Instandhaltung: Von der korrigierenden zur autonomen Instandhaltung 4.0

Maschinen und Produktionsanlagen werden immer komplexer. Daher befinden sich auch die Formen der Instandhaltung in einem ständigen Wandel.

Ausgewählte AR-Brillen können auch in Ex Zonen benutzt werden

Während bis in die 1970er hinein noch die manuelle und reaktive Instandhaltung in allen wirtschaftlichen Bereichen dominierte, verbreiteten sich durch günstiger werdende Technik erst präventive und dann vorausschauende Instandhaltungskonzepte in allen Branchen.

Mit der Durchsetzung von Augmented Reality Lösungen kündigt sich eine neue Veränderung im gewerblichen und industriellen Instandhaltungsmanagement an.

Was bedeutet Instandhaltung: Definition nach DIN Norm

Instandhaltung ist in Europa zurzeit noch in zwei verschiedenen Normen (DIN EN 13306 und DIN 31051) definiert und bezeichnet die Gesamtheit aller technischen und administrativen Maßnahmen, die dem Erhalt oder Wiederherstellung des Zustands eines Objekts während seines Lebenszyklus dient. Eine Anlage ist ein Objekt, das einen potenziellen oder tatsächlichen Wert für das Unternehmen darstellt. Das umfasst einerseits Maschinen und Fertigungsanlagen, aber auch elektrische Anlagen, Bauelemente, Gebäude oder die Infrastruktur eines Unternehmens. Ziele der Instandhaltung sind die Verfügbarkeit eines Objekts zu gewährleisten, und zwar über den größtmöglichen Zeitraum. Dieses Ziel eint die Instandhaltung in der Industrie und in der Fertigung, sowie die Instandhaltung in der Logistik und im Gebäudemanagement.

Instandhaltung in der Industrie

Die Instandhaltung ist also überall dort wichtig, wo Objekte genutzt werden, um Wert für eine Organisation zu schaffen. Die Industrie hat dabei allerdings den Hauptbedarf. Instandhaltung in der Industrie ist ein Schlüsselbestandteil einer wirtschaftlichen Produktion, weil die Kosten für ebendiese einen wesentlichen Anteil der gesamten Produktionskosten ausmacht. 

Im Laufe der Zeit haben sich in der Industrie verschiedene Instandhaltungskonzepte etabliert. Grundsätzlich lassen sich drei Arten unterscheiden.

  1. Korrigierende Instandhaltung
  2. Präventive Instandhaltung
  3. Vorausschauende Instandhaltung

Reparieren, wenn etwas kaputtgeht: Korrigierende Instandhaltung

Die korrigierende Instandhaltung (corrective maintenance) ist die älteste Form der Instandhaltung wie sie schon seit Beginn der Industrialisierung durchgeführt wird. Geht eine Anlage kaputt, bzw. tritt eine Störung auf, dann wird sie repariert. 

Bei einer aufgeschoben korrigierenden Wartung existiert ein Wartungsplan, bei der sofortigen korrigierenden Instandhaltung wird sofort repariert. Ungeplante Korrekturen sind in der Regel teuer, weil Sie zu ungeplanten Anlagenstopps führen, wodurch die Anlagenproduktivität und damit die Wirtschaftlichkeit der Anlage sinkt. Mit immer komplexer werdenden Produktionslinien vergrößert sich dieses Problem, weil viele Anlagen zusammenarbeiten, die wie Zahnräder ineinandergreifen. Fällt eine Anlage aus, betrifft das häufig die ganze oder große Teile der Produktionslinie.

Vorteile der korrektiven Instandhaltung

  • Kaum Initialkosten
  • Geringer Planungsaufwand

Probleme der korrigierenden Instandhaltung

  • Ungeplante Stopps wahrscheinlich
  • Lebenszyklus der Anlage sinkt
  • Langfristige Kosten steigen unter Umständen enorm

Reparieren, bevor etwas kaputtgeht: Was ist vorbeugende Instandhaltung?

Bei der präventiven Instandhaltung (preventive maintenance) wird die Instandhaltung durchgeführt, bevor es zu Anlagefehlern- oder Ausfällen kommt. Damit soll die Ausfallwahrscheinlichkeit verringert werden. Für eine erfolgreiche präventive Instandhaltung bedarf es historischer Daten zu der Maschine, um die ungefähre Ausfallzeit zu ermitteln. Diese Zeit bezeichnet man als Mean Time Between Failures. 

Weil die Daten schnell komplex werden, kommt bei der vorbeugenden Instandhaltung meistens ein Instandshaltungsmanagementsystem zum Einsatz. Diese helfen, die nötigen Daten zu sammeln, zu bewerten und zu visualisieren.

Für einige Anlagen liefern die Hersteller selbst entsprechende Programme, die eine Mean Time To Failure ermitteln und den Betreiber der Anlage über die notwendige Instandhaltung informieren. Diese Form der Instandhaltung heißt prospektive Instandhaltung. 

Die präventive und prospektive Instandhaltung basiert alleine auf statistischen Daten und nicht auf dem tatsächlichen Zustand der Anlage. Ungeplante Stopps sind durch diese Instandhaltungen also nicht gänzlich auszuschließen. 

Vorteile der präventiven Instandhaltung

  • Mehr Sicherheit durch weniger ungeplante Stopps
  • Bessere Planbarkeit der Kosten fĂĽr Wartung und Instandhaltung
  • Längerer Lebenszyklus im Vergleich zur korrigierenden Instandhaltung

 

Probleme der präventiven Instandhaltung

  • Unnötige Instandhaltungszyklen sind wahrscheinlich
  • Auch durch präventive MaĂźnahmen sind Störungen nicht ausgeschlossen
  • Hohe Initialkosten fĂĽr Anschaffung der nötigen Technologie
  • höherer personeller Aufwand

Wissen, wann etwas kaputtgeht: vorausschauende Instandhaltung

Die vorausschauende Instandhaltung (predicitive maintenance) schließt an die Entwicklung zur zustandsbasierten Instandhaltung an. Durch die stark gesunkenen Kosten von IIot-Sensoren, einem wachsenden Markt für verschiedene Lösungen und der Verbesserung von KI in der Smart Factory hat sich mit der vorausschauenden Instandhaltung eine eigene Form der Instandhaltung etabliert.

Anstatt anhand eines festgelegten Zeitrahmens oder der Nutzungshäufigkeit zu bestimmen, wann eine Wartung erforderlich ist, nutzt die vorausschauende Instandhaltung Daten, um zu interpolieren, wann die Maschine vermutlich kaputtgeht. Bei dieser zustandsorientierten Instandhaltung wird also der tatsächliche Anlagenzustand zur Grundlage für den Instandhaltungsplan. Dazu müssen die Maschinen über Sensoren verfügen, die die nötigen Daten erfassen.

Der Erfolg dieses Ansatzes hängt einerseits von guter und günstiger Messtechnologie aber auch von modernen Maschine-Learning-Lösungen ab, die in der Lage sind die Daten zufriedenstellend zu interpretieren. Hier kommt unter anderem professionelle Instandhaltungssoftware zum Einsatz. 

Durch diese Art der Ăśberwachung kann die Wartung bei Bedarf durchgefĂĽhrt werden, um ein bestimmtes Problem zu beheben und den Ausfall einer Anlage zu verhindern. Da eine Wartung nur dann erforderlich ist, wenn ein Ausfall unmittelbar bevorsteht, ist eine vorausschauende Wartung oft kostengĂĽnstiger als eine vorbeugende Wartung.

Außerdem wird durch prädiktive Instandhaltung eine bessere Planbarkeit erreicht, die ungeplante Stopps reduziert und damit auch die Kosten senkt. Auch Wartungsaufgaben sind oft günstiger als bei reaktiver Wartung, da Probleme angegangen werden, bevor es zu einem kompletten Ausfall der Anlage kommt.

Die vorausschauende Instandhaltung erfordert allerdings eine hohe Erstinvestition, um die nötigen Geräte für die Aufzeichnung der Daten zu beschaffen. Für die Bedienung der Technologie wird zudem qualifiziertes Personal benötigt, dass in der Lage ist mit den Geräten umzugehen und die Daten zu interpretieren. Techniker müssen sowohl die Anlage als auch das Überwachungssystem verstehen. Dies kann eine Schulung des Personals oder die Einstellung neuer Mitarbeiter erfordern.

Vorteile der vorausschauenden Instandhaltung

  • geringere Komplexität durch Automatisierung
  • höhere AnlagenverfĂĽgbarkeit
  • Bessere Planbarkeit und somit höhere Wirtschaftlichkeit der Anlage

Probleme der vorausschauenden Instandhaltung

  • gerade zu Beginn höhere Investitionskosten
  • höherer Bedarf an besser ausgebildeten Personal

Höhere Anlagenverfügbarkeit durch Mobile Instandhaltung

Mit dem fortschreiten der Digitalisierung in der Industrie gewinnen mobile Instandhaltungslösungen an Bedeutung. Über ein Smartphone, Tablet oder Notebook können Techniker jederzeit auf alle Daten im ERP und dem CRM zugreifen und sich so einen genauen Überblick über den Anlagenzustand verschaffen. Dadurch spart der Techniker Zeit, kann schneller eingreifen und die Anlagenverfügbarkeit steigt.

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Die mobile Instandhaltung ergänzt heute die präventive und die vorausschauende Instandhaltung und wird insbesondere durch die Verbreitung von AR-Lösungen zu einem wichtigen Bestandteil eines effektiven Instandhaltungskonzepts für die Industrie.

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