Maintenance 4.0 geht über die klassische Instandhaltungsoptimierung hinaus.

Ausgabe 01 | 2021

Die goldene Mitte durch Maintenance 4.0

TCW Transfer-Centrum

Der Einsatz der Digitalisierung ermöglicht eine Reduzierung von direkten und indirekten Instandhaltungskosten um 20 bis 30 Prozent. Das Lernen aus Sensor- und Maschinendaten in der Instandhaltung ist heute kein visionärer Wunsch mehr, denn die Algorithmen sind erprobt und die technischen Tools soweit gediehen, dass Data Science heute zu einem anwendbaren Werkzeug in der Instandhaltung geworden ist.

Die Möglichkeiten von digital optimierter Instandhaltung eröffnen neue Ansätze, um Anlagenausfälle zu reduzieren, die Instandhaltungskosten zu senken und die Koordination zwischen Produktion und Instandhaltung zu verbessern. Maintenance 4.0 erlaubt, mithilfe von Condition Monitoring und Predicitive Maintenance, die goldene Mitte zwischen unnötigen präventiven Instandhaltungsmassnahmen und kostspieligen Reparaturen sowie Produktionsausfällen zu finden. Dies ist die Leitlinie für den TCW-Ansatz und die Vorgehensweise für die Einführung von Instandhaltung 4.0.

Die unterschätzte Rolle der Instandhaltung
Versäumnisse in der Instandhaltung können Auswirkungen auf zahlreichen Ebenen haben. Qualität, Folgeschäden, Kundenunzufriedenheit oder Sicherheit sind nur einige von vielen möglichen Auswirkungsfeldern der Instandhaltung.
In vielen Unternehmen bleibt der Reifegrad der Instandhaltung hinter den technischen Möglichkeiten zurück. Ein aktives und wertorientiertes Management von Instandhaltungsprozessen findet immer noch nicht ausreichend in allen Unternehmen statt, obwohl die Methoden zur Mustererkennung ein erhebliches Potenzial bedeuten. Dabei führen instandhaltungsbedingte Produktionsausfälle häufig zu hohen Folgekosten. Nach wie vor unterschätzen Unternehmen den Mehrwert von Instandhaltung 4.0. Vielen Unternehmen fehlt es auch an Maschinendaten und der Expertise diese auszuwerten. Der TCW-Ansatz setzt genau an diesem Punkt an, um Unternehmen über die Einführungshürden einer datenbasierten Instandhaltung zu verhelfen.
Fallbeispiel: Ein multinational tätiger Anlagenbauer, der durch steigenden Kostendruck, sich verschärfenden Wettbewerb und zunehmende Marktkonsolidierung unter Druck geraten war, hat zusammen mit TCW eine standortübergreifende Instandhaltungsstrategie eingeführt. Die Hauptprobleme in der Instandhaltung umfassten:

  • Seit Jahren steigende Instandhaltungskosten,
  • überdurchschnittliche Anlagenausfälle an Problemstandorten,
  • Qualitätsprobleme bei den Endprodukten,
  • fehlende Kooperation zwischen Produktion und Instandhaltung,
  • keine einheitlichen, standortübergreifenden Instandhaltungsprozesse,
  • mangelhafte Gesamtanlagen­effektivität (OEE) sowie
  • keine ausreichende Nutzung von Betriebsdaten für einen KVP.

Die vier Reifegradlevel des Instandhaltungsmanagements
Der Begriff Maintenance 4.0 basiert auf dem Begriff der Industrie 4.0 und der Möglichkeiten mit smarter Produktion und der Entwicklung digitaler Geschäftsmodelle, Auswirkungen auf die gesamte Wertschöpfungskette zu erzeugen. Dabei geht Maintenance 4.0 über die klassische Instandhaltungsoptimierung hinaus. Auf dem Weg zu Maintenance 4.0 durchlaufen Unternehmen typischerweise vier Stufen (Bild 1).
Die Ermittlung des Reifegrads lässt sich dabei über verschiedene Einflussgrössen vornehmen. Die entscheidenden sind dabei Prozesse, Daten, IT-Tools, Mitarbeiter und Messungen. Innerhalb der einzelnen Einflussgrössen entwickeln sich die Instandhaltungsprozesse vom analogen zum digitalen, die Mitarbeiterqualifikation steigt und die Auswertung von Daten rückt mehr und mehr in den Vordergrund. Die meisten Unternehmen befinden sich heute auf dem zweiten Reifegradlevel. Um Unternehmen zukunftsgerecht aufzustellen, sollte es die Ambition jedes Unternehmens sein, mindestens das dritte Reifegradlevel der Instandhaltung zu erreichen, um langfristig wettbewerbsfähig zu bleiben.
Die Erreichung des vierten Reifegradlevels lässt sich bei vielen Unternehmen nur mit viel Aufwand realisieren, da sich ihre Instandhaltung erst auf dem zweiten Level befindet. Für viele Unternehmen ist es bereits ein grosser Erfolg, datengetriebene Instandhaltung zu etablieren, Messungen zu optimieren und klare, einheitliche Instandhaltungsprozesse unternehmensweit einzuführen.
Fallbeispiel: Innerhalb der von TCW durchgeführten Standortaudits zeigte sich, dass der Reifegrad der Instandhaltung grosse Differenzen zwischen den einzelnen Standorten aufwies. Die Erkennung von Best-Practices innerhalb des Unternehmens und die Einführung klarer Instandhaltungsprozesse half dabei den Reifegrad der Problemstandorte zu heben. Auch für die Best-Practice-Standorte bestand jedoch Optimierungspotenzial in Bezug auf die Auswertung von Instandhaltungsmassnahmen, die Erzeugung unnötiger Kosten und die Auswertung von Daten, um einen KVP in der Instandhaltung zu etablieren.

Zwischen unnötigen, präventiven Massnahmen und Reparaturkosten
Standorte, die der Instandhaltung die nötige Priorität verleihen wollen, sehen sich oftmals damit konfrontiert, dass zwar Anlagenstillstände sinken, aber viele präventive Massnahmen auch teilweise unnötige Kosten erzeugen. Fazit: Nur durch einen systematischen und wertorientierten Ansatz, lassen sich die Total-Cost in der Instandhaltung weiter senken (Bild 2).
Fallbeispiel: Ein Standort mit hoher Maschinenstandfestigkeit wies trotzdem sehr hohe Instandhaltungskosten auf. Das Problem bestand darin, dass manche Verschleissteile (zum Beispiel Lager, Ketten oder Schläuche) und Ausfallteile (Elektronik oder bruchgefährdete Teile) zu oft gewechselt wurden, um Ausfällen zuvorzukommen.

Lösung – Industrie 4.0 als Enabler einer optimierten Instandhaltung
Durch eine gezielte Aufnahme und Auswertung von Maschinendaten lassen sich die optimalen Zeitpunkte für die Instandhaltung ermitteln. Dabei geht es zum ­einen um das Dilemma zwischen präventiven Massnahmen und Reparaturen, aber auch um die Integration der Instandhaltung in die Produktionsplanung, denn es gibt mehr und weniger günstige Zeitpunkte für die Instandhaltung. Das Zusammenspiel der verschiedenen Faktoren lässt sich nicht über Erfahrungswerte und Messungen steuern, sondern bedarf prädiktiver Methoden. Genau dies gelingt mit Maintenance 4.0. Je mehr Faktoren Unternehmen in ihrer Instandhaltungs-
strategie berücksichtigen wollen, ­desto mehr setzen sie sich der Komplexität aus. Die Erfahrung von TCW hat gezeigt, dass es keine pauschale Instandhaltungsstrategie gibt, sondern jedes Unternehmen eine massgeschneiderte State of the Art Lösung benötigt. Dennoch lassen sich Strategiebausteine implementieren, die Verbesserungen bringen. Die wenigsten Unternehmen verfügen heute über ein Tracking System bezüglich Ihrer Instandhaltungsmassnahmen, Ausfallzeiten und Kostenarten. Eine Einführung hilft dabei, dass Dilemma zwischen präventiven Massnahmen und Reparaturkosten zu verringern, Instandhaltung in die Produktionsplanung zu integrieren und durch die kontinuierlich wachsende Datenbasis stetige Verbesserungen zu ermöglichen.
Fallbeispiel: TCW sorgte dafür, dass der Instandhaltungsreifegrad an allen Standorten erhöht wurde und Kosten gesenkt wurden. An den Standorten, die übermässig viele präventive Massnahmen ergriffen, half besonders der vermehrte Einsatz sensorbasierter Systeme (und die damit einhergehende Erhöhung der Messpunkte) dabei, Condition Monitoring zu betreiben, um die tatsächliche Notwendigkeit von Instandhaltungsmassnahmen besser zu bewerten zu können. Darüber hinaus wurden die Daten in eine standortübergreifende Datenbank eingepflegt, sodass die Instandhaltungshistorie digital hinterlegt ist. Damit wurde die Grundlage geschaffen, mithilfe von analytischen und prädiktiven Informationssystemen, einen KVP in der Instandhaltung zu etablieren und zunehmend Predictive Maintenance einzusetzen.

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