Wasser; das gereinigte Wasser kann ins Abwasser (sofern <5 mg/l Öl, sonst weiter behandeln), und das Öl wird als Sonderabfall entsorgt. Ein Betriebsbuch für den Abscheider dokumentiert Wartungen (z.B. Filterkartuschenwechsel) und Entsorgungen, wie gesetzlich gefordert.

• Druckluftbehälter (Speicher): Ein zentraler Pufferbehälter dient als Speicher, um Druckschwankungen auszugleichen und Peak-Demand abzufangen. Richtgröße: Er sollte mindestens das Volumen liefern können, das in 30 Sekunden Spitzenlast verbraucht wird, um kurzzeitige Lastsprünge abzufedern. Bei 10 m³/min wären das z.B. ~5 m³ Behältervolumen (effektiv nutzbar in einem gewissen Druckband). In der Anlage könnte man zwei Behälter à 3 m³ vorsehen, was auch Wartungsflexibilität bietet. Der Betriebsdruck im Behälter liegt bei ca. 7 bar; der Behälter ist für höhere Drücke ausgelegt (z.B. 11 bar) als Sicherheitsreserve. Weiche: Der Behälter macht das System träger, so dass die Kompressoren sanfter anfahren können und nicht sofort jede Lastspitze reagieren müssen.

• Rohrleitungsnetz: Vom Behälter aus geht das Druckluftnetz in die Produktion. Optimal ist eine Ringleitung-Topologie: Eine Hauptleitung, die im Gebäude einen Ring bildet, von dem mit Abzweigungen die Verbraucher versorgt werden. Dadurch kann Luft von zwei Seiten an jeden Abnehmer gelangen, was Druckverluste reduziert und Redundanz im Fluss schafft, falls eine Seite des Rings gewartet werden muss. Material: verzinkter Stahl oder Edelstahl (bei sehr hohen Reinheitsanforderungen auch Aluminium-Rohrsysteme), dimensioniert auf eine Strömungsgeschwindigkeit <6 m/s um Druckabfall gering zu halten. In verschiedenen Zonen des Netzes können Druckminderer eingesetzt werden, wenn einzelne Bereiche weniger Druck benötigen (z.B. Labors oder Verpackungslinien mit 4 bar). Jede Abzweigung hat Absperr- und Rückschlagventile, sodass Leckagen oder Wartungen lokal isoliert werden können.

• Sicherheitsarmaturen: An allen relevanten Stellen sind Sicherheitsventile installiert: Insbesondere am Ausgang jedes Kompressors (um den Verdichter vor Überdruck zu schützen, falls das Regelventil versagt) und am Druckbehälter (um den Behälter zu schützen). Diese Ventile sind gemäß DIN EN 1012-1 für Kompressoranlagen auszulegen (Ansprechdruck typ. 10% über dem max. Betriebsdruck, also z.B. bei ~7,7 bar in einem 7 bar-System, mit ausreichend Abblaseleistung). Zusätzlich gehören Absperrventile (z.B. Kugelhähne) an die Kompressor-Austritte, damit einzelne Verdichter vom Netz getrennt werden können. Ein Bypass um den Trockner mit Ventilen erlaubt es, im Notfall (Trockner defekt) temporär unge­trocknete Luft einzuspeisen – jedoch nur mit Freigabe, da das Qualitätseinbußen bedeutet.

• Betriebsdruck: Das System ist auf 7,0 bar(g) Nenndruck ausgelegt (typischer Wert für Werkstatt-/Steuerluft). Der Netzdruck soll innerhalb enger Toleranzen gehalten werden: ±0,1 bar Schwankung maximal, gemessen an den Hauptabgängen. Durch den Frequenzumrichter-Kompressor (VSD) und den Pufferspeicher ist dies erreichbar. Verbraucher sehen somit typischerweise 6,9–7,1 bar. (An entfernteren Netzpunkten können je nach Leitungsverlust minimal geringere Drücke anliegen, daher ist das Toleranzband an den Point-of-Use mit 6,6–7,4 bar etwas weiter angegeben, was aber die Verteilungseffekte einschließt.)

• Volumenstrom und Redundanz: Die Auslegung deckt 10 m³/min Spitzenbedarf ab. Das Lastprofil in vielen Betrieben schwankt (z.B. Grundlast 4 m³/min nachts, Spitzen 10 m³/min bei Schichtbetrieb mit vielen Maschinen). Über die Steuerung der Kompressoren (siehe Abschnitt IV) wird ein intelligentes Lastmanagement betrieben: Der VSD-Kompressor passt sich stufenlos an, die starre Maschine schaltet zu/ab bei definierten Lastgrenzen, sodass effiziente Betriebspunkte entstehen. N+1 Redundanz bedeutet: Eine Einheit kann ausfallen, ohne dass die Versorgung zusammenbricht – die Verfügbarkeit von 99,7% (entspricht ca. max. 26 Stunden ungeplante Ausfallzeit pro Jahr) wird so erreicht oder übertroffen. Ein geplanter wöchentlicher Rotationstest (jeder Kompressor übernimmt mind. einmal pro Woche die Führungsrolle) stellt sicher, dass auch die Reserve regelmäßig in Betrieb ist (Vermeidung von Stillstandsproblemen).

• Druckluftqualität: Wie oben erwähnt, ist die Zielqualität ISO 8573-1 Klasse 2.2.1 (Partikelklasse 2, Feuchteklasse 2, Ölklasse 1). Das bedeutet im Einzelnen:

• Partikel: max. 100 Partikel ≥1 µm pro m³ (und 6000 ≥0,5 µm, 400.000 ≥0,1 µm) – dies entspricht Klasse 2. Erreicht wird das durch zweistufige Filter (Vor-/Feinfilter) und saubere Rohrleitungen (bei Inbetriebnahme durchzuspülen).

• Feuchte: Drucktaupunkt ≤ –40 °C (Klasse 2). Der Adsorptionstrockner wird so eingestellt, dass im Normalbetrieb –40 °C gehalten werden. Im Sommer kann der Taupunkt ggf. etwas ansteigen, aber nicht über –20 °C, sonst wäre es außerhalb Klasse 2. Über 99% der Betriebszeit soll –40 °C oder besser erreicht werden (siehe KPIs in Abschnitt VIII).

• Ölgehalt (aerosol + Dampf): ≤ 0,01 mg/m³ (Klasse 1). Die ölgeschmierten Kompressoren haben Restölemission ~2–3 mg/m³; durch Koaleszenzfilter (die ~99,9% Öl aerosol abscheiden) kommt man in den <0,01 mg/m³ Bereich. Zusätzlich verhindert der Aktivkohlefilter Öl-Dampf. Ein Ölindikator kann im Ausgang installiert sein, um etwaige Durchbrüche anzuzeigen.

Zu beachten ist, dass diese Qualität sich auf die an den Entnahmestellen verfügbare Druckluft bezieht. Daher sind Messstellen möglichst am Ende des Netzes vorzusehen. Prüfungen der Druckluftqualität erfolgen nach definierten Verfahren: Partikelmessung nach ISO 8573-4 (Laserpartikelzähler für 0,1–5 µm Partikel), Taupunktmessung nach ISO 8573-3 (tragbare Taupunktsensorik), Ölgehaltmessung nach ISO 8573-2 (z.B. FTIR-Analyse eines auf Glasfaserfilter gesammelten Aerosols). Diese Normverfahren gewährleisten, dass die gemessenen Werte korrekt den ISO-Klassen zugeordnet werden können.

Anmerkung zu Neubau vs. Bestand: In einer Bestandsimmobilie kann es sein, dass z.B. ältere Kolbenkompressoren vorhanden sind oder das Rohrnetz aus schwarzem Stahl ohne Innenbeschichtung besteht (was mehr Rostpartikel verursachen kann). Das Konzept empfiehlt in solchen Fällen mittelfristig eine Erneuerung (Kolbenkompressoren durch effizientere Schrauben oder drehzahlgeregelte ersetzen; Rohrnetz z.B. bei Umbauten mit neuen Sektionen in Edelstahl/Alu erweitern). Kurzfristig kann man aber auch mit Bestandskomponenten arbeiten und das Konzept modular anwenden: z.B. die Mess- und Wartungsstrategien lassen sich sofort auch auf ältere Anlagen anwenden, um zumindest die Transparenz und Effizienz zu heben.

Es legt das Basis-Design den technischen Standard fest, an dem sich die Anlage orientiert: Hohe Verfügbarkeit durch Redundanz, hohe Druckkonstanz und Luftqualität durch geeignete Ausrüstung und fein abgestimmte Steuerung, sowie Flexibilität für zukünftige Erweiterungen (z.B. Anschlüsse für weitere Tanks oder Kompressoren bereits vorsehen, Rohrleitungsringe mit Reservekapazität). In den nächsten Abschnitten wird darauf aufbauend beschrieben, wie diese Technik überwacht, betrieben und optimiert wird.

Ein umfassendes Messkonzept ist unverzichtbar, um den Betrieb der Druckluftanlage zu steuern und zu verbessern. Nur was gemessen wird, kann auch kontrolliert und optimiert werden. Gleichzeitig müssen die Daten sicher erhoben und verarbeitet werden – Stichwort IT/OT-Security (Überschneidung von Informationstechnik und Betriebstechnik). Dieser Abschnitt beschreibt zunächst die wichtigen Messgrößen und Sensoren, dann die übergreifende Datenarchitektur (Leittechnik, Historian) und schließlich Sicherheitsaspekte der Automation.

• Druckmessung: Mehrere elektronische Drucksensoren überwachen den Systemdruck. Mindestens am Pufferbehälter (Hauptnetzdruck) ist ein präziser Sensor (Genauigkeitsklasse 0,5% vom Endwert) installiert, um die Kompressoren-Steuerung zu informieren. Weitere Drucksensoren können an entlegenen Netzpunkten oder kritischen Abnehmern angebracht sein, um Druckverluste im Netz zu erkennen. Die Abtastrate für den Hauptdruck sollte relativ hoch sein (z.B. 1 Hz oder höher), damit auch schnelle Transienten (Verbrauchsschwankungen) sichtbar werden – nötig z.B. um die KPI „Druckstabilität ±0,1 bar“ sauber zu erfassen. Drucksensoren sollten regelmäßig kalibriert werden (z.B. alle 2 Jahre, oder Abgleich mit einem Referenzmanometer jährlich).

• Durchflussmessung: Um den aktuellen Luftverbrauch und die Verteilung zu kennen, werden Durchflusszähler eingesetzt. Ein Hauptdurchflussmesser sitzt unmittelbar hinter dem Druckbehälter bzw. Filterausgang und erfasst den gesamten Luftstrom ins Netz (Nm³/h). Technologien: thermische Massendurchflussmesser, Wirbelzähler oder Ultraschalldurchflussmesser sind gängig – wichtig ist, dass sie auch im Teillastbereich genau sind. Zusätzlich kann man an den Hauptabzweigungen in verschiedene Hallen oder Bereiche ebenfalls Zähler anbringen („Submetering“), um zu analysieren, wo die Luft hingeht. Diese Zähler helfen beim Benchmarking einzelner Produktionsbereiche und bei der Leckage-Ortung (Nachtabsenkungsverfahren, siehe Abschnitt VI). Alle Durchflussmesser sollten gemäß ISO 50001 Anforderungen an Energiemessungen haben (z.B. ±2% Genauigkeit) und ebenfalls turnusmäßig geprüft werden.

• Taupunktmessung: Die Überwachung der Druckluft-Feuchte erfolgt mit einem Online-Taupunktmessgerät. Dieses ist typischerweise hinter dem Trockner installiert (bzw. hinter dem Filter, da dort repräsentative Werte anliegen). Moderne Taupunktsensoren decken z.B. -100 °C bis +20 °C ab mit ±2 K Genauigkeit. Der Sensor liefert kontinuierlich den aktuellen Drucktaupunkt. Eine taupunktabhängige Steuerung des Trockners wird diesen Wert nutzen, um die Regenerationszyklen zu steuern: z.B. erst regenerieren, wenn Taupunkt > -30 °C steigt. Zudem wird bei Taupunktabweichungen Alarm gegeben (z.B. Warnung ab -35 °C, Alarm ab -30 °C, da dies auf einen Trocknerfehler hindeuten könnte). Die Taupunktsensorik sollte selbst regelmäßig kontrolliert werden – z.B. halbjährlich Vergleich mit einem mobil kalibrierten Taupunktmessgerät, um Drifts zu erkennen.

• Elektrische Leistungsmessung: Jeder Kompressor wird mit einem Energiezähler ausgestattet, der Leistung und Arbeit erfasst (kW und kWh, plus Strom, Spannung). Diese Werte sind notwendig, um den spezifischen Energieverbrauch (SEC) zu berechnen und überhaupt den Strombedarf der Druckluft zu monitoren. In vielen Fällen haben Frequenzumrichter oder Motorsteuerungen bereits digitale Ausgänge für Leistung; ansonsten können externe Messwandler (Stromtrafos + Messrechner) installiert werden. Gemessen wird mindestens die Wirkleistung; bei größeren Anlagen evtl. auch Blindleistung, um z.B. Kompensationsanlagen zu dimensionieren. Wichtig: Die Messung sollte gemäß ISO 50001 in Klasse B oder besser erfolgen (Abweichung <2%). Die Energiemessdaten fließen ins Energiedatenmanagement der Firma und ins SCADA zur Live-Überwachung.

• Vibration und Temperatur an Kompressoren: Für Condition Monitoring der Hauptmaschinen werden Schwingungssensoren an den Lagerstellen der Schraubenkompressoren vorgesehen. Standard sind z.B. Beschleunigungssensoren 0–25 mm/s (nach ISO 10816/20816 Grenzwerte). Diese Sensoren laufen idealerweise auf einen Condition-Monitoring-Mikrocontroller oder direkt in die SPS, die z.B. RMS-Werte bildet. Ein plötzlicher Anstieg der Vibration kann auf Lagerschäden oder Unwuchten hinweisen. Ergänzend werden Lager-Temperaturen oder Ölaustrittstemperaturen gemessen; bei Schraubenkompressoren ist auch die Austrittstemperatur der Verdichtung relevant (üblicherweise ~80–100°C, darüber droht Überhitzung). Auch hier können Alarmschwellen gesetzt werden (z.B. Vibration > Schwellwert über 5 s löst Voralarm aus).

• Optionale Sensorik: Je nach Bedarf können weitere Sensoren implementiert werden:

• Ölfeuchte/Qualität im Kompressoröl: Einige Systeme erlauben es, die Ölqualität online zu messen (Dielektrizitätskonstante), um Ölwechselintervalle zustandsbasiert zu gestalten.

• Öl-Aerosol-Detektor im Luftstrom: Für sehr kritische Anwendungen könnte ein Online-Ölsensor hinter dem Filter anzeigen, wenn Ölkonzentration ansteigt (z.B. Laser-basierte Detektion im Bereich 0,001–0,1 mg/m³).

• Leckage-Ultraschallsensoren: Stationäre Ultraschallsensoren an Hauptleitungen können Hochfrequenzgeräusche von Lecks detektieren und so einen automatischen Leak-Alarm auslösen. Alternativ nutzt man mobile Ultraschallprüfgeräte in Intervallen (siehe Abschnitt VI).

• Differenzdrucksensoren an Filtern: Um Filterverschmutzung zu überwachen, misst ein Sensor den Druckabfall über Vor- oder Feinfilter. Ab einem Schwellwert (z.B. 0,5 bar Delta p) wird angezeigt, dass der Filter getauscht werden sollte.

• SPS/PLC-Steuerung: Die Kompressoren haben in der Regel eigene Steuerungen, die zumindest den Grundbetrieb (Start/Stopp, Drehzahlregelung, interne Schutzfunktionen) gewährleisten. Darüber wird in einem fortschrittlichen Konzept eine übergeordnete Steuerung gesetzt – entweder eine dedizierte Kompressoren-Verbundsteuerung vom Hersteller oder eine vom FM implementierte SPS (z.B. mit eigener Programmierung in IEC 61131). Diese übergeordnete Instanz entscheidet, wie viele Kompressoren laufen, welcher in Drehzahlregelung geht etc., um das Optimum aus Effizienz und Redundanz zu holen. Zusätzlich steuert sie Ventile (z.B. By-Pass Trockner) und sammelt Sensorinformationen.

• SCADA/BMS: Alle relevanten Datenpunkte werden an ein SCADA-System (Supervisory Control and Data Acquisition) oder ein vorhandenes Gebäudeleittechnik-System (BMS) angebunden. OPC UA ist hierfür prädestiniert, da es plattformneutral und sicher ist. Die SPS dient als Server und stellt die Messwerte via OPC UA bereit. Das SCADA visualisiert diese in Echtzeit (z.B. Druckkurven, Zustände der Kompressoren, Alarmmeldungen) und erlaubt Bedienhandlungen (Start/Stop, Sollwertanpassungen) durch berechtigte Personen.

• Historian (Datenhistorisierung): Parallel zum SCADA wird ein Historian-System implementiert – das ist eine Datenbank, optimiert für Zeitreihen (Time-Series-DB). Darin werden alle Messwerte langfristig aufgezeichnet, mit ausreichender Auflösung. Für schnelle Signale (Druck, Leistung) evtl. jede Sekunde, für langsamere (Taupunkt) jede Minute. Diese Datenbank erlaubt nachträgliche Analysen, Berichte (z.B. Monatsreport Energie) und dient insbesondere den KI-Analysen in Abschnitt VI als Grundlage. Um konsistente Zeitstempel zu haben, werden alle Komponenten auf einen Zeitserver (NTP/PTP) synchronisiert.

• Netzwerk und Security: Die Automatisierungskomponenten (SPS, HMI-Panel, Sensor-Gateways) werden in einer eigenen Automatisierungsnetzwerk-Zone betrieben, getrennt vom Büronetz. Ein industrieller Switch kann VLANs verwenden oder man setzt physisch getrennte Leitungen. Nach außen (in Richtung Firmen-IT oder Fernwartung) schützt eine Firewall den Zugriff. Nur bestimmte Ports (z.B. OPC UA auf Port 4840 zu einem definierten Historian-Server) werden freigeschaltet. Benutzerrollen (RBAC) sind in der Steuerungssoftware definiert: z.B. Operator darf Parameter ansehen aber nicht ändern, Admin darf konfigurieren etc. Software der Steuerung sollte gegen unbefugte Änderungen gesichert sein (Passwortschutz, Zertifikate). Außerdem gilt, regelmäßig Backups der SPS-Programme und Konfigurationen zu ziehen, um im Notfall schnell wiederherstellen zu können.

• ISMS/Monitoring: Das Konzept empfiehlt, die Druckluftanlage in das ISMS (Information Security Management System) des Unternehmens aufzunehmen. D.h. Bedrohungen werden analysiert (z.B. was passiert bei Cyberangriff auf die Steuerung?), Maßnahmen definiert (Netzwerktrennung, Härtung der Systeme) und regelmäßige Überprüfungen/Audits gefahren. Gemäß IEC 62443 sollen z.B. Schwachstellenscans für die Steuerungs-PCs gemacht werden und Patchmanagement umgesetzt werden (wenn Windows- oder Linux-basierte Systeme vorhanden sind). Auch ein Logging sicherheitsrelevanter Ereignisse (z.B. erfolglose Login-Versuche auf die Steuerung) und deren Auswertung kann Teil des Konzepts sein. Diese Dinge überschneiden sich hier mit dem allgemeinen Werks-IT-Konzept, sollten aber nicht vergessen werden.

Alle genannten Sensoren und Aktoren generieren eine große Menge an Daten. Wichtig ist ein einheitliches Tagging (Benennungssystem). Beispielsweise könnte man allen Drucksensoren Namen geben wie Druckluft.Hauptstation.Sensor_PT01 etc., um in der Historian-Datenbank klar erkennbar zu haben, welcher Wert was ist. Die Daten können zudem ans zentrale Energiemanagement-System gemeldet werden (für ISO 50001 Reports). Die Visualisierung erfolgt über ein zentrales Dashboard (entweder im SCADA oder ein Web-Dashboard), wo Kennzahlen wie aktueller Verbrauch, Kosten pro Stunde, SEC, CO₂-Emission etc. angezeigt werden.

IEC 62443 empfiehlt Zonenkonzepte, Netzwerk-Segmentierung und minimalen Datenfluss zwischen Zonen. Das Konzept setzt dies um, indem die Druckluftsteuerung isoliert betrieben wird und nach außen nur definierte Schnittstellen (z.B. OPC UA Server mit Read-Only-Zugriff für Leitsystem) bietet. Remote-Zugriffe erfolgen nur via sichere Wege (VPN mit Zertifikat). Es wird sichergestellt, dass alle Komponenten regelmäßig mit Sicherheitsupdates versorgt werden – zum Beispiel Firmware-Updates der SPS (in Wartungsfenstern) oder Updates der SCADA-Software sobald vom Hersteller freigegeben. Ein Schwachpunkt in OT-Systemen ist oft, dass sie lange nicht gepatcht werden; hier soll das FM zusammen mit der IT einen Plan haben. Ferner wird ein Notfallbenutzer definiert (für Lokalbetrieb im Falle eines Netzwerk-Ausfalls, um Kompressoren manuell fahren zu können). Die KI-Modelle werden ebenfalls dokumentiert, um nach EU AI Act (Entwurf) Transparenzpflichten zu erfüllen – z.B. könnte ein Modellkarten-Dokument angeben, welche Daten genutzt werden und dass das System nur unterstützend, nicht entscheidend eingreift (somit „niedriges Risiko“ AI-System).

Es schafft das Mess-, Steuer- und Datensystem die Grundlage für einen stabilen, überwachten Betrieb. Es ermöglicht sowohl dem operativen Personal, schnell Probleme zu erkennen (durch Alarme und Trends), als auch dem Management, strategische Optimierungen abzuleiten (durch Berichte und Kennzahlen). Die Integration in bestehende FM-IT (BMS, ERP, Instandhaltungssoftware) wird in Abschnitt V weiter vertieft.

Der Lebenszyklus einer Druckluftanlage umfasst mehrere Phasen: Planung/Design, Beschaffung, Installation, Inbetriebnahme/Abnahme, Betrieb & Wartung, gegebenenfalls Modernisierung und schließlich Stilllegung/Entsorgung. Dieses Betriebskonzept konzentriert sich auf die lange Phase des laufenden Betriebs und der Instandhaltung, in der das Facility Management die Hauptverantwortung trägt. Hierfür sind klare Prozesse, Tools (v.a. eine Instandhaltungssoftware) und Ressourcenplanung notwendig.

• Hauptanlage: Druckluftstation 1 (Werk Nord) – Anlagen-Nr. z.B. DL-1

• Unteranlage 1: Kompressor A (Hersteller, Typ, Seriennummer, Baujahr, Leistung 10 m³/min)

• Unteranlage 2: Kompressor B (…)

• Unteranlage 3: Kompressor C (Reserve)

• Unteranlage 4: Adsorptionstrockner

• Unteranlage 5: Filterstrecke (bestehend aus Filter 1, 2, 3)

• Unteranlage 6: Druckbehälter 5000 L

• Unteranlage 7: usw.

Jedes Asset hat im System hinterlegte Stammdaten (Hersteller, techn. Daten), Dokumente (z.B. Betriebsanleitungen, CE-Konformitätserklärungen) und eine Wartungshistorie.

• Es gibt einen festen Wartungsplan nach Kalender oder Betriebsstunden: z.B. Ölwechsel am Kompressor alle 4000 Betriebsstunden oder spätestens 1x pro Jahr; Filterwechsel alle 6 Monate; Trockner-Funktionsprüfung vierteljährlich; jährliche Generalinspektion der gesamten Anlage (inkl. Überprüfung aller Sensoren, Ventile, Sicherheitsfunktion).

• Parallel werden Online-Daten ausgewertet, um dynamisch Wartungen anzustoßen: z.B. wenn der Differenzdruck am Filter ansteigt, wird ein Filterwechsel vor dem normalen Intervall ausgelöst; wenn der Kompressor ungewöhnliche Vibration zeigt, wird eine außerplanmäßige Lagerinspektion terminiert.

Alle diese Maßnahmen sind als Wartungspläne im CMMS hinterlegt, mit Intervallen und Arbeitsanweisungen (Standard Operating Procedures, SOPs). Wenn eine Wartung fällig wird, generiert das System einen Wartungsauftrag. Das Konzept sieht Eskalationsstufen vor: z.B. gelb = Wartung überfällig um <10 Tage, rot = über 10 Tage überfällig – solche Flags werden im Managementreport gezeigt, damit keine Prüfung übersehen wird.

• 1. Alarmierung: Das SCADA/Leitsystem meldet den Fehler (z.B. „Kompressor B Übertemperatur abgeschaltet“) automatisch an zuständige Personen – z.B. Instandhaltungselektroniker und FM-Leiter erhalten SMS/Email.

• 2. Störungs-Ticket: Im CMMS wird automatisch oder manuell ein Störungsticket eröffnet, das dem technischen Team zugewiesen wird. Darin wird Art der Störung, Zeit, betroffene Anlage dokumentiert.

• 3. Erstmaßnahme: Das Betriebspersonal prüft vor Ort (sofern 24/7-Betrieb, sonst der alarmierte Bereitschaftsdienst), setzt ggf. einen Reservekompressor in Betrieb (was hier automatisiert passiert sein sollte) und versucht innerhalb der vereinbarten Reaktionszeit (z.B. 1 Stunde) die Versorgung sicherzustellen.

• 4. Fehlerbehebung: Je nach Schwere wird entschieden, ob sofort behoben werden kann (z.B. Reset eines Schalters, kleines Leck abdichten) oder ob ein größerer Eingriff nötig ist. Das Konzept gibt eine Service-Level-Vorgabe: z.B. Ausfall eines Kompressors – innerhalb 4 Stunden Diagnostik, innerhalb 24 Stunden wieder betriebsbereit (dies könnte auch vertraglich mit einem Serviceanbieter so vereinbart sein).

• 5. Dokumentation: Nach Abschluss der Störung wird im Ticket vermerkt, was die Ursache war und welche Maßnahmen ergriffen wurden. Falls Ersatzteile genutzt wurden, wird dies erfasst (und der Lagerbestand automatisch angepasst, falls angebunden).

• 6. Ursachenanalyse: Bei größeren Störungen wird eine Root Cause Analysis (z.B. 5-Why-Methode oder Ishikawa) durchgeführt, um langfristig das Problem abzustellen. Erkenntnisse daraus fließen ggf. in eine Anpassung des Wartungsplans (z.B. Inspektionsintervall verkürzen) ein.

• Automatische Kompressorsequenz: Bei steigendem Verbrauch schaltet das System Kompressor B zu, wenn A 95% Auslastung erreicht. Bei fallendem Verbrauch geht B wieder aus, um Leerlauf zu vermeiden. Solche Sequenzen sind parametrierbar.

• Interlock Schutzfunktionen: Falls zwei Kompressoren ausfallen, könnte automatisch nicht-essentieller Verbrauch abgeworfen werden (z.B. Ventile schließen zu Verbrauchern, die optional sind – sofern technisch vorhanden), um den Restdruck zu halten.

• Bedienkonsolen: Lokale HMI-Panels ermöglichen es auch, Einstellungen vorzunehmen. Wichtig ist aber: Alle relevanten Parameteränderungen (z.B. Änderung Solldruck, Änderung Alarmgrenze) werden protokolliert (Audit Trail), um nachvollziehbar zu halten, wer wann was verstellt hat – das ist Teil der Qualitätssicherung.

• Tägliche Kontrolle der Druck- und Verbrauchskurven: Auffälligkeiten (z.B. nächtlicher Grundverbrauch steigt langsam über Wochen -> Hinweis auf schleichende Leckage) werden erkannt. - Wöchentliche Reports: z.B. wird der spezifische Energieverbrauch (SEC) ermittelt und über die Woche gemittelt. Das Ziel ≤0,105 kWh/Nm³ wird überprüft. Liegt der Wert höher, analysiert man Ursachen (mehr Leerlauf, ineffiziente Fahrweise) und leitet Maßnahmen ab.

• Monatsreport: Enthält Kennzahlen wie Verfügbarkeit, Anzahl Störungen, Verbrauch pro Produkt (falls koppelt an Produktionszahlen), etc., und wird an das Management gegeben.

• spezifischer Energieverbrauch kWh/Nm³ (bereits genannt)

• Energie pro Produktionsstück (wenn möglich zuordnen, z.B. bei flaschenabfüllung kWh/Druckluftflasche, etc.)

• Lastprofile (Maximallast kW, Lastzeiten)

Einmal im Jahr z.B. ein ISO 11011 Audit, bei dem die Anlage auf Effizienz geprüft wird (Datenaufnahme, Vergleich mit Benchmarks). Das Konzept schreibt z.B. vor, dass alle 3 Jahre ein externer Druckluft-Energieaudit erfolgt (ggf. in Kombination mit dem Energieaudit nach EDL-G). Dabei werden Verbesserungsmöglichkeiten identifiziert (z.B. größere Behälter um Schalthäufigkeit zu senken, Kompressor mit besserem Wirkungsgrad einsetzen, Wärmerückgewinnung stärker nutzen).

Für Neubauten immer häufiger – aber auch im Bestand nachrüstbar – ist die Idee eines Digitalen Zwillings der Anlage. Im BIM-Modell (Building Information Modeling) des Werkes wird die Druckluftanlage als 3D-Modell mit Attributen erfasst. Jedes Ventil, jeder Sensor kann dort als Objekt hinterlegt sein. Über Kopplungen können Live-Daten auf dem BIM-Modell visualisiert werden (z.B. Farbcodierung der Rohre je nach Druck, Anzeige des aktuellen Zustands der Kompressoren). Das Betriebskonzept fördert diese Integration, weil sie Wartung und Schulung erleichtert – ein Techniker könnte im Digital Twin z.B. eine Wartungsprozedur durchgehen und sieht genau, wo sich das Bauteil befindet. Änderungen (Management of Change, MoC) müssen sowohl physisch als auch im Digitalmodell nachgezogen werden. Beispielsweise wenn ein neues Ventil eingebaut wurde, soll es im Plan ergänzt und in der Datenbank angelegt werden.

• Ein Full-Service-Vertrag mit dem Kompressorenlieferanten könnte z.B. bedeuten, dass dieser alle 3 Monate vorbeikommt, Wartungen durchführt, Garantie auf Verfügbarkeit gibt und bei Ausfällen innerhalb x Stunden eine Reparatur sicherstellt. Vorteil: Expertise und planbare Kosten; Nachteil: weniger Flexibilität und meist höherer Preis.

• Inhouse-Wartung erfordert geschultes Personal. Das Konzept geht davon aus, dass zumindest grundlegende Wartungen (Filter wechseln, Öl nachfüllen) eigene Leute schaffen; für Spezialaufgaben (größere Reparaturen, TÜV-Prüfungen) kann man aber punktuell Externe hinzuziehen.

Ein professionelles Instandhaltungsmanagement ist der Schlüssel, um aus einer gut geplanten Anlage langfristig Nutzen zu ziehen. Nur durch systematisches Vorgehen – Bestandsführung aller Assets, präventive Wartung, schnelle Störungsreaktion, kontinuierliche Verbesserung – erreicht man die gewünschte Verfügbarkeit von ≥99,7% und verlängert die Lebensdauer der teuren Komponenten. Das CMMS/EAM fungiert als Rückgrat dieser Aktivitäten, unterstützt durch das SCADA und die gewonnenen Messdaten. Durch die Verzahnung mit Qualität (Prüfmittelüberwachung, Dokumentation) und Energie (EnPI Tracking) erfüllt das FM nicht nur die technischen, sondern auch betriebswirtschaftlichen Ziele.

Moderne Datenanalyse und Künstliche Intelligenz (KI) bieten neue Möglichkeiten, die Druckluftanlage effizienter und vorausschauender zu betreiben. In diesem Abschnitt werden konkrete Anwendungsfälle beschrieben, wie die in Abschnitt IV gewonnenen Daten mit Algorithmen ausgewertet werden können, um Predictive Maintenance, Anomalieerkennung oder Optimierung zu betreiben. Alle diese Use-Cases laufen typischerweise auf einem zentralen FM-Server oder Cloud-Service, der Zugriff auf die Historian-Daten hat. Wichtig ist, dass solche KI-gestützten Funktionen immer unter Kontrolle des Menschen bleiben – d.h. sie geben Empfehlungen oder lösen begrenzte Aktionen aus, die im Betriebskonzept definiert sind.

• Schwingungsanalyse: Basierend auf Normen wie ISO 20816 (Schwingungszustand von Maschinen) kennt man Grenzwerte. Aber bevor diese erreicht sind, kann ein ML-Modell aus den Mustern lernen: z.B. ein allmählicher Anstieg der Schwingungsamplitude bei einem bestimmten Lager könnte typisch sein 100 Betriebsstunden vor einem Lagerschaden (trainiert aus historischen Daten oder Literaturwerten). Ein Algorithmus (z.B. ein Regressionsmodell oder ein Restlebensdauer-Modell) berechnet kontinuierlich die verbleibende Zeit bis zum Ausfall (Remaining Useful Life). Das Konzept könnte vorsehen: Wenn die prognostizierte Restlebensdauer < 4 Wochen fällt, wird ein Wartungsfenster geplant, um das Lager zu tauschen.

• Ölanalyse: Mit Sensoren oder manuell entnommenen Proben kann KI genutzt werden, um Muster in der Ölverschmutzung zu erkennen (z.B. Metallpartikelanstieg). Ein Klassifikationsmodell könnte zwischen „normal“, „Beginnender Verschleiß“, „kritisch“ unterscheiden.

• Anomalieerkennung im Kombinationsmuster: Oft kündigt sich ein Problem durch mehrere Signale an – etwas mehr Stromaufnahme, etwas höhere Temperatur und vermehrte Vibration. Ein multivariates Anomaliedetektionsmodell (z.B. basierend auf Hauptkomponentenanalyse oder neuronalen Netzen) überwacht den Normalzustand. Wenn die Sensorwerte in eine ungewöhnliche Kombination geraten, gibt es einen Alarm „möglicher entstehender Fehler“. So ein System (häufig als Condition Monitoring System bezeichnet) läuft idealerweise ständig im Hintergrund.

• SEC-Anomalie: Wenn der spezifische Energieverbrauch plötzlich steigt (mehr kWh pro m³ als üblich), könnte ein Problem vorliegen (z.B. Leckage, Filter verstopft -> Kompressor muss mehr leisten). Ein einfaches Statistikmodell berechnet aus den letzten 30 Tagen den Durchschnitts-SEC unter jeweiligen Lastbedingungen. Liegt der aktuelle SEC 10% darüber, wird ein Alarm generiert.

• Druckhaltefähigkeit: Wenn trotz gleichbleibender Förderung der Netzdruck schwerer gehalten wird (z.B. Druck fällt schneller ab bei gleicher Last), könnte irgendwo Luft entweichen. Hier kann ein Algorithmus prüfen, ob die Druckkurve vs. Durchfluss noch dem gewohnten Muster entspricht.

• Ungewöhnliche Geräusche: Falls akustische Sensoren vorhanden sind, könnten Audio-KI-Modelle trainiert werden, um z.B. ein klapperndes Ventilgeräusch zu erkennen.

• Night-Flow Messung: In produktionsfreien Zeiten (z.B. nachts oder Wochenende) wird der Luftverbrauch gemessen, während alle Verbraucher offiziell aus sein sollten. Dieser Restverbrauch ist nahezu gleichbedeutend mit Leckagefluss (plus eventueller Kleinstverbrauch von Ventilen etc.). Ein Skript im SCADA kann z.B. jeden Sonntag 03:00 den Durchfluss loggen und vergleichen. Wenn dieser „Baseline-Verbrauch“ ansteigt, ist das ein Hinweis auf neue Lecks.

• Ultraschall-Leckagesuche: Das Konzept sieht vor, dass mindestens jährlich ein Leckage-Scan durchgeführt wird. Speziell geschulte Techniker (intern oder Dienstleister) gehen mit Ultraschalldetektoren durch die Produktion und orten Leckstellen (Ventile, Kupplungen, Schläuche). Die Ergebnisse werden ins CMMS übernommen (jeder gefundene Leak als Störungseintrag mit Priorität). Idealerweise wird hier auch eine Klassifizierung vorgenommen: große Lecks (Kosten > x €/Jahr) sofort beheben, kleinere innerhalb 3 Monaten.

• KI-gestützte Lokalisierung: Zukünftig kann man auch stationäre Sensoren verwenden: z.B. Arrays von Mikrofonen, deren Signale von einem KI-Modell trianguliert werden, um die Position eines Zischgeräuschs zu finden. Dieses ist jedoch fortgeschritten und eher optional. In jedem Fall aber wird ein Leckage-Management-Report geführt: darin steht aktuelle Leckrate (z.B. 5 % des Durchsatzes) und wie viele Lecks offen sind. Ziel laut Konzept: Leckageanteil < 7 % halten und weiter reduzieren (jedes Jahr -1 %), siehe KPI in Abschnitt VIII.

Mittels Zeitreihenanalyse (z.B. ARIMA-Modell oder neuronale Netze) lässt sich der zukünftige Druckluftbedarf prognostizieren. Wenn z.B. bekannt ist, dass jeden Montag um 6:00 ein Peak kommt (Schichtbeginn), kann man dem Kompressorsteuerungssystem vorab signalisieren, einen zweiten Kompressor schon bereitzustellen. So vermeidet man einen Druckabfall. Ebenso kann prognostiziert werden, wann längere Niedriglastphasen kommen (z.B. Freitagnachmittag), um eventuell den Druck sollwert leicht zu senken und Energie zu sparen, ohne die Produktion zu stören. Darüber hinaus kann ein mathematisches Optimierungsmodell (z.B. Lineare Programmierung) durchrechnen, welche Kompressoren-Kombination den Bedarf mit minimaler Energie deckt. Beispiel: Bei 30% Last wäre es effizienter, nur den VSD-Kompressor bei 60% Drehzahl laufen zu lassen und die starre Maschine auszuschalten, als beide bei 30% Teillast im Leerlaufpendel zu betreiben. Das Optimierungsprogramm gibt dem Leitsystem Sollvorgaben, z.B. „Kompressor B aus für nächste 2 Stunden, Kompressor A auf 70%“. In Echtzeit kann natürlich immer die Steuerung eingreifen, falls Prognose und Realität auseinander laufen.

• Taupunkt-Überwachung: Ein KI-Modell könnte z.B. erkennen, dass der Taupunkt langsam driftet – ein Indiz, dass die Trockenmittelpatrone im Adsorptionstrockner gesättigt sein könnte. Es vergleicht vielleicht das Regenerationsverhalten: braucht der Trockner immer häufiger Regenerationen, obwohl die Luftfeuchtigkeit der Umgebung gleich blieb? Dann empfehlen Modell/Tool einen vorgezogenen Trockner-Wartungstermin.

• Partikelzählung: Falls ein Online-Partikelzähler vorhanden (oft nicht dauerhaft installiert, eher mobile Messungen), könnte man Trends erkennen: steigend Partikelzahl -> evtl. Filter beschädigt. In Abwesenheit ständiger Partikelmessung verlässt man sich aber auf regelmäßige Laboranalysen: Halbjährlich wird eine Druckluftprobe an kritischen Stellen gezogen und extern analysiert (gemäß ISO 8573-1 Anhang). Die Ergebnisse (Qualitätsklassen erreicht/nicht erreicht) werden im Qualitätssicherungssystem dokumentiert. Sollten diese Analysen Abweichungen zeigen, reagiert man (Filterwechsel, Prozessanalyse).

• Plausibilitätsregeln: z.B. Druck kann nie negativ werden – falls Sensorstörung, wird der Wert verworfen. Extremwerte werden gefiltert (um zu verhindern, dass ein Ausreißer falschen Alarm auslöst). - Ausfallsicherheit: Sollte der Historian oder die SCADA mal offline sein, puffern SPS oder Sensoren die Daten (lokaler Speicher) und übertragen sie später.

• Dokumentation der KI-Modelle: Für jedes eingesetzte Modell wird eine Modellkarte gepflegt, in der Zweck, Trainingsdaten, Verantwortlicher, Datum und Validierungsergebnisse festgehalten sind. Dies dient der Nachvollziehbarkeit und entspricht den Prinzipien des kommenden EU AI Act (Transparenz für Anwender).

Früherkennung von Problemen (bevor es zum Ausfall oder Qualitätsmangel kommt), Optimierung der Energieeffizienz in Echtzeit und Entlastung des Personals von Routinetätigkeiten (z.B. manuelles Aufzeichnen von Werten). Wichtig ist, dass solche Systeme laufend gepflegt werden – die besten Algorithmen nützen nichts, wenn Sensoren defekt sind oder die Modelle nicht auf aktuelle Gegebenheiten angepasst werden. Daher sollte jemand im FM-Team (oder extern beauftragt) die Verantwortung für die „Analytics“ haben und regelmäßig die Ergebnisse prüfen.

Druckluft effizient und umweltverträglich bereitzustellen ist ein zentrales Anliegen dieses Konzepts. Wir fokussieren daher auf Maßnahmen zur Energieeinsparung, CO₂-Reduktion und allgemeiner Nachhaltigkeit, angelehnt an die systematische Vorgehensweise der ISO 50001 (Energiemanagement).

Der spezifische Energieverbrauch in kWh pro erzeugtem Normkubikmeter Luft (kWh/Nm³) ist die Hauptkennzahl für Effizienz. Wie zuvor festgelegt, wird ein Wert von ≤ 0,105 kWh/Nm³ @ 7 bar angestrebt. Zum Vergleich: ältere Anlagen liegen oft bei 0,12–0,15 kWh/Nm³, d.h. hier wird eine Spitzenkennzahl angepeilt.

• Hocheffiziente Kompressoren: Schraubenverdichter mit internem Optimierungsprofil, Verwendung von Premium-Efficiency-Motoren (IE3/IE4), ggf. Synchronreluktanzmotor mit Frequenzumrichter für bestmöglichen Teillastwirkungsgrad.

• Variable Drehzahl (VSD): Einer der Kompressoren läuft drehzahlgeregelt, was vor allem im Teillastbereich große Einsparungen bringt, da Leerlauf vermieden wird.

• Bedarfsgerechte Trocknung: Der Adsorptionstrockner mit Taupunktsteuerung spart Heizerenergie/Spülluft, indem er nur regeneriert, wenn der Taupunkt ansteigt. In Feuchtsommern wird er häufiger aktiv sein als in trockenen Wintern, was die Gesamtbilanz optimiert.

• Verlustminimierung: Alle Komponenten im Luftpfad sind strömungsgünstig ausgelegt, um Druckverluste (die durch höheren Kompressordruck kompensiert werden müssten) klein zu halten. Beispielsweise werden großzügige Rohrdurchmesser gewählt und Winkelstücke vermieden, wo es geht.

• Wärmerückgewinnung: Schraubenkompressoren setzen ~80-90% der aufgenommenen Energie in Wärme um. Dieses Konzept sieht vor, diese Wärme zu nutzen: Entweder über einen Wärmetauscher im Kompressorkreislauf (Ölkühlung) zur Heizungsunterstützung im Winter, oder über Abluftführung (z.B. warme Kühlluft im Winter in die Halle leiten, im Sommer nach außen). Es wird bilanziert: z.B. ein 50 kW Kompressor kann 40 kW als Wärme liefern – falls diese ins Gebäudewärmesystem eingespeist werden, reduziert dies Heizenergie. Ein Mess- & Verifikationsprotokoll (IPMVP) kann verwendet werden, um die tatsächlichen Einsparungen der Wärmerückgewinnung zu beziffern.

• Betriebsdruck-Optimierung: Jeder 0,1 bar zu viel erzeugter Druck kostet ca. 1-2% mehr Energie. Daher wird das Druckniveau so niedrig wie möglich gehalten, ohne die Verbraucher zu beeinträchtigen. Z.B. kann nachts, wenn nur wenige Verbraucher aktiv sind, der Drucksollwert auf 6,7 bar abgesenkt werden (via Leittechnik automatisch), was Energie spart. Am Morgen wird rechtzeitig wieder auf 7,0 bar erhöht, bevor die Produktion startet. Diese dynamische Drucksteuerung kann in das Lastprognose-Modell (Abschnitt VI) eingebunden sein.

• Leerlaufvermeidung: Traditionell laufen viele Kompressoren im Leerlauf (Motor an, aber entkoppelt und Luft ablässt) beträchtliche Zeiten, was trotzdem ~20-30% Leistung zieht. Durch gute Steuerung (Abschalten, wenn möglich, oder VSD-Betrieb) wird Leerlauf minimiert. Eine Kennzahl ist der Leerlaufanteil (Stunden im Leerlauf / Gesamtstunden); dieser sollte <5% liegen in einem optimierten System.

Leckagen erzeugen „verlorene Luft“, die ständig neu erzeugt werden muss. Branchenuntersuchungen zeigen durchschnittliche Leckageraten von 20-30% in ungemanagten Systemen. Unser Konzept setzt ein Ziel von ≤ 7% (was sehr ambitioniert ist, aber erreichbar bei kontinuierlicher Beseitigung) und will jährlich weitere Reduktion. Maßnahmen dazu wurden in Abschnitt VI (Leckage-Monitoring) erläutert: Night-Flow Messung, Ultraschallortung, konsequentes Reparieren. Quick wins: einfache Verschraubungen durch bessere tauschen, alte Schlauchleitungen ersetzen, Kugelhähne an unbenutzten Abgängen schließen (oder automatisierte Absperrventile, die bei Nicht-Produktion ganze Bereiche drucklos schalten – sog. „Zonenabschal­tung“).

Nochmal vertieft: Die Umsetzung einer Wärmerückgewinnung kann z.B. so aussehen: An den Kompressoren wird ein Plattenwärmetauscher in den Ölkreislauf eingebunden, der Wärme an einen Wasserkreislauf übergibt. Dieser kann einen Speicher oder direkt Heizregister speisen. Alternativ kann die Abluft (die ~40°C warme Kühlluft) über Klappen in einen Kanal geleitet werden, der ins Lüftungssystem des Gebäudes geht. Im Sommer wird die Klappe umgestellt, so dass die warme Luft nach draußen abgeführt wird (um die Klimatisierung nicht zu belasten). Eine Berechnung könnte zeigen: 40 kW Abwärme übers Jahr genutzt, spart z.B. 10.000 m³ Gas ein, was ~20 Tonnen CO₂ entspricht. Solche Zahlen gehören in einen regelmäßigen Energiebericht.

• Geräuschemissionen: Lärm ist auch ein „Umwelt“-Thema (Arbeitnehmerumwelt). Moderne Kompressoren werden in schallgedämmten Gehäusen geliefert, oft ~70-75 dB(A) in 1 m Abstand. Das Konzept strebt ≤75 dB(A) an der Anlagenraumtür an, damit außerhalb kein Gehörschutz nötig ist. Mögliche Maßnahmen: Schallschutzkabine, Dämpfer an Ansaug und Austritt, elastische Entkopplung um Körperschall nicht zu übertragen.

• Ölverbrauch: Die meisten ölgeschmierten Kompressoren verlieren etwas Öl (in Aerosol mit raus, dann im Kondensat aufgefangen). Trotzdem muss man Öl nachfüllen. Eine gute Anlage hat <1 mg/m³ Ölverbrauch – in Zahlen: bei 10 m³/min ~ < 0,6 l Öl pro 1000 Betriebsstunden. Das Konzept sieht vor, hochwertige Öle mit langer Standzeit zu nutzen und Altöl umweltgerecht zu entsorgen. Alternativ könnte ein ölfreier Kompressor gewählt werden, um das Problem zu eliminieren – ist aber teurer und wartungsintensiver, daher Abwägung.

• Kältemittel (bei Kältetrocknern): Hier nicht relevant, da Adsorptionstrockner. Aber falls doch Kältetrockner (für Taupunkt ~+3°C) eingesetzt, muss deren Kältemittel (F-Gase) im Blick sein. Dichtheitsprüfungen gem. EU-Verordnung wären nötig ab bestimmter Füllmenge.

• Monatliches Energiemeeting: FM/Energieteam prüfen die Druckluft KPIs. Wenn z.B. SEC schlechter wird, werden Aktionen definiert.

• Benchmarking: Falls mehrere Stationen oder Werke vorhanden, werden Kennzahlen verglichen. So kann man feststellen, ob ein Werk deutlich besser abschneidet (vielleicht weil neuere Kompressoren) und dann entsprechende Investitionen gezielt argumentieren.

• Projektpipeline: Maßnahmen wie Leckageprogramm, Kompressor-Austausch, Drucksenkung etc. werden mit Potenzial (Ersparnis kWh, €) und Aufwand dokumentiert. Jedes Jahr (im Energieplan) entscheidet man, was umgesetzt wird. Beispielsweise: Investition in einen drehzahlgeregelten Kompressor 100.000 €, Einsparung 50 MWh/Jahr => ROI 4 Jahre, Entscheidung Ja/Nein.

Wenn das Unternehmen ISO 50001 zertifiziert ist, muss es jährlich eine Managementbewertung der Energieperformance machen. Die in diesem Konzept erhobenen Daten liefern dafür harte Fakten. Zudem erfüllt das Konzept Anforderungen wie Operational Controls (geregelte Abläufe, wer was einstellt), Monitoring and Measurement (sämtliche EnPIs werden gemonitort) und Continuous Improvement. Damit ist die Druckluftanlage kein „blinder Fleck“, sondern Vorzeigeobjekt innerhalb des Energiemanagements.

• Schulung der Mitarbeiter (Awareness für Energie, Sicherheit).

• Langfristige Ersatzteilverfügbarkeit (Lieferanten mit nachhaltigem Geschäftsmodell).

• Wenn möglich, umweltfreundlichere Materialien (z.B. biologisch abbaubares Kompressoröl, das im Kondensat-Abscheider weniger problematisch ist).

Druckluft wird oft als notorisch ineffizient und teuer bezeichnet, aber mit einem strukturierten Konzept lassen sich erhebliche Verbesserungen erzielen. In der Praxis wurden in Optimierungsprojekten Einsparungen von 20-50% der Energiekosten berichtet. Dieses Konzept schafft die Voraussetzungen dafür, indem es technisch (gute Ausstattung) und organisatorisch (Prozesse, Verantwortlichkeiten) alle Stellschrauben nutzt.

Um die Leistung der Druckluftversorgung sicherzustellen, werden Schlüsselkennzahlen (Key Performance Indicators, KPIs) definiert, die kontinuierlich überwacht werden. Diese KPIs können auch in Service Level Agreements (SLAs) einfließen – etwa in Verträgen mit Wartungsdienstleistern oder in internen Zielvereinbarungen.

• Definition: Verfügbarkeit = (Betriebszeit – ungeplante Ausfallzeit) / Betriebszeit. Nicht eingerechnet werden geplante Stillstände (Wartung). Eine Verfügbarkeit von 99,7% bedeutet max. ca. 26 Stunden ungeplante Ausfälle pro Jahr.

• Messung: Das CMMS protokolliert jede Störung und deren Dauer. Zusätzlich kann die Steuerung die Summe der „Nicht bereit“-Zeit zählen. Diese KPI wird monatlich ausgewertet.

• SLA-Bezug: In einem Wartungsvertrag könnte stehen, dass der Dienstleister eine Konventionalstrafe zahlt, wenn Verfügbarkeit unter 99,7% fällt (sofern er für Wartung/Repair verantwortlich).

• Definition: Die Druckluftversorgung soll konstant bleiben; die KPI misst, wieviel Prozent der Zeit der Netzdruck im erlaubten Band liegt (hier 6,9–7,1 bar).

• Messung: Hochfrequente Drucksensor-Daten (1 Hz) werden aufbereitet: z.B. 10-Minuten-Intervalle, in denen min und max Druck erfasst werden. Alternativ wird die Standardabweichung berechnet. Das System alarmiert, wenn Druck außerhalb 6,8–7,2 bar geht. Die KPI-Auswertung zeigt pro Tag/Woche den Prozentsatz innerhalb Band. Ziel 100% ist ideal, 99%+ muss erreicht werden.

• Einfluss: Diese KPI ist wichtig für die Produktion – schwankender Druck könnte Maschinenprobleme machen. Daher enges SLA: Falls außerhalb Band, muss FM eingreifen (Ursache finden: evtl. Kompressor zu spät zugeschaltet oder Ventilproblem).

• Definition: Die elektrische Energie (kWh) pro erzeugtem Normkubikmeter Druckluft. Normbedingungen nach ISO 1217 (1 bar abs, 20°C) werden angenommen für Volumen.

• Messung: Energiemessung kWh am Kompressor und Durchflussmessung Nm³ liefern die Daten. Im Historian wird minütlich der Quotient gebildet (ggf. geglättet). Wichtig ist, Lastabhängigkeit zu berücksichtigen – daher vergleicht man z.B. bei 50% Last nicht streng mit Wert bei 100% Last. Dennoch, über längere Perioden gemittelt, sollte der KPI unter dem Schwellwert liegen.

• Reporting: Diese Zahl geht ins Energierichtlinien-Reporting. Bei Überschreitung werden Effizienzmaßnahmen geprüft (siehe Abschnitt VII). Der Wert ≤0,105 basiert auf Normmessungen; im Realbetrieb kann er leicht höher sein, daher evtl. 0,110 als internes Alarmlimit.

• Definition: (Verlust durch Lecks) / (Gesamt erzeugte Luftmenge) * 100%. Praktisch ermittelt durch Messung bei Nichtverbrauch (Night-Flow) und Extrapolation auf die Betriebszeit.

• Messung: Z.B. man bestimmt bei Produktionsstopp die Leckagemenge in Nm³/h. Teilt man das durch den typischen Verbrauch, erhält man eine %-Zahl. Alternativ: Aus kontinuierlichen Messdaten kann man einen Baseline-Verbrauch filtern (AI-Modell). Mindestens jährlich wird per Audit gemessen.

• Zielwert: 7% ist exzellent (in etwa „Neuwert“ für ein dichtes System). Realistisch wird anfangs vielleicht 10-15% vorliegen, dann durch Programm Richtung 7% gesenkt. Im KPI-Dashboard wird dieser Wert jährlich aktualisiert. SLA-seitig könnte man vereinbaren, dass ein Wartungspartner Bonus erhält, wenn er hilft, Lecks <7% zu halten (z.B. durch regelmäßige Lecksuche im Vertrag).

• Definition: Indikator für Luftfeuchte-Qualität. Gefordert ist, dass der Drucktaupunkt der gelieferten Luft mindestens 99% der Betriebszeit bei oder unter -40 °C liegt (ISO Klasse 2).

• Messung: Der Taupunktsensor loggt kontinuierlich. In der Historian-Auswertung wird geschaut, wie oft der Wert oberhalb -40 °C war. Geringe Überschreitungen toleriert man bis zu 1% Zeitanteil (ca. 3,5 Tage pro Jahr). Bei Überschreitung oder Taupunkt > -35 °C über längere Zeit erfolgt Alarm.

• Aktion: Wenn KPI verfehlt, muss Ursachenanalyse erfolgen: Trockner defekt? Zu viel Feuchte im Ansaug (sehr warm-feuchte Tage)? Gegebenenfalls Trockner größer auslegen oder Vorsatzkühler verbessern.

• Durchschnittliche Reparaturzeit (MTTR): z.B. < 8 Stunden.

• Anzahl Störungen pro Monat: keine harten Ziele, aber als Trend beobachtet.

• Qualitätsproben Konformität: z.B. % der Laborproben innerhalb ISO 8573-1 Klassengrenzen – sollte 100% sein, sonst Nachbesserung.

• Einhaltung Prüfplan: Prozent termingerecht erledigter Prüfungen (Ziel 100%).

All diese KPIs laufen in ein Dashboard zusammen. Dieses kann auf einem zentralen Bildschirm im Instandhaltungsbüro oder Leitstand angezeigt werden.

• Verfügbarkeit: 99,9% (grün)

• Druckstabilität: 98% (gelb, da unter 99%)

• SEC: 0,108 kWh/Nm³ (gelb, leicht über Ziel)

• Leckage: 12% (rot, Handlungsbedarf)

• Taupunkt: 100% in Spec (grün)

Durch Anklicken einer KPI kann man einen Drill-down bekommen, z.B. für Druckstabilität – hier würde man dann die Druckkurve der letzten 24h sehen, mit Markierungen, wo der Druck aus dem Band fiel (und was zeitgleich passierte – z.B. hoher Verbrauch oder Kompressorverzug). Für SEC kann man Last vs. Effizienz Graphen darstellen.

• Druck < 6,5 bar -> Alarm an Warngerät (Hupe/Licht im Werk evtl.) und Nachricht an Bereitschaft.

• Kompressor Störung -> sofort Alarm. - Taupunkt > -30 °C -> Alarm.

Das Konzept legt Alarmkaskaden fest: z.B. bei Störungen wird erst der diensthabende Techniker alarmiert. Reagiert dieser nicht innerhalb 15 Minuten, geht Alarm an den Abteilungsleiter etc. Ebenso, wichtige Alarme 24/7, weniger wichtige (z.B. Wartung fällig) nur zu Arbeitszeiten per Email.

Es wird etabliert, dass einmal pro Woche ein Performance-Meeting Druckluft stattfindet, zumindest während der ersten Betriebsphase oder in kritischen Zeiten. Teilnehmer: Betriebsingenieur, Instandhaltungsplaner, ggf. Energieteam. Dort werden die KPIs durchgesprochen, offene Tickets, und Maßnahmen priorisiert.

Durch diese engmaschige Überwachung und proaktive Steuerung wird gewährleistet, dass Abweichungen früh erkannt und korrigiert werden. Die KPIs sind so gewählt, dass sie alle wichtigen Aspekte abdecken: Verfügbarkeit (Zuverlässigkeit), Qualität, Effizienz, Nachhaltigkeit.

Wenn das Druckluftsystem Teil von externen Verträgen ist (z.B. ein Contracting, wo ein Dienstleister die Anlage betreibt und dem Kunden Druckluft liefert), dienen diese KPIs auch als Abrechnungs- und Bonus/Malus-Grundlage. Beispiel: Der Contractor garantiert Druck 7,0 ±0,2 bar und Verfügbarkeit 99,5%. Bei Nichterfüllung gibt es Strafzahlungen, bei Übererfüllung evtl. Bonus. Unser Konzept stellt in dem Fall sicher, dass auf beiden Seiten Klarheit herrscht, wie gemessen wird (was z.B. als Ausfall zählt etc.).

Es werden mögliche Risiken und Gefährdungen rund um die Druckluftanlage systematisch analysiert (mit Methoden wie HAZOP – Hazard and Operability Study, und FMEA – Failure Mode and Effects Analysis) und es werden entsprechende Gegenmaßnahmen sowie Notfallpläne beschrieben. Das Ziel ist, Proaktiv Risiken zu identifizieren und ihre Wahrscheinlichkeit und/oder Auswirkungen zu reduzieren, sowie Reaktiv vorbereitet zu sein, falls doch ein Ernstfall eintritt.

• Gefahr: Komplettausfall der Druckluftversorgung (z.B. durch Stromausfall oder Ausfall aller Kompressoren).

• Ursachen: Externer Stromausfall im Werk; Gemeinsame Steuerung defekt; Überspannungsschaden legt alle Komponenten lahm.

• Auswirkung: Produktionsstillstand in allen Bereichen, die Druckluft benötigen; möglicher Sicherheitskritischer Zustand (z.B. wenn pneumatische Haltesysteme drucklos werden).

• Prävention:
  (1) Notstromkonzept: Sicherstellen, dass zumindest ein Kompressor an eine USV/Notstromaggregat angeschlossen ist oder das ganze System über eine Netzersatzanlage versorgt werden kann.
  (2) Druckluft-Reservebehälter groß genug, um einige Minuten zu überbrücken.
  (3) Regelmäßige Tests der Notstrom-Umschaltung.
  (4) Vertragliche Vereinbarung mit Mietkompressor-Service für Notfälle (24/7 verfügbar).

• Detektion: SCADA merkt Spannungsverlust (wenn USV da, geht Alarm raus bevor alles tot).

• Reaktion: Bei Stromausfall – Notabschaltung aller Verbraucher (Ventile schließen), Notbeleuchtung/Notstrom startet einen Kompressor im Inselbetrieb (sofern vorgesehen). Ansonsten: Anlagenstillstand geordnet durchführen (im BDE/Leitsystem Info an Linien: „Druckluftausfall, Anlagen stoppen“).

• Notfallplan: „Blackout Druckluft“ – Checkliste, wer was tut. Nach Stromrückkehr: nicht alle Kompressoren gleichzeitig starten (Anlaufstrom), sondern staffeln.

• Ursachen: Verschleiß, Schmierungsproblem, Fremdkörper.

• Auswirkung: Einer von z.B. 3 Kompressoren fällt plötzlich aus. Druck fällt, wenn Last hoch war. Mögliche Trümmer können Sekundärschaden verursachen (in seltenen Fällen Explosion Gehäuse bei Blockierer – jedoch sehr unwahrscheinlich dank Schutz).

• Prävention: Redundanter Kompressor vorhanden (N+1). Zustandsüberwachung (Vibration, Temperatur) um Ausfall vorher zu erahnen. Wartung gem. Plan.

• Detektion: Steuerung erkennt Motor-Überlast oder -Stillstand, Alarm „Kompressor Störung“.

• Reaktion: Automatische Umschaltung – Reserve startet (innerhalb Sekunden). Wenn Reserve nicht 100% Last decken kann, wird evtl. netzweit Druck abgesenkt oder nicht-kritische Verbraucher abgesperrt, um wichtigsten Druck zu halten. Techniker rückt an, um Schaden zu beurteilen. Bei Lagerschaden meist kein sofortiger Eingriff möglich – Austausch in geplanter Downtime.

• Notfallplan: „Kompressor defekt“ – Sofortmaßnahmen: Reserve an, defekte Einheit isolieren (elektrisch und pneumatisch), Servicefirma informieren falls Ersatzmaschine nötig. Wenn absehbar >X Stunden Reparatur, eventuell Mietkompressor per LKW besorgen.

• Ursachen: Korrosion, Materialfehler, Überdruck wegen Ventilversagen.

• Auswirkung: Leckage: zischender Verlust, Raumluft füllt sich mit Ölnebel evtl., Druckverlust. Behälterzerknall: extreme Gefahr – Schrapnell, Druckwelle, Lebensgefahr, massive Anlagenschäden. (Zum Glück sehr selten bei Einhaltung Prüfungen.)

• Prävention: Regelmäßige TÜV-Prüfungen innen/außen, Ultraschall- oder Druckprüfung wie vorgeschrieben. Sicherheitsventil am Behälter dimensioniert > Kompressorleistung, löst verlässlich <MAWP aus. Behälter ausgerüstet mit Drucksensor und Alarm bei >7,5 bar vor Ventilanblasen. Korrosionsschutz innen (z.B. Beschichtung oder trockene Luft verhindert Rost).

• Detektion: Leckage merkt man an sinkendem Druck trotz laufender Kompressoren (Alarm „Nachverdichtungszeit hoch“). Zerknall – Ereignis tritt ohne Vorwarnung auf, außer vorher lange Leckanzeichen oder akustische Knackgeräusche.

• Reaktion: Bei Leck: je nach Größe, Anlage sofort abstellen wenn nicht beherrschbar, ansonsten geordnet runterfahren und drucklos machen. Personal aus dem Raum evakuieren falls größere Leckage (Explosionsartig austretende Luft kann Gegenstände schleudern). Zerknall: Notruf Feuerwehr/Erste Hilfe, Areal sichern.

• Notfallplan: EAP (Emergency Action Plan) hängt am Kontrollraum: bei plötzlichem Druckverlust und lauter Geräuschentwicklung – niemand näherkommen, Strom abschalten aus sicherer Entfernung, Feuerwehr alarmieren.

• Ursachen: Heizungsdefekt (bei Adsorption), Ventil klemmt, Trockenmittel verbraucht, zu hohe Zulauf-Feuchte (z.B. Nachkühler defekt).

• Auswirkung: Feuchtere Luft gelangt ins Netz, kann Kondensation in Leitungen und bei Verbrauchern verursachen, in empfindlichen Prozessen Schäden (z.B. Korrosion an pneumatischen Zylindern, Qualitätsprobleme in Lackieranlage). Im Winter könnte gefrierendes Kondensat auch Leitungen verstopfen -> Betriebsstörung.

• Prävention: Zwillings-Trockner (Duty/Standby) oder zumindest Bypass mit Überwachung. Regelmäßige Wartung (Trockenmitteltausch alle paar Jahre, Ventilservice). Taupunktfühler überwacht kontinuierlich.

• Detektion: Taupunkt > -30°C Alarm. Das Konzept sieht vor, bei -30°C sofort auf Reserve-Trockner umzuschalten (automatisch, sofern vorhanden) oder zumindest Alarm an Techniker.

• Reaktion: Reserve-Trockner einschalten, defekten Trockner entlasten und reparieren. Falls keiner da: Notbetrieb über Kältetrockner (falls im System vorhanden als Backup) oder in Kauf nehmen, dass Luft feuchter wird, aber alle kritischen Endstellen (z.B. Instrumentenluft für Messgeräte) sind mit eigenen Feinfiltern/Wasserabscheidern ausgestattet.

• Notfallplan: „Trockner defekt“ – vordefinierte Anweisung, wie man manuell das Bypass-Ventil öffnet und einen mobilen Miet-Trockner anschließt, falls nötig.

• Ursachen: Internes Abscheidesystem im Kompressor defekt, Filter gerissen, plötzlich extrem hoher Ölanteil durch Falschbedienung.

• Auswirkung: Ölaerosol gelangt ins Netz -> kann Produkte kontaminieren (z.B. Lebensmittel würden unbrauchbar), Ventile verkleben, auch Brandgefahr minimal erhöht (Ölnebelausbreitung im Rohrnetz).

• Prävention: Hochwertige Filter, Differenzdrucküberwachung – wenn Separator verstopft/durchgerissen, merkt man oft Druckanstieg oder -abfall an ungewöhnlicher Stelle. Regelmäßige Ölwechsel und Filtertausch. Ölsensor optional am Netzausgang.

• Detektion: Sichtprüfung (Ölfilm an Entnahmestellen), Ölsensor schlägt Alarm wenn >0,01 mg/m³. Kondensat wird öliger als sonst (Sensor im Kondensatabscheider?).

• Reaktion: Sofort betroffenen Kompressor abstellen (der, von dem man annimmt, dass er das Öl liefert). Netz spülen lassen über Kondensatableiter. Falls Produktkontamination befürchtet: betroffene Produktion stoppen (z.B. Reinblasen von Werkstücken mit ölhaltiger Luft – die Teile ggf. reinigen).

• Notfallplan: „Öl in Druckluft“ – enthält Kontaktliste (Labor für Analyse, Kunden informieren falls nötig), und Vorgehen, um System wieder sauber zu kriegen (Filter komplett tauschen, evtl. Rohrnetz spülen oder kritische Stellen checken). Auch werden hier evtl. Meldepflichten (Umwelt, Kunden) adressiert, falls relevant.

• Ursachen: Ölnebel entzündet sich (z.B. an heißer Oberfläche), Kurzschluss in Schaltschrank, externes Feuer greift über.

• Auswirkung: Feuer zerstört Anlage, Rauchentwicklung, Gefahr für Personal/Rettungskräfte, evtl. Explosion wenn Druckbehälter erhitzt wird.

• Prävention: Brandmelder im Maschinenraum, keine brennbaren Materialien lagern, regelmäßige Reinigung (Staub/Öl entfernt, weil das Brandlast ist). Feuerlöschanlage (CO₂ oder Aerosollöschanlage) erwägen, insbesondere wenn unbemannter Raum.

• Detektion: Rauchmelder/Flammenmelder, Temperaturmelder.

• Reaktion: Automatische Löschanlage auslösen (falls vorhanden) oder manuell mit Feuerlöscher (CO₂-Löscher gut geeignet bei Ölbränden). Feuerwehr alarmieren. Druckanlage not-abschalten (Ventile zu, Kompressoren aus, elektrische Isolation über Not-Aus).

• Notfallplan: Brandschutzordnung Teil B und C, die für den Raum gelten, sind bekannt. Druckbehälter mit Flammenschutzanstrich oder Berieselung, falls gefordert. Nach dem Brand: erst Zugang wenn Behälter gekühlt, da Explosionsgefahr durch Erhitzung sonst.

Jede dieser Gefährdungen wird in einer Risikomatrix (Wahrscheinlichkeit vs. Auswirkung) eingestuft. So priorisiert man, womit man sich hauptsächlich beschäftigen muss. Beispielsweise ist Leckage hoch wahrscheinlich aber geringe unmittelbare Gefahr – => hoher Kostenfaktor, aber keine Sicherheit, daher Fokus in Effizienzprogramm. Behälterzerknall extrem selten, aber katastrophal – => muss durch Prävention (Prüfung) unbedingt praktisch ausgeschlossen werden.

Das Konzept enthält einen Notfallplan-Ordner (physisch oder elektronisch), der Prozeduren für die obigen Szenarien bereithält. Darin auch Kontaktdaten: z.B. TÜV-Notdienst, Kompressorhersteller-Hotline, Mietkompressor-Firma, interne Verantwortliche (mit 24h Erreichbarkeit). Im Ereignisfall wird nach diesen Checklisten gehandelt, um Chaos zu vermeiden. Auch Kommunikation ist Teil der Planung: Wer informiert bei größerem Vorfall die Geschäftsleitung, die Belegschaft, eventuell Behörden oder Anwohner (z.B. bei lautem Behälterknall)?

• Betriebsanweisungen: Für normale Arbeiten (Wartung, Inspektion) gibt es schriftliche Anweisungen, inkl. Hinweis auf PSA (z.B. Gehörschutz, Druckluft ist laut; Gesichtsschutz beim Entleeren von Filtern, da Spritzgefahr; Atemschutz wenn feiner Trockenmittelstaub beim Trocknerwechsel).

• Unterweisungen: Mitarbeiter erhalten jährliche Sicherheitsschulungen zur Druckluftanlage – insbesondere wer allein dort arbeitet, muss über Not-Aus Schalter, Verhalten im Notfall etc. Bescheid wissen.

• Zugangsberechtigung: Der Kompressorraum ist gekennzeichnet (Lärm, heiße Oberfläche) und nur befugtes Personal darf rein. In Notfällen wissen aber z.B. alle Haustechniker, wie man die Anlage stromlos macht.

• Persönliche Schutzausrüstung (PSA): Gehörschutz ist meist Pflicht im Kompressorraum bei laufenden Maschinen (>85 dB). Bei bestimmten Wartungen (Öl ablassen -> Schutzhandschuhe, Schutzbrille; Filterwechsel -> evtl. Feinstaubmaske gegen aufgewirbelten Staub).

• Gefahrstoffe: Kompressoröl ist in Sicherheitsdatenblatt kategorisiert (meist WGK 1, also schwach wassergefährdend). Trockenmittel (Aluminiumoxid) ist als Feinstaub zu behandeln – Staubklasse beachten.

Sollte eine größere Menge Öl austreten (z.B. Behälter im Kondensatabscheider leckt, 50 Liter Öl im Boden), gibt es Notfallmaßnahmen: Ölbindemittel lagert vor Ort, Kanaleinläufe abdichten etc., und Meldewege (Umweltbeauftragter, ggf. Wasserbehörde informieren falls Gewässer gefährdet).

Das Betriebskonzept ist nicht nur auf Sonnenscheinbetrieb ausgelegt, sondern auch robust bei Regen. Durch Vorwegnahme möglicher Zwischenfälle und sorgfältige Planung sind die Mitarbeiter vorbereitet. Ein bekanntes Sprichwort passt hier: „Hope for the best, prepare for the worst.“ Genau das leistet dieser Abschnitt – die bestmögliche Vorbereitung auf Störungen, damit sie entweder gar nicht eintreten oder, wenn doch, sicher beherrscht werden.

Technische Exzellenz allein genügt nicht – Organisation und Personal sind entscheidend für den Erfolg des Betriebskonzepts. In diesem Abschnitt wird beschrieben, welche Rollen im Facility Management und im Betrieb zu besetzen sind, welche Verantwortlichkeiten sie tragen (RACI-Matrix), und welche Qualifikationen notwendig sind. Zudem werden mögliche Vertrags- und Betreiberkonstellationen erläutert, da die Organisation je nach Betreibermodell variieren kann.

• FM-Leitung (Abteilungsleiter Facility Management): Accountable für die gesamte Infrastruktur, also letztlich verantwortlich, dass die Druckluftversorgung funktioniert und Budgets eingehalten werden. Genehmigt größere Ausgaben, verhandelt Verträge mit Dienstleistern, legt strategische Ziele fest (z.B. „bis 2025 10% Energieeinsparung“).

• Anlagenverantwortlicher Druckluft (Ingenieur oder Techniker): Responsible für den operativen Betrieb der Druckluftanlage. Er kennt die Anlage in- und auswendig, pflegt die Dokumentation, überwacht die KPIs täglich, plant Wartungen und Verbesserungen. Im RACI ist er die Person, die bei fast allen Themen R oder A trägt. Oft fungiert diese Person auch als „Befähigte Person nach BetrSichV“ für Druckbehälter (wenn entsprechende Schulung/Erfahrung).

• Instandhaltungsteam (Mechaniker/Elektriker): Responsible für praktische Wartungs- und Reparaturarbeiten. Sie führen die Wartungsaufträge aus dem CMMS durch – Ölwechsel, Filter tauschen, Ventile prüfen, Sensoren kalibrieren etc. Bei Störungen sind sie die „Feuerwehr vor Ort“. Je nach Unternehmensgröße sind das Leute aus der allgemeinen Werkstatt oder dedizierte Betriebshandwerker Druckluft.

• IT/OT-Sicherheitsbeauftragter: Consulted/Responsible für alles, was mit Netzwerk, Automation, Daten zu tun hat. Diese Rolle stellt sicher, dass z.B. Passwörter regelmäßig gewechselt werden, Backups der Steuerungsprogramme existieren, Security-Patches eingespielt werden. Oft sitzt diese Person in der IT-Abteilung, muss aber eng mit FM und Herstellern zusammenarbeiten.

• Qualitätsmanagement/Compliance Officer: Consulted insbesondere bei Fragen der Dokumentation, Audits, Normeinhaltung. Wenn das Unternehmen zertifiziert ist (ISO 9001, ISO 50001 etc.), sorgt diese Stelle dafür, dass die Druckluftprozesse den Anforderungen genügen. Z.B. stellt sie sicher, dass Prüfmittel (Drucksensoren, Taupunktsensoren) ein Kalibrierzertifikat haben – gemäß ISO 10012 ein wichtiges Thema.

• Sicherheitsfachkraft / Umweltbeauftragter: Informed/Consulted hinsichtlich Arbeitssicherheit (Gefährdungsbeurteilungen, Explosionsschutz, Lärmschutz) und Umweltschutz (Umgang mit Kondensat, Chemikalien). Diese Stellen prüfen die vom FM erstellten Unterlagen oder machen Begehungen.

• Externe Dienstleister: Responsible (teilweise) wenn per Vertrag Aufgaben ausgelagert sind. Das kann sein: Ein Wartungsvertrag mit dem Kompressorhersteller (der Techniker stellt, also R für planmäßige Wartungen), oder ein TÜV-Sachverständiger (der R ist für Prüfungen). Externe müssen klare Aufträge haben und nach getaner Arbeit dem Anlagenverantwortlichen Bericht erstatten (Accountable bleibt intern).

• Betreiber/Eigentümer-Modell: In manchen Fällen betreibt nicht der Anlagenbesitzer selbst die Anlage, sondern hat es z.B. an einen Contractor gegeben. In so einem Modell wäre der Contractor Responsible für den Betrieb, und der Eigentümer eher Consulted/Informed über Performance. Solche Modelle (z.B. Druckluft as a Service, wo man nach verbrachter Luft bezahlt) sind möglich, aber erfordern sehr detaillierte SLAs.

Die RACI-Tabelle kann im ausführlichen Konzept seitenfüllend sein; hier sieht man das Prinzip: Klare Zuweisung, damit nichts „zwischen den Stühlen“ liegen bleibt.

• Befähigte Person für Druckanlagen: Nach BetrSichV muss jemand, der z.B. Prüfungen vornimmt oder intern den Betrieb verantwortet, eine „zur Prüfung befähigte Person“ sein. Voraussetzungen: technische Ausbildung, Erfahrung, spezielle Schulung. Oft sind es IHK-Lehrgänge „Befähigte Person Druckbehälter/Druckgeräte“ die benötigt werden. Im Konzept ist vorgesehen, dass mindestens der Anlagenverantwortliche so eine Qualifikation hat, evtl. auch ein erfahrener Instandhalter.

• Elektrofachkraft und Mechaniker: Da die Anlage elektro-mechanisch ist, braucht es Leute mit je beiden Fähigkeiten. Im Team sollte ein Mechatroniker oder zwei Personen (Elektriker + Schlosser) sein, die zusammenarbeiten. Speziell Frequenzumrichter und SPS erfordern elektrotechnische Kenntnisse, während Kompressoren-Pumpen Einheit mechanische.

• IT/Netzwerkkenntnisse: Der erwähnte IT/OT Beauftragte muss nicht nur ITler sein, sondern Grundverständnis von Produktionsanlagen haben (Stichwort OT – Operational Tech). Zertifizierungen wie ISA/IEC 62443 Cybersecurity Practitioner oder ähnliches wären ideal, aber wichtiger ist Praxis (Netzwerk admin, Firewalls, Windows-Server, etc.).

• Kenntnisse Normen & Dokumentation: ISO 50001, ISO 9001, ggf. interne Audits – das Personal sollte zumindest mit den Konzepten vertraut sein (z.B. was ist eine Verfahrensanweisung, wie werden Messmittel nach ISO 10012 nachverfolgt, etc.). Hier kann Schulung durch QM stattfinden.

• Arbeitssicherheit: Alle im Team müssen unterwiesen sein in Druckluft-spezifischen Gefahren. Zusätzlich vielleicht Ersthelfer im Team. Personen, die mit Druckbehälter zu tun haben, sollten wissen, was zu tun ist, wenn Druck abgelassen wird, wie man korrekt entlüftet, usw.

• Weiterbildung: Das Konzept sieht einen Schulungsplan vor, damit Wissen aktuell bleibt: z.B. alle 2 Jahre ein Seminar "Energieeffiziente Druckluft" (oft von VDI, DENA oder Herstellern angeboten), jährliche Sicherheitsunterweisung, alle 3-5 Jahre Auffrischung Befähigte Person (neue Rechtslage).

• Eigenbetrieb (Capex-Modell): Das Unternehmen investiert selbst (Capex für Anschaffung) und betreibt mit eigenem Personal – unser Konzept ist primär hierfür geschrieben.

• Contracting (Opex-Modell): Ein Dienstleister (z.B. Kompressorenhersteller oder Energiedienstleister) stellt die Anlage und verkauft Druckluft in m³ an den Nutzer. Dann verschiebt sich Verantwortung: Der Contractor wird für Verfügbarkeit und Wartung zuständig. In solchem Fall muss unser Konzept als Leistungsbeschreibung in den Vertrag einfließen – man schreibt dem Contractor gewisse Standards vor (z.B. ISO 8573-1 Qualität, Reaktionszeiten, Reportingpflichten). Bonus-Malus kann vereinbart sein: z.B. Bonus für SEC < X, Malus für Verfügbarkeit < Y.

• Mischmodelle: Z.B. Anlage gehört uns, aber Full-Service-Wartungsvertrag mit Hersteller. Dann bleibt Risiko bei uns, aber wir haben garantierte Kosten (Pauschale). Hier müssen die SLAs im Wartungsvertrag genau so gestaltet sein, dass sie unsere KPI-Ziele unterstützen. Wenn unser Ziel 99,7% Verfügbarkeit ist, sollte der Vertrag vielleicht 99,5% garantieren, damit Puffer bleibt und wir Bonus fordern können bei 99,7%. Ebenso Energie: Oft interessiert den Hersteller eher, dass Maschine läuft, aber nicht wie effizient. Daher muss intern jemand die Energie-KPI treiben – oder man wählt ein Modell, wo der Dienstleister am Energiesparen partizipiert (Shared Savings).

• Ersatzteil- und Gewährleistungsaspekte: Bei neuen Anlagen hat man Garantie 1-2 Jahre. Das Konzept rät, optional eine Verlängerung der Garantie bzw. eine Versicherung für Druckbehälter abzuschließen, da die Folgekosten bei Schäden hoch sein können. Manche Hersteller bieten z.B. 5 Jahre Garantie, wenn sie alle Wartungen selbst machen – hier Abwägung: teurer Service vs. Planbarkeit.

Intern sollte klargestellt sein, an wen eskaliert wird: z.B. Anlagenverantwortlicher berichtet an FM-Leiter monatlich (Bericht), bei größeren Problemen sofort. FM-Leiter wiederum informiert Produktion oder Werkleiter bei kritischen Engpässen (damit diese mit planen, z.B. Schicht ausfallen lassen wenn keine Luft). Diese Wege sollten schriftlich fixiert sein, damit im Eifer des Gefechts nichts vergessen geht.

Analog zur technischen Redundanz auch organisatorisch: Es braucht Vertretungen. Wenn der Haupt-Anlagenverantwortliche im Urlaub ist, muss ein Stellvertreter benannt sein, der einspringt. Gleiches für Bereitschaftsdienst – meist gibt es einen Rotationsplan, wer Wochenende erreichbar ist.

Mit dem umrissenen Rollenmodell ist gewährleistet, dass jeder Aspekt des Druckluftbetriebs einem klar Zuständigen zugewiesen ist. Der RACI-Ansatz verhindert Lücken und Überschneidungen. Qualifizierte Mitarbeiter sorgen dafür, dass die anspruchsvollen technischen und rechtlichen Anforderungen kompetent erfüllt werden. Letztlich fördert dies auch die Sicherheitskultur: Wenn jeder weiß, was er zu tun hat und geschult ist, reduziert das menschliche Fehler und erhöht die Zuverlässigkeit der gesamten Anlage.

Eine Anlage, so gut sie auch geplant und betrieben wird, muss sich regelmäßig überprüfen und verbessern. Es geht es darum, wie Audits (interne wie externe) genutzt werden, um die Einhaltung aller Vorgaben zu sichern, und wie ein Continuous Improvement Process (CIP) etabliert ist, um aus Erfahrungen zu lernen.

• Interne Audits: Das FM führt mindestens einmal pro Jahr ein internes Audit der Druckluftanlage durch. Dabei wird anhand einer Checkliste geprüft: Sind alle Wartungen erfolgt? Sind Prüffristen eingehalten? Sind Dokumentationen (Logbücher, Prüfbescheinigungen) vollständig? Entsprechen die Messwerte den Zielvorgaben (z.B. Emissionen, Energie)? Dieses Audit kann Teil eines größeren FM-Audits sein oder eigenständig. Ziel: Probleme aufdecken, bevor externe Prüfer es tun, und Chancen zur Verbesserung finden.

• Energieaudit / ISO 50001 Audit: Im Rahmen der ISO 50001 muss jährlich der Energiestatus bewertet werden und alle 3 Jahre ein externes Rezertifizierungsaudit. Die Druckluftanlage wird dort kritisch angeschaut, weil sie meist ein „significant energy use“ ist. Auditoren fragen: Gibt es Kennzahlen, Ziele, Aktionspläne? Das Konzept sorgt dafür, dass man hier glänzen kann (alle KPIs definiert, Zielwerte da, Maßnahmenlisten). Ebenso könnte ein Energieaudit nach EDL-G (wenn nicht ISO50001) zeigen: ja, Potenziale wurden identifiziert und soweit wirtschaftlich umgesetzt.

• Sicherheitstechnische Audits (Arbeitsschutz): Die Fachkraft für Arbeitssicherheit oder BG könnte Begehungen machen. Dabei wird z.B. Lärm gemessen (ist Gehörschutzbereich korrekt ausgeschildert?), Not-Aus-Schalter getestet, ob Gefährdungsbeurteilung aktuell ist etc. Unser Konzept hat all das schon vorbereitet, somit sind solche Audits eher Formalie.

• Externe Prüfungen (BetrSichV): Streng genommen keine Audits, aber z.B. der TÜV-Prüfer kommt aller 5 Jahre zur inneren Prüfung. Dessen Bericht ist maßgeblich. Das Konzept sieht vor, dass man dem Prüfer bestmögliche Bedingungen schafft: Behälter sauber, geöffnet, Begleitung durch fachkundige Person, alle Unterlagen parat (Zeichnungen, letzte Prüfberichte). So wird die Prüfung bestanden und es gibt keine Auflagen. Sollte es Auflagen geben (z.B. „bis Ende Jahr Korrosionsschutz erneuern“), kommt das ins Maßnahmenprotokoll und wird fristgerecht erledigt – Compliance hat oberste Priorität.

• Kundenaudit / Lieferantenaudit: Falls das Unternehmen zertifizierter Lieferant ist, kommen evtl. Kunden oder Zertifizierer (ISO 9001) und schauen auch Utilities an. Ein Auditor könnte z.B. fragen: „Wie stellen Sie sicher, dass keine Ölkontamination in Ihr Produkt gelangt?“ Dann kann man das Druckluftkonzept vorlegen: Filter, ISO8573-Tests, Monitoring – alles da. Das gibt Vertrauen und erfüllt Normforderungen (z.B. ISO 9001 Abschnitt Infrastruktur).

• Prüf- und Wartungsdokumente: Jedes durchgeführte Wartungs- oder Prüfergebnis wird dokumentiert. Sei es digital im CMMS (Abhaken von Checklisten, Hochladen von Fotos) oder auf Papier (die TÜV-Berichte kommen eh als PDF/Papier). Diese werden zentral abgelegt – oft in einem DMS (Dokumentenmanagement), wo man nachweisen kann: Ja, Druckbehälter letztes Jahr innen geprüft, hier der Scan mit Stempel des Sachverständigen. Ebenso Kalibrierscheine von Sensoren (ISO 10012 erfordert Nachverfolgbarkeit).

• Risikobewertungen: Die HAZOP/FMEA aus Abschnitt IX ist ebenfalls dokumentiert. Sie sollte regelmäßig aktualisiert werden (z.B. alle 5 Jahre oder nach großen Änderungen). Audits schauen auch darauf – hat man z.B. aus vergangenen Incidents gelernt und die FMEA angepasst?

• Change Management: Jede Änderung an der Anlage (Umbau, anderer Parameter) wird per Management of Change (MoC) Prozess dokumentiert. D.h. es gibt ein Formular: Was wird geändert, wer hat freigegeben, welche Dokumente müssen upgedatet werden (Zeichnungen, Anleitung?). Beispiel: Umbau auf neuen Filtertyp – MoC: neue Datenblätter ins Anlagenhandbuch, Mitarbeiter unterwiesen wegen anderem Wechselintervall.

• Berichte und Kennzahlen: Das KPI-Dashboard protokolliert ja automatisch. Zusätzlich schreibt der Anlagenverantwortliche evtl. monatlich einen Bericht an das Management: z.B. "Im März 2025 keine Ausfälle, SEC 0,102 kWh/Nm³ verbessert durch Leckagereparatur, nächste TÜV-Prüfung in 2 Monaten". Solche Berichte halten das Thema präsent und dienen der Rechenschaft.

• IQ (Installation Qualification): Prüfen, ob alles gemäß Spezifikation verbaut ist (richtige Kompressoren, richtige Anschlüsse, Dokumentation vorhanden).

• OQ (Operational Qualification): Funktionstests: Erfüllt der Kompressor die Liefermenge? Wurde der Drucktest bestanden? Läuft die Steuerung wie gedacht (z.B. Reserve übernimmt in <3s)? Sind alle Alarmketten ausgelöst worden in Tests (Simulation von Sensorfehlern etc.)?

• PQ (Performance Qualification) könnte man auch machen, wo man die realen Performance gegen die im Konzept versprochenen Werte checkt über einen längeren Zeitraum (z.B. Probebetrieb 30 Tage, Taupunkt nie über -40°C, SEC gemessen in dem Zeitraum 0,100 – gut!).

Die Ergebnisse dieser Abnahme fließen ins endgültige Anlagenabnahmeprotokoll. Im Kontext Habilitation (wissenschaftlich) könnte man hier auch Feldmessungen anführen, die die Auslegung bestätigen.

Für alle Routineaufgaben gibt es schriftliche Anleitungen, welche regelmäßig überprüft werden. Beispiele: - SOP „Tägliche Anlagenrunde“: Prüfpunkte für den Schichttechniker (z.B. Ölstand, keine ungewöhnlichen Geräusche, Kondensatabscheider checken). - Checkliste „Monatliche Inspektion“: Punkte wie Lüfter sauber, Ventile gangbar, Not-Aus getestet, Lecksuche oberflächlich. - Checkliste „Jährliche Revision“: Umfangreiche Liste inkl. elektrische Prüfungen, Sicherheitsventile ausbauen und prüfen (oder tauschen), etc.

Diese Dokumente sind Teil des Qualitätssystems. Mitarbeiter werden darauf trainiert und müssen sie ausfüllen. Dadurch ist gewährleistet, dass nichts wesentliches vergessen wird und bei Personalwechsel Wissen nicht verloren geht.

Das Konzept implementiert einen PDCA-Zyklus (Plan-Do-Check-Act): - Plan: Ziele setzen (z.B. Energie sparen, Zuverlässigkeit erhöhen). - Do: Maßnahmen umsetzen (neue Sensoren installieren, Wartungsintervall ändern, Schulung durchführen). - Check: Messen, ob es was gebracht hat (KPIs vor/nach). - Act: Wenn erfolgreich, standardisieren (ins SOP aufnehmen); wenn nicht erfolgreich, Ursachen suchen und ggf. andere Maßnahmen probieren.

Beispiel: Man hat die Leckagekampagne gestartet (Plan/Do), nach 6 Monaten misst man (Check) Leckagequote sank von 15% auf 8% – Erfolg, aber noch 1% übers Ziel. Act: Weiterführen, nächstes Jahr evtl. Incentive für Produktion einbauen („Abteilung mit geringsten Lecks bekommt Prämie“).

Auch aus Störungen wird gelernt: Jeder größere Vorfall wird in einer kurzen Nachbetrachtung analysiert. Diese „Lessons Learned“ fließen dann als Verbesserungen ins System. Z.B. es gab mal einen Vorfall, wo ein Ventil geschlossen war versehentlich -> man bringt jetzt Schild an „Darf nicht geschlossen sein“ oder baut Abschließvorrichtung. Oder man integriert die Ventilstellung in die Steuerungsüberwachung (Sensoren an Ventilen).

Jährlich (z.B. zum Jahresende) erstellt der Anlagenverantwortliche einen Bericht ans obere Management: „Druckluft-Jahresbericht“. Darin: alle KPIs Jahr vs. Vorjahr, Ziele erreicht? Ja/nein, warum? Was geplant nächstes Jahr? Auch Investitionsvorschläge: „Kompressor C nähert Lebensende (Baujahr 2000), Ausfallrisiko steigt, wir empfehlen Austausch in den nächsten 2 Jahren, Kosten ca., Einsparung ca.“.

Wenn es mehrere Werke gibt, wird auf Konzernebene oft Benchmark gemacht. Das Konzept kann als Template in anderen Werken ausgerollt werden (siehe nächster Abschnitt XII), was dann wiederum bedeutet: ständiger Austausch zwischen Standorten, wer hat Best Practices? Vielleicht führt Werk A eine neue KI-Software ein und sehr gute Ergebnisse – dann wird das an anderen Standorten adaptiert.

Es stellt dieser Abschnitt sicher, dass das Betriebskonzept kein statisches Dokument ist, sondern ein lebendiger Prozess. Durch Audits wird Compliance gewährleistet (Vermeidung von Rechtsverstößen, Qualitätsproblemen), durch den Verbesserungsprozess wird Effizienz gesteigert und auf Veränderungen reagiert (z.B. neue Vorschriften, neue Technologien). Diese Kultur der laufenden Optimierung ist gerade im Rahmen einer Habilitation hervorzuheben, zeigt sie doch, dass ein wissenschaftlich fundiertes Konzept auch im Alltag flexibel und anpassungsfähig sein muss.

Viele Unternehmen haben mehrere Produktionsstandorte oder Fabriken. Druckluftsysteme werden oft an jedem Standort separat betrieben, was zu Unterschieden in Effizienz und Vorgehen führen kann. Kapitel XII widmet sich der Frage, wie das hier vorgestellte Betriebskonzept skaliert und über mehrere Standorte ausgerollt werden kann. Außerdem wird ein Governance-Framework beschrieben, um standortübergreifend konsistente Standards zu halten.

Ziel ist, dass jeder Standort nach Möglichkeit denselben hohen Standard an Druckluft-Betrieb erreicht. Dazu sollte eine zentrale FM-Policy existieren, in der die Kernpunkte des Konzepts festgeschrieben sind:

• Welche Qualitätsklasse überall mindestens gelten muss (z.B. ISO 8573-1 Klasse 2.2.1 als Gruppe-Standard).

• Welche KPIs getrackt werden (damit man Äpfel mit Äpfel vergleicht).

• Welche Wartungsphilosophie (z.B. Predictive überall einführen, nicht dass ein Werk oldschool reaktiv arbeitet).

• IT-Standards: z.B. alle neuen Kompressoren müssen OPC UA fähig sein, alle Standorte nutzen das gleiche CMMS.

Jeder Standort hat andere Bedingungen (andere Größe, anderes Lastprofil, evtl. unterschiedliche Maschinenhersteller vorhanden). Das Konzept kann modular angepasst werden – z.B. ein kleinerer Standort hat vielleicht nur 1+1 Kompressoren, kein vollautomatisches Leitsystem; aber die Prinzipien (Wartung, Messung, Sicherheit) gelten ebenso und können in kleineren Rahmen umgesetzt werden.

Ideal ist ein zentraler Fachexperte (Corporate Energy Manager / Facility Manager), der gruppenweit für Druckluft (und andere Utilities) verantwortlich zeichnet. Dieser hat dann Ansprechpartner an jedem Standort (die lokalen Anlagenverantwortlichen). Sie bilden ein Netzwerk (Community of Practice), tauschen sich regelmäßig aus (z.B. quartalsweise Meeting, Online-Forum).

• Standard-HAZOP Vorlage, damit Risikoanalysen vergleichbar sind.

• Standard-Betriebshandbuch Inhalte (viele Kapitel dieses Konzepts kann man generalisieren).

• Zentraler Lieferantenrahmenvertrag: Vielleicht kann man gruppenweit mit einem Kompressoren-Service einen Vertrag machen, der an allen Standorten gilt – das spart Kosten und Aufwand.

• Wenn ein neues Werk hinzukommt oder ein bestehender Standort dieses Konzept noch nicht umgesetzt hat, kann man nach einem Phasenplan vorgehen:

• 1. Ist-Analyse / Audit vor Ort: Wie ist aktuelle Anlage? Wo sind Lücken vs. dem Soll-Konzept? (z.B. kein Energiemessgerät vorhanden, Wartung nur bei Ausfall etc.)

• 2. Maßnahmenplan entwickeln: Priorisieren, was als erstes gemacht wird (Safety fixes immer zuerst – z.B. wenn Sicherheitsventil fehlt -> sofort nachrüsten; dann Effizienzthemen; dann Komfort/Überwachung).

• 3. Umsetzung / Training: Lokales Team schulen auf neue Prozesse; ggf. neue Hardware installieren (Sensoren, Steuerung). Datenanbindung an Zentrale (z.B. dass Kennzahlen ins Headquarter gemeldet werden).

• 4. Review nach Inbetriebnahme: Nach einigen Monaten überprüfen, ob KPIs besser wurden, ob lokales Team mit dem Konzept klarkommt oder weitere Unterstützung braucht.

Es kann helfen, einen Pilot-Standort zu haben: z.B. man implementiert das volle Konzept in dem Werk, das am meisten Verbesserungspotenzial hat oder wo die Unternehmensleitung sitzt (damit sie es sehen kann). Von dort lernt man und schafft dann Templates. So ein Template kann z.B. eine „Druckluft-Betriebskonzept“-Dokumentation sein, wie diese Habilitationsschrift, die dann nur noch mit standortspezifischen Zahlen gefüllt wird.

• Wenn Standort A durch eine bestimmte Maßnahme (z.B. intensives Leckageprogramm) 100.000 € sparte, wird das als Best Practice an die anderen kommuniziert.

• Wenn Standort B Probleme hatte (z.B. TÜV-Beanstandung wegen unvollständiger Doku), warnt man die anderen und stellt sicher, dass sie ihre Doku in Ordnung bringen.

• Eventuell Wettbewerbe oder Benchmark-Reports: eine freundliche Konkurrenz „Wer hat die effizienteste Druckluft?“ kann Motivation schaffen. Allerdings muss man standortspezifische Unterschiede (Klima, Größe) berücksichtigen, sonst ist es unfair.

Falls die IT es zulässt, könnte man die Daten der Standorte zentral zusammenführen. Dann hätte der Corporate Manager ein Dashboard mit allen Standorten nebeneinander. Das erleichtert Benchmarking sehr. Es stellt aber auch Anforderungen an Datensicherheit (VPN zwischen Werken, Normierung der Tag-Namen global: z.B. TAG = Standort.Kompressor1.Leistung). Tools wie OSIsoft PI, Siemens XHQ o.ä. könnten hier eingesetzt werden.

Nicht jeder Standort hat einen Vollzeit-Druckluft-Manager. Kleinere Werke packen das in Aufgaben eines Utilities-Ingenieurs, der auch Dampf/Kälte betreut. Das Konzept ist so geschrieben, dass es auch von jemand mit allgemeinem Versorgungs-Background verstanden werden kann. Komplexere Analysen können vom Zentrums-Team übernommen werden (z.B. KI-Modell erstellen und dann an allen Standorten ausrollen). So müssen nicht überall Data Scientists sitzen.

• Ersatzteile gemeinsam bevorraten: z.B. Dichtungen, Filterelemente

• zentral kaufen in größerer Menge, verteilen.

• Schulungen: Gruppenschulung organisieren, alle Standorte schicken Leute, das steigert auch Netzwerken untereinander.

• Gemeinsame Verträge: Schon erwähnt, z.B. ein Leckageortungs-Dienstleister, der jährlich alle Werke abklappert zum Paketpreis.

Jeder Standort ist stolz und manchmal eigen – die Einführung eines zentralen Konzepts bedarf Fingerspitzengefühl. Daher sollte man lokale Besonderheiten respektieren (z.B. in einem Werk mit Pharma-Produktion gelten strengere GMP-Regeln, dort muss Konzept evtl. ergänzt werden; oder in einem Land mit anderen gesetzlichen Prüffristen anpassen). Der Rollout sollte als gemeinsames Projekt verstanden werden, nicht als „HQ sagt, ihr müsst...“.

Das vorgestellte Konzept lässt sich gut multiplizieren, weil es auf universellen Prinzipien basiert (Sicherheit, Effizienz, Standardnormen). Durch Governance-Strukturen wird es am Leben gehalten. Letztlich kann ein Unternehmen damit konzernweit einen hohen Standard setzen, was sowohl nach innen (Kosten, Ausfallsicherheit) wie nach außen (Image, Audits) vorteilhaft ist. Und wenn neue Standorte aufgebaut werden (Neubau Fabrik), hat man bereits ein fertiges Konzept in der Schublade, das man adaptieren kann – was Planungszeit und -kosten reduziert und Fehler vermeidet.