Sicherheitsmargen - wie viel zu viel ist zu viel?

Das Spannungsfeld

 

  • Wirtschaftlichkeit
  • Sicherheit
  • Umweltverträglichkeit

beschreibt auch heute noch die wesentlichen Kriterien für die Planung, Errichtung und den Betrieb von Anlagen im Bereich der Energieerzeugung (fossile und nukleare Energieerzeugung) und der Produktherstellung (Petrochemie, Chemie, Automobile, Lebensmittel).

Sowohl für die Wirtschaftlichkeit als auch für die Sicherheit technischer Anlagen werden heute komplexe mathematische Modelle für Anlagenauslegung und den Anlagenbetrieb eingesetzt. Besonders im Bereich der Energieerzeugung finden dabei auch heute noch empirische Ansätze eine breite Anwendung. Diese empirischen Ansätze decken die nicht exakt modellierbarer Eigenschaften von Werkstoffen, der Zuverlässigkeit von Komponenten und der Gesamtanlage bei der Auslegung im Betrieb ab.

Da die Anlagenplanung oft in verschiedenen Planungsabteilungen großer Konzerne und mit unterschiedlichen Unterlieferanten durchgeführt wird, kommt es zu einer Anhäufung von konservativen Annahmen in den jeweiligen Teilplanungsbereichen, die der Zielerreichung des Endprodukts entgegenstehen und die Wirtschaftlichkeit beeinflussen. Diese Anlagen weisen durch die Planungsreserven zwar entsprechende Sicherheitsmargen auf, verlieren aber in Bezug auf die Investitionskosten an Wirtschaftlichkeit. Besonders deutlich wird dieses im Bereich des Kraftwerksbaus, wo in den letzten Jahren durch vergleichsweise einfache technische Änderungen durch Ausnutzung planerisch bedingter Sicherheitsmargen deutliche Leistungssteigerungen erreicht wurden.

Gerade bei komplexen Kraftwerksprojekten, die heute vermehrt in Konsortien und mit verschiedenen Unterlieferanten ausgeführt werden, sind zur Vermeidung der Anhäufung von konservativen Sicherheitsmargen unterstützende Maßnahmen zwingend erforderlich:

  • Umfassende und zentrale Analyse der Auslegungsdaten für die Optimierung der Sicherheitsmargen –   möglichst durch unabhängige Dritte
  • Vernetztes Requirement Management
  • Vernetztes Interface Management

Im Flugzeugbau wird durch den Einsatz exakter und komplexer Modellierungen bei metallischen Strukturen mit Sicherheitsmargen von etwa 1.5, in der Raumfahrt von etwa 1.4 gearbeitet. Im klassischen Anlagenbau hingegen sind Sicherheitsfaktoren von über 2 keine Seltenheit.

Eine Minimierung von Sicherheitsmargen und das Optimieren der Auslegung in Richtung von sicherheitsrelevanten Kennwerten setzen selbstverständlich den Einsatz modernster Planungs-, Berechnungs- und Fertigungstools voraus.