Instandhaltungsstrategien

Im Jahre 1759 ist das Zeitalter der Industrie angebrochen. Sie war die Erfindung der Dampfmaschine von James Watt verbunden. Von der Fachpresse wird von der industriellen Revolution gesprochen. Von nun an war es möglich mit Hilfe von Maschinen Arbeiten zu erledigen, die eine größere Kraft benötigt haben, und es konnte auch schneller gearbeitet werden.

Dies war auch die Zeit, sich Gedanken um die Instandhaltung zu machen und neue Konzepte zu erfinden. Denn bereits damals war eine Maschine nicht unendlich nutzbar. Sie hatte bewegliche Teile, die einem Verschleiß unterlegen sind. Doch damals machte man sich darüber keine Gedanken, man nutzte das Betriebsmittel einfach so lange bis etwas kaputt ging. Diese Instandhaltungsstrategie nannte man reaktive Instandhaltung. Also man reagierte erst, wenn die Maschine nicht mehr funktioniert hat. So haben sich im Laufe der Zeit viele Instandhaltungskonzepte entwickelt, bei denen von Instandhaltungsstrategien gesprochen wird.

Instandhaltungsstrategien

  • Reaktive Instandhaltungsstrategie / Schadensabhängige Instandhaltungsstrategie
  • Vorbeugende Instandhaltungsstrategie / Präventive Instandhaltungsstrategie
  • Vorausschauende Instandhaltungsstrategie / Predictive Instandhaltungsstrategie

Definition Reaktive Instandhaltung / Schadenabhängige Instandhaltung

Die Reaktive Instandhaltung ist eine Instandhaltungsstrategie, bei der Instandhaltungsmaßnahmen erst durchgeführt werden, wenn etwas defekt ist oder die Maschine stehen bleibt. Es werden nur die Instandsetzungsmaßnahmen durchgeführt die notwendig sind, damit die Maschine wieder funktioniert.

Gerade in der Anfangszeit waren die Maschinen einfacher Natur, weshalb wenig Defekte auftreten konnten. Und es lagen auch keine Erfahrungswerte vor, wann es sinnvoll ist eine Wartung oder Inspektion durchzuführen. Doch diese Instandhaltungsstrategie hatte wenig Aufwand für Instandhaltung, da nur dann etwas getan wird, wenn die Maschine wegen eines Defektes oder Störung stehen bleibt. Doch dies hat natürlich auch entscheidende Nachteile.

Die Maschine ist immer, während des Produktionsprozesses ausgefallen. Also dann, wenn man sie dringend benötigt hat. Auch kam es immer wieder vor, dass nicht nur ein Verschleißteil zerstört wurde, sondern ein Folgeschaden entstanden ist der viel größer war als die eigentliche Ursache. Dies ist der hauptsächliche Grund, warum die Reaktive Instandhaltungsstrategie heute nur ganz selten angewendet wird. Meistens dann nur für einfache und robuste Maschinen.

Definition Vorbeugende Instandhaltung / Präventive Instandhaltung

Bei Die vorbeugende Instandhaltung ist eine Instandhaltungsstrategie, bei der in bestimmten Intervallen Instandhaltungsmaßnahmen durchgeführt werden. Die Intervalle können zeitabhängig, stückzahlabhängig oder nutzungsabhängig (abhängig von der Art der Teile) sein. Sie ist unterteilt in die Bereiche Inspektion, Wartung und Instandsetzung.

Bei der Inspektion werden in definierten Abständen Sichtkontrollen oder einfache Prüfungen durchgeführt um zu überprüfen, ob sich Einstellungen und Verschleiß noch im Toleranzrahmen befinden. Dafür typisch sind, ob Riemen noch gut gespannt sind oder Leitschienen den richtigen Abstand garantieren können, sowie ob Anschläge noch an der richtigen Position stehen. Ebenfalls auch, ob sich irgendwo ein Fett oder Öl Leckage befindet, wo es nichts zu suchen hat, denn hier könnte sich ebenfalls ein Defekt anbahnen. Auch untypische Lauf- oder Produktionsgeräusche sind ein eventuelles Indiz für eventuell kurz bevorstehende Ausfälle. Hierfür ist sehr viel Erfahrung erforderlich, um die richtigen Zeitabstände zu für die vorbeugende Instandhaltung zu definieren.

Unter Wartung versteht man regelmäßige Instandhaltungsmaßnahmen, die sicher stellen sollen, dass die Betriebsmittel ohne Störungen funktioniert. Häufig sind geleistete Betriebsstunden oder produzierte Stückzahlen die Basis dafür. Typisch hierfür ist zum Beispiel ein Ölwechsel oder Reinigungsmaßnahmen oder Schmierung von Lager oder Antriebswellen nach den entsprechenden Betriebsstunden. Häufig gibt es hierfür einen Wartungsplan vom Hersteller. Das Ziel für Wartungen ist, dass die Maschine oder Anlage möglichst lange bei voller Betriebssicherheit für das Personal und die optimale Qualität genutzt werden kann.

Eine Instandsetzung wird dann erforderlich, wenn trotz bester Inspektion und Wartung, doch etwas außer Betrieb gegangen ist. Dann steht die Maschine still, und muss instandgesetzt werden. Dies ist der ungünstigste Fall der vorbeugenden Instandhaltung, weil es dafür keine vorbeugenden Maßnahmen gibt. Zumindest Heute zutage noch nicht. Wie so oft, ist dies ausgerechnet dann der Fall, wenn das Unternehmen dies am wenigsten gebrauchen kann. Dann ist der gesamte Produktionsablauf massiv gestört und Kundentermine in großer Gefahr. Dies ist somit der Worst Case aller Instandhaltungsmaßnahmen, da er immer ungeplant eintritt und hierdurch meist große Kosten verursacht.

Die vorbeugende Instandhaltung ist die zur Zeit am weitesten verbreitete Instandhaltungsstrategie. Sie hat sich über lange Jahre auch gut bewährt, obwohl sie noch viele Schwachpunkte hat. Ist also die vorbeugende Instandhaltung das Maß der Dinge, besser geht es nicht?

Bis vor kurzem galt diese Devise noch, aber Technik bleibt ja nicht stehen. Besonders gilt dies im Bereich der Software für die künstliche Intelligenz. Hierdurch werden Türen geöffnet, die bisher fest verschlossen waren. Eine neue Instandhaltungsstrategie war geboren. Die vorausschauende Instandhaltung wird in den nächsten Jahren die vorbeugende Instandhaltungsstrategie definitiv ablösen. Doch was macht die vorausschauende Instandhaltung denn so besonders?

Definition vorausschauende Instandhaltung

Bei der vorrauschauenden Instandhaltung (engl. Predictive Maintenance) werden die Maschinendaten ständig und in Echtzeit in einer Datenbank gespeichert. Eine KI-Software, die spezielle Algorithmen für diesen Anwendungsfall implementiert, überwacht die Daten somit fortlaufend. Aus der Vergangenheit ist der Software bekannt, wie die Daten im Istzustand sein sollten. Beginnt nun eine Komponente oder auch mehrere Datensätze von diesem Ist-Zustand ab zu weichen, so bekommt die Instandhaltungsabteilung eine Meldung hierüber. Nun kann die Instandhaltung überprüfen, warum sich die Daten so verändert haben und bei Bedarf Maßnahmen treffen.

Die Vorteile dieser Instandhaltungsstrategie sind, dass man bereits bevor etwas ausfällt die Information erhält, wo sich ein Ausfall anbahnt und in absehbarer Zeit zu erwarten ist. So kann man das erforderliche Ersatzteil bestellen und eine geplante Instandhaltungsmaßnahme durchführen. Dieses dann am besten, wenn die Maschine nicht genutzt oder gebraucht wird. Der mathematisch maximal möglichen Kapazität der Maschine, kommt man so immer näher und optimiert seine Produktionskapazitäten somit erheblich. Auch werden die Verschleißteile bis nahe der Verschleißgrenze genutzt und so weitere Kosten eingespart. Es werden auch in großen Umfange Folgenkosten eingespart, weil das Bauteil, was in kürze kaputt gehen wird, eben vor dem Totalausfall getauscht werden kann und so keine weiteren Bauteile in Mitleidenschaft gezogen werden, wie dies noch bei der reaktiven Instandhaltung der Fall war.

Voraussetzung für die Instandhaltungsstrategie ist, dass die Maschinen vernetzt sind, also alle Maschinen ihre Daten zur Speicherung in der Datenbank bereitstellen. In der Regel wird dies mit einem OPC UA Protokoll durchgeführt. Neuere Maschinen haben in der Regel bereits eine solche Steuerung, die es ermöglicht die Schnittstelle als OPC UA (als Server, wenn Daten gesendet werden und als Client wenn Daten empfangen werden) zu konfigurieren und somit die Daten für die Datenbank zur Verfügung zu stellen. Bei älteren Maschinen müssen eventuell Sensoren nachgerüstet werden, die dann mit Hilfe eines Gateways in das Format OPC UA umgewandelt werden und so auch als Daten in die Datenbank gelangen. Auch die Transparenz über die Schwachstellen der Maschinen wird immer besser. So können Maßnahmen ergriffen werden, die die Zuverlässigkeit deutlich steigern und damit Produktionseffizienz deutlich verbessern.

Fazit zu den Instandhaltungsstrategien

Die Reaktive Instandhaltungsstrategie findet schon lange nur noch ganz wenig Anwendung. Sie wird nur bei einfachsten Maschinen mit hoher Zuverlässigkeit angewendet. Wenn sie also nur ganz selten ausfällt und kaum Folgekosten, für die in Mitleidenschaft von anderen Bauteilen, entstehen können.

Die vorbeugende Instandhaltungsstrategie ist die Heute am weitesten verbreitete Strategie, die sich über Jahrzehnte gut bewährt hat und bei vielen produzierenden Unternehmen in Deutschland Österreich und der Schweiz angewendet wird. Sie wird auch noch eine gewisse Zeit die vorrangige Instandhaltungsstrategie bleiben.

Die vorausschauende Instandhaltungsstrategie ist jedoch klar auf dem Vormarsch und wird sich immer mehr durchsetzen. Bei großen Konzernen ist sie bereits heute der defacto Standard, da diese meist das Kapital für aufwändige Investitionen haben und die zahlreichen Einsparungen sich mittel- bis langfristig amortisieren. Ebenfalls wird die Predictive Maintenance auch für kleine und mittlere Unternehmen immer wichtiger, da diese sonst an ihrer Wettbewerbsfähigkeit Einbußen hin nehmen müssen und so auch Marktanteile verlieren können. Die schnellen Entwicklungen im Bereich der künstlichen Intelligenz und Machine Learning sowie immer rechenstärkere Hardware treiben das Thema vorausschauende Instandhaltung auch in den deutschen Mittelstand.

Ein großer Faktor für die Einführung ist, dass für die Vernetzung der Maschinen und den Unterhalt der Datenbank Kosten entstehen. Doch könnend dann auch die Daten für Weitere KI-Anwendungen wie zum Beispiel ein MES (Manufacturing Execution System) verwendet werden, was die Fertigungsteuerung auf ein neues Level für das Unternehmen hebt. Was sich auf die Wettbewerbsfähigkeit enorm positiv auswirkt. Mit der Auswertung für die OEE (Overall Equipment Effectiveness) ist es für die Unternehmen ganz leicht, den Verfügbarkeitsfaktor zu bestimmen, denn alle Daten sind bereits in der Datenbank vorhanden. Wenn noch eine Verbindung zum ERP-System hergestellt wird, bekommen wir auch die Vorgabe- oder Planzeiten und damit wiederum kann der Leistungsfaktor errechnet werden. Also nur noch die Qualität einbeziehen, und die OEE-Kennzahl ist fertig.

Wie einfach oder auch schwierig das Predictive Maintenance für dein Unternehmen realisierbar ist, klären wir gerne in einem individuellen und unverbindlichen Gespräch. Sprich uns gerne über das Kontaktformular an.


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