Maintenance of cutting tools in mechanised tunnelling

Im maschinellen Tunnelbau ist eine sorgfältige Planung der Wartung der Abbauwerkzeuge notwendig, um den wirtschaftlichen Erfolg eines Projekts zu gewährleisten. Hierzu wurde eine Methode entwickelt, die sowohl die unsichere und unscharfe Verschleißprognose der Abbauwerkzeuge als auch die projektspezifischen Randbedingungen berücksichtigt. Pro-zesssimulation wird zur Modellierung und Analyse des Verschleißverhaltens und zur Bewer-tung verschiedener Wartungsstrategien eingesetzt. Die Eingabe von Kostenfaktoren und das Durchführen von Monte-Carlo-Simulationen zur Berücksichtigung der unsicheren und un-scharfen Eingangsdaten ermöglicht eine Abschätzung der Wartungskosten. Sensitivitätsana-lysen unterstützen die Verifizierung sowie ein besseres Verständnis des Systemverhaltens und der intrinsischen Abhängigkeiten. Auf der Grundlage der durchgeführten Analysen wird ein Verfahren zur Planung und Verbesserung der Wartung von Abbauwerkzeugen unter Verwendung des entwickelten Modells vorgestellt.In mechanised tunnelling, a thorough scheduling of the maintenance processes for cutting tool changes is necessary to ensure the economic success of the project. Therefore, a maintenance scheduling method has been developed, which considers the uncertain wear prediction of the cutting tools as well as the project-specific boundary conditions. Process simulation is used to model and analyse the wear of cutting tools and to evaluate different maintenance strategies. The input of costs factors allows for an estimation of maintenance costs. Monte Carlo Simulations are conducted to consider uncertain input data. Sensitivity analyses are conducted in order to increase the knowledge of the system behaviour and dependencies. Based on the conducted analyses, a procedure to schedule and improve the maintenance of cutting tools is recommended using the proposed model

Robustness evaluation of cutting tool maintenance planning for soft ground tunneling projects

Tunnel boring machines require extensive maintenance and inspection effort to provide a high availability. The cutting tools of the cutting wheel must be changed timely upon reaching a critical condition. While one possible maintenance strategy is to change tools only when it is absolutely necessary, tools can also be changed preventively to avoid further damages. Such different maintenance strategies influence the maintenance duration and the overall project performance. However, determine downtime related to a particular maintenance strategy is still a challenging task. This paper shows an analysis of the robustness to achieve the planned project performance of a maintenance strategy considering uncertainties of wear behavior of the cutting tools. A simulation based analysis is presented, implementing an empirical wear prediction model. Different strategies of maintenance planning are compared by performing a parameter variation study including Monte-Carlo simulations. The maintenance costs are calculated and evaluated with respect to their robustness. Finally, an improved and robust maintenance strategy has been determined. Keywords: Mechanized tunneling, Maintenance, Wear of cutting tools, Process simulation, Robustness, Uncertainty modelin