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6 | 2015

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Special Strom- und

Special Strom- und Wärmeerzeugung heute Vorgriffshorizont Demontage Demontageaktivität 2 Demontageaktivität 1 Demontageaktivität 4 Demontageaktivität 5 Liste kritischer Aufträge Nr. T_Start Bedarf AS 1 Bedarf AS 2 Bedarf AS 3 1 01.04.16 8 Ah 5 Ah 3 Ah 2 05.04.16 2 Ah 2 Ah 7 Ah 3 06.04.16 5 Ah 2 Ah 4 Ah Liste flexibler Aufträge Nr. T_Start Bedarf AS 1 4 01.04.16 bis 06.04.16 5 06.04.16 bis 12.04.16 Direkte Freigabe Bedarf AS 2 Bedarf AS 3 0 Ah 6 Ah 1 Ah 3 AhHöchstes 2 Matching 4 Ah Reaktive Freigabe Auslastung [%] NACHZERLEGUNG räumliche Restriktionen und Reihenfolgerestriktionen. Räumliche Restriktionen resultieren beispielsweise aus den zur Verfügung stehenden Flächen innerhalb einer Industrieanlage sowie dem Fortschritt des Rückbauprojekts selbst. Beim Rückbau kerntechnischer Anlagen hängen die zur Verfügung stehenden Flächen insbesondere von der Größe des Strahlenschutzbereichs bzw. dem Reaktortyp ab, sind in der Regel jedoch stark begrenzt. Bei Druckwasserreaktoren sind die Turbinen vom Primärkreis getrennt, weshalb eine Kontamination ausgeschlossen werden kann. Der Strahlenschutzbereich umfasst demnach nur das Reaktorgebäude. Bei Siedewasserreaktoren umfasst der Strahlenschutzbereich neben dem Reaktorgebäude auch das Maschinenhaus mit den Turbinen und dem Generator. Dies erhöht zwar die Menge an zu dekontaminierenden Komponenten, bietet aber auch mehr Platz für Pufferflächen und Arbeitssysteme. Reihenfolgerestriktionen resultieren im Rückbau kerntechnischer Anlagen unter anderem aus den erforderlichen atomrechtlichen Genehmigungen. So erfolgt der Rückbau kerntechnischer Anlagen in Form von vordefinierten Kampagnen, für deren Durchführung jeweils eine Genehmigung der zuständigen Landesbehörde erforderlich ist (Bild 2). Die Arbeitsaufträge zu einer spezifischen Kampagne bilden in sich geschlossene Demontagestrukturen und können nicht weiter aufgeschlüsselt werden. Weiterhin nehmen die Art der Strahlung (bzw. Nuklide) der radioaktiv kontaminierten Komponenten Einfluss auf die Bearbeitungsreihenfolge. Zur Demontageaktivität 3 100% Durch kritische 100% Aufträge Zeit [BKT] Nachbearbeitung Auslastung [%] Zeit [BKT] Durch flexible Aufträge Durch kritische Aufträge DEKONTAMINATION Auslastung [%] Arbeitssystem 1 Arbeitssystem 2 Arbeitssystem 3 100% Zeit Zeit [BKT] FREIMESSUNG Bild 3 Verfahrenslogik zur kombinierten Steuerung von Demontage- und Nachbearbeitungsprozessen. Durch flexible Aufträge Durch kritische Aufträge Vermeidung von Querkontaminationen müssen die Anlagen nach Wechsel des Radionuklids zum Teil aufwendig gereinigt werden. Angestrebt wird daher die losweise Bearbeitung von Komponenten mit gleichen Radionukliden. Daneben sind insbesondere auch Sicherheitsanforderungen zu berücksichtigen. Im Rahmen von kerntechnischen Rückbauprojekten können dies beispielsweise Anforderungen an den Strahlenschutz sein. So ist unter anderem die Strahlendosis jedes Mitarbeiters und somit die Einsatzzeiten im Kontrollbereich durch gesetzliche Vorgaben limitiert. Neben diesen Restriktionen existieren auch Freiheitsgrade, die Einfluss auf die Demontageplanung und -steuerung nehmen. So können beispielsweise die Startzeitpunkte von Demontagevorgängen in gewissen Grenzen verschoben werden. Weiterhin können Arbeitsumfänge von Aufträgen angepasst werden (Splitting) oder alternative Demontageabläufe und Reststoffbehandlungswege (Art und Reihenfolge zu durchlaufender Arbeitssysteme) in Abhängigkeit der Belastungssituation gewählt werden. Durch die Ausnutzung dieser Freiheitsgrade kann unter anderem eine gezielte Beeinflussung der Belastungssituation in der Nachbearbeitung erfolgen. Ansatz zur kombinierten Steuerung von Demontage- und Nachbearbeitungsprozessen Unter Berücksichtigung der Restriktionen und Freiheitsgrade sowie der Wirkzusammenhänge zwischen den relevanten Modellierungsobjekten kann eine kombinierte Steuerung von Demontage- und Nachbearbeitungsprozessen erfolgen. Gegenüber einer isolierten Steuerung kann hierdurch eine Verbesserung der logistischen Zielgrößen (zum Beispiel hohe Auslastung, niedrige Durchlaufzeit) gelingen. Grundidee eines solchen Steuerungsverfahrens ist die Schaffung einer konstanten Auslastung an den Arbeitssystemen der Nachbearbeitung durch den gezielten Start von Demontageaufträgen einzelner Anlagenkomponenten. Die Verfahrenslogik eines derartigen Steuerungsverfahrens ist in Bild 3 skizziert. Dabei wird von einer rollierenden Planung ausgegangen, das heißt, dass nach definierten Zeitintervallen die bestehende Planung aktualisiert bzw. konkretisiert wird. Die Verfahrenslogik soll zunächst mit einem definierten zeitlichen Vorgriffshorizont die Arbeitsbelastung an den Arbeitssystemen der Nachbearbeitung für die Demontageaktivitäten auf dem kritischen Pfad (Demontageaktivität 1, 2, 3) bestimmen. Arbeitsaufträge, die auf dem kritischen Pfad liegen, bestimmen maßgeblich die Dauer eines Rückbauprojekts. Gegenüber flexiblen Aufträgen weisen diese Aufträge keine Pufferzeiten auf, das heißt, Verzögerung wirken sich direkt auf die Rückbaudauer und -kosten aus. Durch die bevorzugte Bearbeitung von kritischen Aufträgen wird verhindert, dass sich einerseits die Gesamtdurchlaufzeit der Demontage durch Verzögerungen auf dem kritischen Pfad verlängert und andererseits anfallendes Material schnell abtransportiert sowie weiterverarbeitet wird. So werden Blockierungen der Demontage durch Materialrückstau verhindert. Die Freigabe kritischer Arbeitsaufträge hat unmittelbar und nach einer geeigneten Entscheidungslogik zu erfolgen. Die Entscheidungslogik zur Auftragsfreigabe kann sich beispielsweise an dem Verfahren des Workload Control orientieren. Dabei werden Aufträge nur freigeben, wenn die für einen Auftrag erforderlichen Kapazitäten an allen zu durchlaufenden Arbeitssystemen frei sind. Anschließend sind die Aufträge in die arbeitssystemspezifischen Bestandskonten der Arbeitssysteme zu buchen. In diesen wird die Auftragszeit eines Arbeitsauftrags eingebucht und nach Fertigstellung des entsprechenden Arbeitsvorgangs wieder abgebucht. Ausgehend von dem durch kritische Aufträge entstehenden Auslastungsprofil an 20 BWK Bd. 67 (2015) Nr. 6

Strom- und Wärmeerzeugung Special den Arbeitssystemen der Nachbearbeitung (zum Beispiel Nachzerlegung, Dekontamination, Freimessung) können potenzielle Auslastungslücken im Vorgriffshorizont identifiziert werden. Basierend auf den Auslastungslücken sind daraufhin flexible Demontageaufträge (Demontageaktivität 4, 5) zu identifizieren, die die Belastung an den Arbeitssystemen der Nachbearbeitung auf einem gleichmäßig hohen Maß nivellieren. Hierzu sind unter Berücksichtigung der bereits genannten Restriktionen und Freiheitsgrade die Zeitpunkte zu berechnen, zu denen die Arbeitsaufträge in der Nachbearbeitung anfallen. Auf Grundlage eines Matching-Systems (zum Beispiel Punktevergabe für Übereinstimmung von Arbeitssystemen und Kapazitätsbedarf) können die flexiblen Demontageaufträge bezüglich ihrer Eignung für die Nivellierung von Belastungssituation im Vorgriffshorizont bewertet und ausgewählt werden. Im Rahmen der anschließenden Auftragserzeugung werden den Demontageaktivitäten durch Rückwärtsterminierung unter anderem ein frühster und spätester Starttermin zugewiesen. Hieraus ergibt sich auch der Plan-Zugang und Plan- Abgang der Demontage sowie die Plan- Reihenfolge, in der die Aufträge demontiert und nachbearbeitet werden sollen. Die Differenz zwischen frühstem und spätestem Starttermin entspricht der Pufferzeit eines Auftrags. Die Pufferzeit ist ein zeitlicher Spielraum, in dem die Freigabe eines Auftrags erfolgen kann. Im Rahmen dieser Pufferzeit können die flexiblen Aufträge in Abhängigkeit des Basisprofils reaktiv freigegeben werden. So wird in Verbindung mit dem Basisprofil eine gleichmäßig hohe Belastungssituation an den Arbeitssystemen der Nachbearbeitung erzeugt. Ausblick Die Entwicklung eines Verfahrens zur kombinierten Steuerung von Demontage- und Nachbearbeitungsprozessen ist Inhalt des am IPH durchgeführten Forschungsprojekts „Demontagesteuerung im Anlagenrückbau“. Mit Hilfe des entwickelten Ansatzes soll die Belastung der Arbeitssysteme in der Nachbearbeitung auf einem gleichmäßig hohen Niveau nivelliert werden. Gegenüber einer isolierten Steuerung von Demontage/Nachbearbeitung kann hierdurch eine Verbesserung der logistischen Zielgrößen gelingen und die Rückbauzeit sowie die anfallenden Kosten reduziert werden. Um eine hohe Realitätsnähe bei der Projektbearbeitung zu gewährleisten, werden momentan noch Unternehmen für die Projektbegleitung gesucht. In Frage kommen insbesondere Unternehmen, die sich auf den Rückbau von beispielsweise verfahrenstechnischen Anlagen (zum Beispiel Raffinerien), durch toxische Baustoffe (zum Beispiel Asbest) kontaminierten Gebäuden oder kerntechnischen Anlagen (zum Beispiel Atomkraftwerke oder Wiederaufbereitungsanlagen) spezialisiert haben. Literatur [1] Bund.net: Was geschieht nach dem „Abschalten“? Der Rückbau von Atomkraftwerken. www.bund.net/ themen_und_projekte/atomkraft/nach_dem_ abschalten/rueckbau_der_akw/. Abgerufen am 2.3.2015. [2] Huber, A.: Demontageplanung und -steuerung. Planung und Steuerung industrieller Demontageprozesse mit PPS-Systemen. Aachen: Shaker Verlag, 2001. [3] Schultmann, F; Sunke, N.: Planning models for the dismantling of electrical and electronic equipment under consideration of uncertainties. In: Progress in Industrial Ecology, an International Journal. Volume 5, Issue 1 (2008), S. 82 - 101. [4] Landau, K.: Demontageplanung an einem Beispiel aus der Elektronikindustrie. In Zülch, G.; Schwarz, R.: Demontagesystemplanung an einem Beispiel aus der Elektroindustrie. München: Grin Verlag, 2003. [5] Lödding, H.: Verfahren der Fertigungssteuerung. 2. Auflage. Berlin: Springer Verlag, 2008. BWK Bd. 67 (2015) Nr. 6 21

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