Wartung 4.0: Wie die Digitalisierung die Instandhaltung vereinfachen wird.

Warum Instandhaltungsmanagement so wichtig ist

Wachsender Kostendruck zwingt viele Unternehmen dazu, nach neuen Wegen zur Effizienzsteigerung zu suchen, jedoch ist das Potenzial vieler Einspar- und Rationalisierungsansätze weitestgehend ausgeschöpft. Immer mehr Unternehmen erkennen daher die Instandhaltung als echten Wertschöpfungsfaktor und sprechen in diesem Zusammenhang von „Maintenance 4.0“ oder auch „Wartung 4.0“. Denn die Vermeidung von ungeplanten Produktionsausfällen durch die Früherkennung von Verschleißerscheinungen und Defekten birgt ein enormes Einsparpotenzial. Hier bietet die Industrie 4.0 vielfältige Möglichkeiten, die die Instandhaltung der Zukunft radikal verändern werden. In diesem Artikel erfahren Sie mehr!

Anlagen unterliegen einem ständigen Verschleiß – und davon sind nicht nur die beweglichen Teile bedroht: Auch bei geringer oder keiner Nutzung kann die technische Funktionstüchtigkeit einer Anlage erheblich eingeschränkt werden. Eisenhaltige Komponenten können Rost ansetzen, Kunststoff- oder Gummidichtungen können porös werden oder die Viskosität eingesetzter Öle kann nachlassen. Ein vernachlässigtes Instandhaltungsmanagement kann somit erhebliche, negative Auswirkungen auf das Qualitätsniveau der Produktion sowie komplette Unternehmensprozesse haben. 

Im schlimmsten Fall führt ein unentdeckter Fehler oder Schaden dazu, dass eine komplette Anlage ausfällt, und der gesamte Produktionsprozess zum Erliegen kommt. Aber auch die Folgeschäden einer vernachlässigten Instandhaltung sind nicht zu unterschätzen: So kann schon das Versagen eines einzigen Teils, beispielsweise durch einen Materialfehler, später zu folgeschweren Schäden führen. Die Instandhaltung wird damit zum entscheidenden Erfolgsfaktor für viele Unternehmen.

Die Bedeutung des Instandhaltungsmanagements hat zugenommen

Instandhaltung hat im Laufe der letzten Jahre immer mehr an Bedeutung gewonnen. Das liegt vor allem am stetig wachsenden globalen Wettbewerbsdruck. Dieser führt dazu, dass die Bedeutung der Overall Equipment Effectiveness (OEE), also der Gesamtanlageneffektivität – eine Kennzahl zur Betrachtung der Anlagenproduktivität – zugenommen hat. Möglichst hohe Verfügbarkeit und Ressourceneffizienz bilden hier die entscheidenden Kennzahlen.

Verbesserte Instandhaltungsstrategien haben vor allem zum Ziel, Laufzeiten zu verlängern, Stillstandzeiten zu verkürzen und ungeplante Ausfälle zu verhindern – mit anderen Worten: die Verfügbarkeit einer Anlage zu maximieren. 

Die technische Komplexität von Anlagen ist in den letzten Jahrzehnten rasant gestiegen, da Fertigungssysteme inzwischen häufig eng miteinander verknüpft sind und Sicherheitsbestände oftmals vermieden werden. Die Störung eines Teilprozesses kann hier schnell zu Ausfällen ganzer Prozessketten führen und damit schwere wirtschaftliche Folgen nach sich ziehen. Damit rückt die Instandhaltung perspektivisch immer enger an die Fertigungs- und Ressourcenplanung und stellt einen erfolgsentscheidenden Faktor dar. 

Hier kann insbesondere der Einsatz digitaler Lösungen hilfreich sein: Auf Basis der Zustandsdaten einer Maschine können sich anbahnende Schäden bereits im Voraus erkannt und frühzeitig Instandhaltungsmaßnahmen eingeleitet werden. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, sowohl Instandhaltungskosten zu verringern und Ausfallkosten weitestgehend zu vermeiden.

Instandhaltung früher und heute

Ebenso wie sich die Industriegeschichte in verschiedene Generationen unterteilen lässt (Industrie 1.0 bis Industrie 4.0), kann auch die Instandhaltung in verschiedene Generationen unterteilt werden. Generell unterscheidet man zwischen den verschiedenen Instandhaltungsstrategien:

• Instandhaltung 1.0, bis ca. 1960: reaktive Instandhaltung, Reparatur nach Anlagenausfall, auch „Breakdown Maintenance“ genannt.
• Instandhaltung 2.0, bis ca. 1980: vorbeugende, zeitabhängige Instandhaltung. Verfügbarkeit, Lebensdauer und niedrigere Kosten rücken in den Fokus.
• Instandhaltung 3.0, bis ca. 2015: zustandsorientierte Instandhaltung durch manuelle Maßnahmen. Hier standen neben den Aspekten der Instandhaltung 2.0 weitere Punkte im Vordergrund: gleichbleibende bzw. bessere Produktqualität, größere Anlagen- und Umweltsicherheit sowie höhere Rentabilität.
• Instandhaltung 4.0, ab ca. 2015: Zustandsorientierte Instandhaltung durch permanente digitale Überwachung, Condition Monitoring, etc. 

Heute ist Maintenance 4.0 ein wichtiger Teil innerhalb der Wertschöpfungskette einer Smart Factory. So dient die Instandhaltung der Sicherstellung von Stabilität, Funktionalität und Integrität der hochkomplexen 4.0-Systeme. Sensoren und cyberphysische Systeme sowie das IoT (Internet of Things) nehmen dabei zentrale Rollen ein.

Smarte Sensorik und digitale Zwillinge

Im Zeitalter der Instandhaltung 4.0 sind Maschinen „intelligent“ geworden: sie zeigen Trends auf und weisen selbstständig auf mögliche Störungen oder Komponentenausfälle hin. Möglich wird dies durch smarte Sensor-Technologien an einzelnen Komponenten oder ganzen Anlagen, die kontinuierlich Daten (z. B. Temperatur, Druck, Ströme oder Schwingungen) zum Zustand der Maschine sammeln. Mithilfe dieser gesammelten Daten sowie aller weiteren bekannten Objekt-Informationen lassen sich digitale Zwillinge (Digital Twins) erstellen: digitale 1:1-Abbilder des realen Objekts. Diese digitalen Zwillinge erlauben die Durchführung von komplexen Analysen und Simulationen und bilden damit eine Basis für Industrie 4.0.

Dokumentiert werden diese gesammelten Daten als Teil von digitalen „Anlagenlebenslaufakten“. In solchen umfassenden digitalen Akten finden die Daten aller innerhalb einer Anlage verbauten Komponenten Eingang. Sie dienen insbesondere der lückenlosen Dokumentation des Lebenszyklus einer Anlage und somit als lebendiger Wissensschatz und Grundlage für die Arbeit daran, für Arbeitsentscheidungen, für den Nachweis von Tätigkeiten sowie als Basis zur Kommunikation. Häufig stammen die Daten allerdings von unterschiedlichen Herstellern – daher sind hier universelle Schnittstellen notwendig, um die zur Verfügung stehenden Daten sauber zusammenführen und konsolidieren zu können. 

Anhand der von der digitalen Lebenslaufakte gelieferten Daten lassen sich beispielsweise Wartungseinsätze genauer planen und in verschiedenen Bereichen der Anlage konsolidieren. Die Akte weist nicht nur alle erfolgten Service-Einsätze, sondern auch Modifikationen einer Anlage nach, was insbesondere im Ersatzteilmanagement von immenser Bedeutung ist. Auch lassen sich digitale Überwachungseinheiten so einrichten, dass im Falle einer Abweichung zum Normalbetrieb, automatisch eine Push-Nachricht an den Betreiber gesendet wird. Diese wird wiederum in der Lebenslaufakte hinterlegt und kann jederzeit bearbeitet bzw. aufgerufen werden. Das Instandhaltungs-Team hat so den Zustand seiner Anlage jederzeit im Blick und weiß genau, ob sich eine Störung anbahnt und gegebenenfalls eine Wartung notwendig ist. Mit diesen Informationen ist das Team in der Lage, Ersatzteile rechtzeitig zu bestellen und Services effizient zu koordinieren. So können im Vorhinein Tätigkeiten erledigt werden, die eine möglichst kurzen Anlagenstillstand gewährleisten.

Somit kann festgehalten werden, dass vorausschauende Instandhaltung künftig immer relevanter für eine wettbewerbsfähige Produktion wird. Laut einer aktuellen Studie* des Weltwirtschaftsforums und des Beratungsunternehmens Accenture könnten bei geplanten gegenüber ungeplanten Reparaturen 12 % und bei den Wartungskosten fast 30 % der Kosten eingespart werden. Darüber hinaus kann der Anteil ungeplanter Stillstände laut Studie um bis zu 70 % zurückgehen. Eine weitere Studie* von Roland Berger zeigt zudem, dass durch vorausschauende Instandhaltung nur noch 15 % der Zeit mit Wartungen verbracht wird, bei „reaktiver“ Instandhaltung sei dies 40 % der Zeit.

Die Hauptvorteile von Maintenance 4.0 im Überblick:

• Noch tieferes Prozessverständnis durch Transparenz der Anlage
• Verbesserung der Wirtschaftlichkeit durch verringerte Stillstandzeiten und die Vermeidung ungeplanter Ausfälle 
• Konsolidierte und planbare Wartungen durch die permanente Auswertung der erfassten Daten (Predictive Maintenance)
• Steigerung der Maschineneffizienz durch das Aufzeigen von Verbesserungspotenzialen.

Wie sich dank Maintenance 4.0 Instandhaltung radikal vereinfachen lässt

Der Einsatz von smarter Sensorik und IoT-Technologien eröffnet ganz neue Möglichkeiten zur Steigerung der OEE – dank Wartung 4.0. Denn die intelligenten Maschinen melden sich quasi von selbst, wenn sie Abweichungen vom Normalbetrieb feststellen. Der Einsatz der neuen Technologien ist vor allem dort empfehlenswert, wo große und teure Maschinen rund um die Uhr laufen, und wo unvorhergesehene Ausfälle schwerwiegende Folgen haben. Jedoch lohnt sich aufgrund der geringen Investitionskosten auch die Digitalisierung weniger komplexer Anlagen.

Sie haben noch Fragen? Sprechen Sie uns gerne an: KSB verfügt über eine weitreichende Expertise in der Digitalisierung von Anlagenkomponenten und macht auch Ihr Unternehmen fit für die Wartung 4.0!

*https://digital.oup-fluidtechnik.de/o-p-fluidtechnik-4-2016/56531515/18

https://www.industry-of-things.de/amp/wartung-40-senkt-kosten-a-541428/

https://www.yumpu.com/de/document/read/62212195/industrieanzeiger-1118 (Seite 46/47)