TRENDS IM ERSATZTEILMANAGEMENT

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1 TRENDS IM ERSATZTEILMANAGEMENT Welche Entwicklungen im Ersatzteilmanagement sind mit der zunehmenden Vernetzung und Informationsverfügbarkeit der Industrie 4.0 zu erwarten? Björn Schweiger Fraunhofer Seite 1

2 Herzlich Willkommen Björn Schweiger, 30 Jahre, Dipl.-Wirt. Ing. (FH) M.Sc., Wissenschaftlicher Mitarbeiter seit 2008 Fraunhofer Seite 2

3 Agenda Das Fraunhofer IML Neue Technologien Stammdaten Pooling-Modelle Lebenszyklusbetrachtung Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck Fazit fotolia.com # Fraunhofer Seite 3

4 Forschen für die Praxis Die Fraunhofer-Gesellschaft Standorte in Deutschland Itzehoe Rostock 67 Institute und selbstständige Forschungseinrichtungen Mehr als Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Forschungsvolumen: Über 2 Milliarden Euro Rund zwei Drittel erwirtschaftet Fraunhofer aus Aufträgen der Industrie und öffentlich finanzierten Forschungsprojekten Rund ein Drittel Grundfinanzierung Internationale Niederlassungen: Kontakt zu den wichtigsten Wissenschafts- und Wirtschaftsräumen Sulzbach St. Ingbert Saarbrücken Darmstadt Mannheim Karlsruhe Ettlingen Freiburg Kandern Efringen-Kirchen Bremerhaven Oldenburg Kaiserslautern Frankfurt Pfinztal Bremen Alzenau Würzburg Stuttgart Hamburg Hannover Wertheim/ Bronnbach Lübeck Braunschweig Augsburg Weßling Bayreuth Erlangen, Nürnberg, Fürth Regensburg Freising München, Garching Holzkirchen Potsdam- Golm Prien Straubing Berlin Teltow Wildau Münster Magdeburg Lemgo Gelsenkirchen Goslar Cottbus Dortmund Oberhausen Paderborn Halle Göttingen Schkopau Duisburg Leipzig Kassel Dresden, Moritzburg Leuna Köln Schmallenberg Erfurt Jena Freiberg Euskirchen Bonn, Sankt Augustin Zittau Hermsdorf Chemnitz Aachen Ilmenau Wachtberg Remagen Sulzbach-Rosenberg Institut/selbständige Einrichtung sonstiger Standort Zentrale Fraunhofer Seite 4

5 DAS FRAUNHOFER IML Weltweit größte Logistikforschungseinrichtung Gegründet 1981 Ca. 500 Mitarbeiter/-innen 24 Mio. Umsatz, davon 50% aus Projekten mit Industrie, Handel und DL Fraunhofer Seite 5

6 Das Fraunhofer IML Portfolio in Beratungs- und Forschungskompetenzen (Beispiele) Hardware Software Prozesse Zellulare Transportsysteme Logistics Mall Fraunhofer IML Schwarmintelligenz in der Logistik Cloud Computing für die Logistik Operational Excellence für kontinuierliche Verbesserung Fraunhofer Seite 6

7 Das Fraunhofer IML RackRacer Flexibles Bediengerät für Behälterlager Fraunhofer Seite 7

8 Das Fraunhofer IML InBin Der intelligente Behälter Fraunhofer Seite 8

9 Das Fraunhofer IML Der Coaster Mensch-Maschine-Schnittstelle Fraunhofer Seite 9

10 Das Fraunhofer IML Die Abteilung Anlagen- und Servicemanagement Ganzheitliche Lösung des Fraunhofer IML Total Productive Management Ersatzteilmanagement Instandhaltungsmanagement Servicemangement Prozessorientierte kontinuierliche Verbesserung Einrichtung von Arbeitsgruppen Kennzahlen Rüstworkshops Grundinspektionen Strategische Ausrichtung der Instandhaltung Technologische Unterstützung der Instandhaltung Condition Monitoring Auswahl für Verfahren und Anbieter Aufnahme von Ersatzteilbeständen Einführung neuer Strategien Optimierung der Bestände Software-Tools Zertifizierung Lagerplanung Optimierung der Instandhaltungsorganisation Dienstleistungsanalyse und Konzeption Produktbegleitende Mehrwertdienste Outsourcing Kooperation After-Sales Service Versuchsfeld Condition Monitoring Fraunhofer Seite 10

11 Agenda Das Fraunhofer IML Neue Technologien Stammdaten Pooling-Modelle Lebenszyklusbetrachtung Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck Fazit fotolia.com # Fraunhofer Seite 12

12 Neue Technologien Spannungsfeld in der Produktion von heute Durchlaufzeit Flexibilität Anlagenverfügbarkeit Bestandsreduzierung Beherrschung der Komplexität Die Parameter stehen in einem ausgeglichenen Verhältnis zueinander. Fraunhofer Seite 13

13 Neue Technologien Industrie 4.0 Spindel Hydraulik RFID Getriebe Motor Steuerun gs-system Druckluft»Autonome Produkte und Anlagen steuern im Zuge einer dezentralen Selbstorganisation, Selbstoptimierung und Selbstdiagnose aktiv ganze Wertschöpfungsnetzwerke in nahezu Echtzeit.«Fraunhofer Seite 14

14 Neue Technologien Industrie 4.0 Durchlaufzeit Anlagenverfügbarkeit Reaktionsfähigkeit Bestandsreduzierung Beherrschung der Komplexität»Autonome Produkte und Anlagen steuern im Zuge einer dezentralen Selbstorganisation, Selbstoptimierung und Selbstdiagnose aktiv ganze Wertschöpfungsnetzwerke in nahezu Echtzeit.«Fraunhofer Seite 15

15 Neue Technologien Konzernweites Ersatzteilmanagement und Industrie 4.0 Schlagworte von Industrie 4.0 Fokus Ersatzteilmanagement Beherrschung komplexer Systeme Cloud Computing Reale und virtuelle Welt verschmelzen Horizontale Integration über Wertschöpfungsnetzwerke Standardisierung, Referenzarchitektur Internet der Dinge, Intelligentes Instandhaltungsmanagement Ressourceneffizienz Entwickeln von Prozessen für konzernweite Zusammenarbeit Konzernweit harmonisierte Stammdaten auf einem zentralen Server Zusammenfassen der konzernweiten Bestände in einem virtuellen Lager Ersatzteil- und Wissensmanagement sowie Kommunikation zwischen den Werken Standardisierung und Klassifizierung der Ersatzteile mittels Konzernweite Bestandstransparenz und gemeinsame Bestandsplanung (Risikomangement) Reduzierung der konzernweiten Ersatzteilbestände bei gleicher Verfügbarkeit Fraunhofer Seite 16

16 Neue Technologien Smart Maintenance Condition Monitoring Fernwartung Mobile Devices Global standardisierte Software Cloud Fraunhofer Seite 17

17 Neue Technologien Smart Maintenance Augmented Reality Intelligente Behälter Digitale Dokumentation 3D-Druck von Ersatzteilen Fraunhofer Seite 18

18 Neue Technologien ipod-touch im Lager Die Idee: Mobile Terminals handlicher machen Einfaches, intuitives Bedienkonzept Drahtlose Kommunikation ohne Middleware Anbindung an SAP Nutzung von alltäglichen Gebrauchsgegenständen für industrielle Zwecke zur Kosteneinsparung Apps als Grundlage erweiterbarer und individueller Funktionalität Fraunhofer Seite 19

19 Neue Technologien Eigenschaften und Anwendung Eigenschaften Gewicht Batterielaufzeit Ladezeit 0,28kg 10h 4h Funktionsumfang des Scanners wie bei konventionellem Handheld aber ergonomisch günstiger Zusätzliches Auslesen von anderen Codetypen über integrierte Kamerafunktion Instandhalter / Lagermitarbeiter haben beide Hände zur Verfügung Scannerintegration ist optional größerer Funktionsumfang durch Kamera und Software gegenüber Handheld (Einsatz in Instandhaltung und Ersatzteilmanagement) Temperaturbereich -20 C bis 35 C Lesefähigkeit 1D- und 2D-Barcodes Fraunhofer Seite 20

20 Neue Technologien Fazit aus dem Projektbeispiel Eine Lösung mit ipod-touch bietet eine variable und bedienerfreundlich Anwendung Die Sicherheit der Bestände steigt durch die Einführung neuer Technologien Mit standardisierten Apps oder App- Generatoren sinken die Anschaffungskosten für eine mobile Lösung Berücksichtigt man die Reduzierung der Ausfallkosten an den Anlagen kann eine Optimierungsmaßnahme eine akzeptable Amortisationszeit erreichen Operative Prozesse werden vereinfacht, verkürzt oder eliminiert Fraunhofer Seite 21

21 Agenda Das Fraunhofer IML Neue Technologien Stammdaten Pooling-Modelle Lebenszyklusbetrachtung Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck Fazit fotolia.com # Fraunhofer Seite 22

22 Stammdaten Potentiale eines konzernweiten Ersatzteilmanagements mit harmonisierten Stammdaten Transparentes konzernweites Ersatzteilmanagement mit SAP Stammdatenharmonisierung und -erfassung Bündelung der Einkaufsvolumina Standardisierung der zukünftigen Anlagenkomponenten Bestandsreduzierung Kostenreduzierung in der Beschaffung Reduzierung der Artikel-Nr. Nachhaltige Bestandsoptimierung bei mindestens gleicher Ersatzteilverfügbarkeit Fraunhofer Seite 23

23 Stammdaten Globale Stammdatenharmonisierung Voraussetzung globaler Stammdaten-Server Für die globale Harmonisierung der Stammdaten ist ein zentraler, systemunabhängiger Stammdatenserver erforderlich. Dieser ist systemunabhängig. verwaltet die Stammdaten. stellt die Stammdaten den lokalen Systemen zur Verfügung..ermöglicht ein werksübergreifendes Suchen von Ersatzteilen. zentraler Stammdaten- Server M M Fraunhofer Seite 24

24 Stammdaten Ersatzteile aufnehmen zur Reduzierung von Gleichteilen Produkte und Dienstleistungen lassen sich der vierstufigen, numerischen Klassenstruktur von zuordnen. Suchbegriffe und Synonyme ermöglichen ein zielgerichtetes Auffinden von Produkten und Dienstleistungen innerhalb der Klassifikation. Merkmalleisten mit genormten Merkmalen und Wertetabellen ermöglichen eine exakte Beschreibung und spätere Identifikation von Produkten und Dienstleistungen. hat aktuell mehr als Klassen, rund Merkmale und über Schlagwörter. Fraunhofer Seite 25

25 Stammdaten Produkte klassifizieren nach Fraunhofer Seite 26

26 Stammdaten Dublettenidentifizierung mittels Klassifizierung Globale Dublettenprüfung Systematik Vorgehensweise! = 6 identische Merkmale identifiziert Artikelbezeichnung Flanschkugelhahn 2-Wege-Kugelhahn Art der Ausführung. mit Handhebel mit Handhebel Bauform.. C C Dichtung TFM PTFE Länge mm 160 mm Nenndruck. PN 40 PN 40 Nennweite. DN 50 DN 50 Werkstoff-Nummer unterschiedliche Merkmale Prüfung IFCC GmbH 26 Quelle: IFCC Fraunhofer Seite 27

27 Stammdaten Vorteile von entlang der Wertschöpfungskette Engineering Dokumentation, Normung Produktion, Lagerhaltung Einkauf Wiederverwendung von Bauteilen Standardisierung Optimierung Lagerhaltung Senkung der Lagerkosten Bedarfsbündelung Lieferantenkonsolidierung Externe Dienstleister Lieferanten Portal IT Prozessoptimierung Controlling Management Kostensenkung & Steigerung der Unternehmenseffizienz Fraunhofer Seite 28

28 Stammdaten Globale Stammdatenharmonisierung und Dublettenabgleich Werk Konzernweites Projekt Lokale Stammdaten (SAP, Maximo, ) Stammdatenstruktur Globale Stammdatendatenbank Teilautomatische Klassifizierung und Merkmalspflege Überprüfen und Ergänzen der Stammdaten und Merkmale Dublettenabgleich und Bewertung der Wahrscheinlichkeit einer Übereinstimmung Harmonisierung Bewertung der potentiellen Dubletten Manuelle Dublettenprüfung Fraunhofer Seite 29

29 Stammdaten Erwartete Entwicklung des Bestandswertes Durch die Aktivierung der Bestände steigt der tatsächliche Lagerbestand an. Stammdaten- Harmonisierung Pilot-Werke Wert ( ) Stammdatenerfassung übrige Werke Bestandsreduktion durch transparente Bestände in den Werken Das volle Potential der Beschaffungsvorteile kann ausgeschöpft werden Die Standardisierung der verbauten Komponenten beginnt. Erste Rahmenverträge können abgeschlossen werden, Synergien im Bestand. Beschaffungsvolumen von Ersatzteilen globaler Ersatzteilbestand Projektlaufzeit Fraunhofer Seite 30

30 Stammdaten Logistische Strategiezuordnung von konzernweit harmonisierten Ersatzteilen Stammdatenharmonisierung Klassifizierung mit dem Baukasten der Materialwirtschafts-Strategien Verlagerung zum Lieferanten Virtuelles Lager und Pooling Aufbau eines Supermarktes Vor-Ort Lager, Bestandsoptimierung Drucken/ Fertigen Fraunhofer Seite 31

31 Agenda Das Fraunhofer IML Neue Technologien Stammdaten Pooling-Modelle Lebenszyklusbetrachtung Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck Fazit fotolia.com # Fraunhofer Seite 32

32 Pooling Potentiale der gemeinsamen Ersatzteilbevorratung 2x 4x 2x Pool 10x 0x 0x 1x S 25 St. 2x 4x Zusammenlegung und gemeinsame Verwaltung von Beständen Unternehmensintern und in Kooperation/im Netzwerk möglich Benötigt eine schnittstellengerechte Verwaltungssoftware 2x 1x 1x Verbrauchsorientierte Kostenverrechnung Geteiltes Risiko von Beständen 1x 1x Resultiert in einem reduzierten Gesamtbestand der Partner Pool 7x 2x 0x 0x S 15 St. - 40% Fraunhofer Seite 33

33 Bestellablauf über das Assistenzsystem Assistenzsystem/ virtuelles Lager Fraunhofer Seite 34

34 Von der Bestellung zur Lieferung Transport - Auftrag Assistenzsystem/ virtuelles Lager KMS- Auftrag KMS: Kommissionierung Fraunhofer Seite 35

35 Agenda Das Fraunhofer IML Neue Technologien Stammdaten Pooling-Modelle Lebenszyklusbetrachtung Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck Fazit fotolia.com # Fraunhofer Seite 36

36 Lebenszyklusbetrachtung Wissensentstehung im Anlagenlebenszyklus Abnutzungsverhalten von Bauteilen, Belastung, technische Änderungen, Instandhaltungsstrategie Bauteildimensionierung, Materialauswahl, Instandhaltbarkeit Ersatzteilauswahl, Instandhaltungs- und Garantievorgaben Erstes Abnutzungsverhalten von Bauteilen, Belastung, technische Änderungen, Erkennen von Problemen bei der Inbetriebnahme Fraunhofer Seite 37

37 Lebenszyklusbetrachtung Spezifisches Anlagenwissen im Lebenszyklus - Konventionell Anlagenspezifisches Wissen Betreiber Wissensdifferenz Hersteller Inbetriebnahme Anlagenlebensdauer Das anlagenspezifische Fachwissen (Kernkompetenz) der Instandhalter wächst mit zunehmender Betriebsdauer. Das Fachwissen des Herstellers nimmt hingegen ab. Fraunhofer Seite 38

38 Lebenszyklusbetrachtung Kooperative MTBF-Ermittlung Datentransparenz Zugriff auf Lebensdauer der Ersatzteile Zugriff auf (anonymisierte) Condition- Monitoring-Daten anderer Betreiber Fehlerhäufungen baugleicher oder ähnlicher Maschinen werden bekannt Überwachungsfenster (spezielle Frequenzen, Warnschwellen) können angepasst werden Lösungsansätze für Probleme können recherchiert werden Ersatzteilbestände und Instandhaltung können an Probleme anderer Betreiber angepasst werden Fraunhofer Seite 39

39 Lebenszyklusbetrachtung Wissensnutzung im Ersatzteilwesen / der Instandhaltung Nutzungsphase Einsatz von CMT Übertragen von CM- Daten Wissensspeicher Betreiber Auswertung beim Betreiber: Anpassen des Ersatzteilsortiments an aktuelle Lebensdauern von Ersatzteilen, Anpassung der Wartungs- und Inspektionsintervalle an das Abnutzungsverhalten der Bauteile, Anpassung von Grenzwerten der Überwachung, Suche nach auffälligen Schadensmustern, Überwachungsstellen Hersteller Auswertung: Visualisierung von Erkenntnissen, Lebensdauerauswertung der Bauteile, Anpassung der Bestandsprognose für das eigene Ersatzteillager, Feststellen des Abnutzungsverhaltens Fraunhofer Seite 40

40 Lebenszyklusbetrachtung Spezifisches Anlagenwissens im Lebenszyklus - Wissensspeicher Anlagenspezifisches Wissen Betreiber Hersteller Inbetriebnahme Anlagenlebensdauer Durch den Einsatz eines Wissensspeichers wird das anlagenspezifische Wissen für alle Teilnehmer verfügbar, so dass ein wirtschaftlicher Nutzen für Hersteller und Betreiber erzielt werden kann und Optimierung in Instandhaltung und Ersatzteilmanagement initiiert werden können. Fraunhofer Seite 41

41 Lebenszyklusbetrachtung Gesamtkostenberechnung im Ersatzteilmanagement Kosten für Anlagenstillstände in Verhältnis zur Bestandshöhe Abschätzung der voraussichtlichen Verschrottungskosten Gesamtkosten basierend auf den einzelnen Kostenfaktoren Lagerkosten im Verhältnis zur Bestandshöhe Fraunhofer Seite 42

42 Lebenszyklusbetrachtung Gesamtkostenberechnung im Ersatzteilmanagement Beispiel Bestandsfestlegung: Bestandsplanung Vergleich der Berechnung mit den Bestandswünschen der Betriebsingenieure für die neu anzulegenden Materialien Wunschbestand Berechneter Bestand Differenz Lagerkosten pro Jahr [ /a] , , ,42 voraussichtliche Verschrottungs-kosten pro Jahr [ /a] voraussichtliche Stillstandskosten pro Jahr [ /a] voraussichtliche Gesamtkosten pro Jahr [ /a] 339,35 510,55-171, , , , , , ,04 Ergebnis: Nicht der Bestandswert weicht wesentlich von der bisherigen Vorgehensweise ab, sondern insbesondere im mittleren Preissegment die Menge an Ersatzteilen. Die voraussichtliche Stillstandsdauer ändert sich damit allerdings erheblich Fraunhofer Seite 43

43 Lebenszyklusbetrachtung Gesamtkostenberechnung im Ersatzteilmanagement Ergebnisse Ergebnisse der Methode Strukturierte Vorgehensweise zur Bestandsfestlegung von Ersatzteilen Entscheidungsgrundlage für Die Erhöhung von Beständen zur Vermeidung von Stillständen Die Senkung von Beständen und Inkaufnahme von Stillständen Die Inkaufnahme von Verschrottungen Vorteile durch die kooperative MTBF-Ermittlung Spezifizierung der Lebenszyklusdaten insbesondere der MTBF von Komponenten Optimierung der Berechnung mit validierten Daten und sukzessive Bestandsoptimierung Fraunhofer Seite 44

44 Agenda Das Fraunhofer IML Neue Technologien Stammdaten Pooling-Modelle Lebenszyklusbetrachtung Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck Fazit fotolia.com # Fraunhofer Seite 45

45 Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck Visionen Fraunhofer Seite 46

46 Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck Praxisanwendung am Fraunhofer IML Sauggreifer mit Bajonettverschluss EOS P395 Lasersinteranlage für Kunststoff Maker-Bot Fused Deposition Modeling Anlage für Kunststoff Pneumatikzylinder Kühlhaube für Makerbot Fraunhofer Seite 47

47 Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck Einschränkungen im Bereich des 3D-Drucks Potentielle Restriktionen: Menge Größe Material Gewicht Herstellungsdauer und Folgekosten Ausfall vs. Lagerkosten Montageeigenschaften Schweißteile Fraunhofer Seite 48

48 Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck Möglicher flächendeckender Einsatz: 3D-Druck on demand Zu beachtende Aspekte Beschaffung erforderlicher Konstruktionsdaten Kapazitätsplanung Preisverhandlung bzw. Kostenaufteilung Transportaufwand Zuverlässigkeit Verantwortlichkeiten Priorisierung der Nutzer Fraunhofer Seite 49

49 Agenda Das Fraunhofer IML Neue Technologien Stammdaten Pooling-Modelle Lebenszyklusbetrachtung Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck Fazit fotolia.com # Fraunhofer Seite 50

50 Fazit Wir sind niemals am Ziel, sondern immer auf dem Weg. (Vinzenz von Paul, ) Neue Technologien der Industrie 4.0 wirken sich in vielen Punkten auf Produktion, Instandhaltung und Ersatzteilwesen aus. Standardisierte Stammdaten und die Kooperationen im Unternehmen und in Netzwerken wird zunehmend an Bedeutung gewinnen. Die Industrie 4.0 ist ein komplexes Gebilde und entsteht aus vielen kleinen und größeren Bausteine, die flexibel in jedes Unternehmen integriert werden können. Fraunhofer Seite 51

51 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Björn Schweiger M.Sc. Anlagen- und Servicemanagement Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML Joseph-von-Fraunhofer-Str. 2-4 l Dortmund Telefon l Mobil Bjoern.Schweiger@iml.fraunhofer.de Fraunhofer Seite 52