Kontinuierliche Verbesserungen der Instandhaltung
Instandhaltungskosten verursachen in vielen Produktionsunternehmen hohe Kosten und tragen zu einem großen Anteil zu den gesamten Betriebskosten bei. Dabei sind ungeplante Ausfälle und Produktionsverzögerungen durch unzureichende Wartung noch gar nicht mitberücksichtigt. Eine produktive Instandhaltung von Anlagen und Maschinen ist eine wesentliche Voraussetzung für ein effizientes Kosten- und Produktionsmanagement und das Ziel muss eine kontinuierliche Optimierung der Wartungsstrategie sein.
Es gibt verschiedene Instandhaltungsstrategien bzw. auch Kombinationen untereinander. Bei der richtigen Wahl gilt es, die einzelnen Strategien genau zu betrachten und Kompromisse abzuwägen wie: Wie hoch sind die Kosten der Vorbeugung gegenüber den Kosten der Instandhaltung? Wie verhält es sich mit der Dauer geplanter Ausfallzeiten, der Dauer ungeplanter Ausfallzeiten und anfallenden Kosten für die notwendige Ersatzteillagerung?
Unternehmen benötigen einen klaren und detaillierten Plan zur Verbesserung ihrer Instandhaltungsstrategie. Erfolgsentscheidend ist, die Strategie langfristig aufzustellen und moderne Industrie 4.0-Technologien, Planungs- und Analysetools mit einzubeziehen.
Möglicherweise erwägt Ihr Unternehmen derzeit die Anschaffung neuer IoT- und Industrie 4.0 Systeme. Berücksichtigen Sie dann bitte, dass diese Technologien nicht nur die aktuell benötigten Funktionalitäten bieten, sondern sie langfristig bei Ihren Instandhaltungszielen in vollem Umfang unterstützen können.
Um die Bedeutung dieser Überlegungen zu verstehen, werden wir in diesem Artikel die Ansätze und Trends im Bereich der Instandhaltung in der Fertigung untersuchen und die wichtigsten Faktoren ansprechen, die Hersteller im Rahmen ihrer Instandhaltungs-Roadmap berücksichtigen sollten.
Reaktive Instandhaltung
Vielerorts wird die reaktive Wartung (auch als schadensabhängige oder korrektive Instandhaltung bezeichnet) unverändert als primäre Methode der Anlagenwartung oder in Kombination mit moderneren Instandhaltungsstrategien eingesetzt. Das Prinzip der reaktiven Wartung ist einfach: Ein Schaden oder Maschinendefekt wird dann behoben, wenn er aufgetreten ist.
Die reaktive Wartung verursacht geringe Präventionskosten, da nicht in zusätzliche Planungstools oder Analysetechniken investiert werden muss. Sie kann die Maschinenauslastung und Produktionsleistung maximieren, bis es zu einem Ausfall kommt. Durch diesen Ansatz lassen sich kostspielige Schäden und Verzögerung jedoch nicht im Voraus vermeiden. Kleinere Probleme bleiben oft unbemerkt, bis es zu einem größeren Ausfall kommt. Und damit verbunden zu ungeplanten Ausfallzeiten von Anlagen, Maschinen und im schlimmsten Fall ganzer Produktionslinien.
Ungeplante Reparaturarbeiten können schnell teurer werden als geplant, da sie Kosten verursachen, die nicht zu erwarten waren. Eine schnelle Fehlerhebung und geringe Ausfallzeiten erfordern die Einlagerung wichtiger Maschinenersatzteile, was die Lagerkosten erhöht und sich negativ auf Lagerkennzahlen auswirkt. Zudem verkürzt sich die Lebensdauer der Maschinen häufig. Eine effiziente Produktion mit dieser Instandhaltungsstrategie ist zukünftig nur schwer umsetzbar.
Vorbeugende Instandhaltung
Die vorbeugende (oder geplante) Wartung wird in regelmäßigen Abständen durchgeführt und soll sicherstellen, dass eine Maschine oder Anlage störungsfrei läuft. Das Ziel ist, ungeplante Ausfallzeiten und negative Auswirkungen wie teure Reparaturen, Fehlfunktionen der Anlagen, lange Ausfallzeiten, hohe Wartungskosten sowie Produktionsverzögerungen und nicht einhaltbare Liefertermine zu minimieren.
Im Gegensatz zur reaktiven Wartung werden Ausfallzeiten im Vorfeld eingeplant. Anlagen werden zu fest definierten Zeiten gewartet, ganz unabhängig davon, ob ein offensichtliches Problem vorliegt oder nicht. Der Lagerbestand an Ersatzteilen muss in geringerem Umfang aufrechterhalten bleiben, die Teilebeschaffung erfolgt auf Grundlage des gültigen Wartungsplans.
Die Wirksamkeit der geplanten Wartung als allgemeingültige Instandhaltungsstrategie für alle Anlagen ist fraglich. Eine Analyse der ARC Advisory Group aus vier verschiedenen Studien über Ausfallmuster von Maschinen zeigt, dass durchschnittlich nur 18 Prozent der Anlagen ein altersbedingtes Ausfallmuster aufweisen. 82 Prozent weisen ein zufälliges Muster auf. Bei den Maschinentypen mit zufälligen Ausfällen kann eine geplante Wartung nicht automatisch einen Ausfall verhindern. Jedoch werden gute Teile unnötigerweise ausgetauscht und wertvolle Servicezeit von Mitarbeitern gebunden, ohne das primäre Ziel einer verringerten Ausfallzeit zu erreichen.
Zustandsorientierte Instandhaltung
Bei der zustandsorientierten Instandhaltung (auch vordefinierte Instandhaltung genannt) werden zusätzlich zu geplanten Wartungen regelmäßig die Zustände der Maschinen überprüft, um mögliche Fehlerquellen rechtzeitig zu entdecken und auszuräumen. Dies kann durch regelmäßige manuelle Inspektionen oder automatisch durch elektronische IIoT-Sensoren an Maschinen erfolgen, die wichtige Merkmale wie Temperatur, Druck, Vibration, elektrische Spannung oder Strom überwachen. Beim Einsatz von Sensoren definieren Maschinenverantwortliche einen Wert. Eine Wartung ist dann notwendig, wenn ein Sensormesswert den vordefinierten Wert erreicht und dadurch anzeigt, dass an der Maschinen Handlungsbedarf besteht. Die zustandsorientierte Instandhaltung verwendet statische Regeln und setzt voraus, dass Anwender ihre Maschinen exakt kennen, um die Schwellenwerte zu definieren. Falsche Einschätzungen können zu unnötigen Störungen und Fehlalarmen führen. Werden Maschinen zu früh gewartet, entstehen dadurch Mehrkosten.
Vorausschauende Instandhaltung
Die vorausschauende Wartung (auch als Predictive Maintenance bezeichnet) nutzt wie die zustandsorientierte Wartung Sensoren zur Maschinenüberwachung. Dabei verlässt sie sich jedoch nicht auf vordefinierte Schwellenwerte, um ein aktuelles Problem zu erkennen, sondern nutzt moderne Industrie 4.0 Technologien. Diese Lösungen erfassen, sammeln und werten permanent neue und historische Datenmengen aus. Dazu gehören Maschinendaten (z.B. Temperatur, Feuchtigkeit, Geräusche), Daten über den Verarbeitungsprozess, Produktteile und Produktionsumwelt sowie historische Maschinen- und Produktionsdaten. Neue Daten werden mit historischen Daten und Maschinenausfällen korreliert. Mit Hilfe von maschinellem Lernen und Künstlicher Intelligenz lassen sich bestimmte Muster und Trends (z.B. Entwicklung von Temperaturen oder der Stärke von Vibrationen) erkennen und der Zeitpunkt für die notwendige Wartung einer Maschine oder einen Anlagenteils kann darüber definiert werden. Für exakte Vorhersagen ist neben der Datenmenge eine möglichst hohe Datenqualität unerlässlich.
Instandhaltung 4.0 oder Präskriptive Wartung
Die präskriptive Wartung geht im Vergleich zur vorausschauenden Instandhaltung noch einen Schritt weiter und arbeitet intensiv mit Künstlicher Intelligenz (KI). Sie erkennt das Problem nicht nur voraus, sondern unternimmt direkte Schritte zur Lösung. Beispielsweise passt sie Parameter wie Temperatur und Geschwindigkeit automatisch an, um die Produktionsbedingungen optimal zu halten.
Eine fortgeschrittene Instandhaltung 4.0 gibt Auskunft darüber, wie sich verschiedene Betriebsbedingungen und Wartungsschritte auswirken und wann der Maschinenausfall wahrscheinlich eintritt. Mit diesen Informationen lässt sich der Ausfall einer laufenden Maschine mit reduzierter, halber Geschwindigkeit bis zu einer günstig geplanten Ausfallzeit hinauszögern. Sie gibt auch an, welche minimalen Wartungsarbeiten ausreichen, um die Maschine bis zum nächsten geplanten Wartungsintervall in Betrieb zu halten.
Die präskriptive Instandhaltung ermittelt für Manager wertvolle Informationen, damit sie datenbasiert die besten operativen Entscheidungen treffen können. Mit dieser Instandhaltungsstrategie lassen sich beispielsweise die Gesamtkosten eines Produktionsausfalls bei einer sofortigen vollständigen Reparatur ermitteln und mit den Kosten bei Inbetriebnahme der Maschinen mit geringerer Kapazität vergleichen. Für das Management ist das eine wertvolle Grundlage, um die beste operative Entscheidung zu treffen.
Moderne Instandhaltung mit Industrie 4.0
Für alle modernen Instandhaltungsstrategien werden große Mengen neuer und historischer Daten benötigt, um Muster zu identifizieren. Der Übergang zu cloudbasierten Diensten bietet Zugang zu einer leistungsstarken, gemeinsam genutzten netzwerkbasierten Verarbeitung, die diese Analysen auch für mittelständische Produzenten erschwinglich macht.
Unterschiedliche Systeme, Sensoren und Maschinen sind nahtlos mit modernen Industrie 4.0 Lösungen zu integrieren. Dazu müssen alle Daten kontextualisiert und zusammen mit anderen relevanten Informationen gespeichert und aufbereitet werden. Nur dann lässt sich mit moderner Instandhaltung der Maschinenpark überwachen sowie exakte Datenanalysen und Vorhersagen für die Zukunft ermitteln.
Fazit
Moderne Instandhaltungsstrategien bieten auch mittelständischen Betrieben mit ihrem Maschinenpark enorme wettbewerbsentscheidende Vorteile für die Gegenwart und Zukunft. Bei der Wahl der Instandhaltungsstrategie gibt es viele Faktoren wie Umfang und Wartungsintensität des Maschinenparks, Anlagentypen, Laufzeiten, Budget, Ressourcen und die Wahl einer passenden 4.0 Lösung zu berücksichtigen. Entscheidend dabei ist, dass Unternehmen die optimalen Rahmenbedingungen für eine moderne Instandhaltung schaffen und in die Lage kommen, alle Vorteile maximal auszuschöpfen.
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