Condition Monitoring Kostenoder Wertschöpfungsfaktor?

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1 10 G R U N D L A G E N R O U N D T A B L E - G E S P R Ä C H Condition Monitoring Kostenoder Wertschöpfungsfaktor? Eine auf das Unternehmen abgestimmte Instandhaltungsstrategie beinhaltet ein nicht zu vernachlässigendes Wertschöpfungspotenzial Beitrag als PDF auf Die Schlagworte Condition Monitoring und zustandsbasierte Instandhaltung machen die Runde. Das Gespräch mit verschiedenen Anbietern entsprechender Technologie zeigt dabei schnell, dass sich weit mehr als technische Fragestellungen hinter diesem Thema verbergen. Oftmals betrachten Unternehmen Instandhaltung als reinen Kostenfaktor. Damit sich dieses Denken ändert, ist es notwendig, Vorteile und Einsparpotenziale aufzuzeigen. Eine umfassende Instandhaltungsstrategie muss zu den Unternehmenszielen passen und stellt deshalb auch eine Herausforderung für das Management dar. Ist diese Strategie erst einmal gefunden und fest verankert, steht damit ein die Unternehmensziele förderndes Werkzeug zur Verfügung. Stefan Richter Gesprächsteilnehmer Michael Danitschek, Geschäftsführer i-for-t (Condition-Monitoring-Tochtergesellschaft der IFM-Electronic) David W. Humphrey, Senior Analyst, ARC Advisory Group Hans-Willi Keßler, Geschäftsführer FAG Industrial Services F IS Holger Langfeldt, Technischer Kundendienst, Kuhnke S icher hat das jeder schon einmal gehört: Zustandsbasierte Instandhaltung mittels Condition Monitoring (CM) reduziert Umsatzausfälle durch ungeplante Maschinenstillstände sowie die Instandhaltungskosten für Ersatzteile und Personal. Die Termine für Reparaturen und Wartung lassen sich zudem langfristiger planen, ohne dabei die Produktion zu beeinträchtigen. Außerdem steigt die Betriebssicherheit, da die Unternehmen jederzeit über den Abnutzungsgrad von Bauteilen in ihren Anlagen und Maschinen im Bilde sind und frühzeitig vor Komponentenschäden gewarnt werden. Eine Studie aus dem Jahre 2005, im Auftrag der IFM Electronic GmbH durchgeführt vom Laboratorium für Werkzeugmaschinen und Betriebslehre (WZL) der RWTH Aachen und dem Fraunhofer Institut für Produktionstechnologie (IPT) in Aachen, quantifiziert diese Aussagen wie folgt: Stillstandszeiten A&D-Themenheft Condition Monitoring

2 CM-Systeme sollten bei neuen Anlagen von Anfang an im Pflichtenheft stehen, meint Hans-Willi Keßler sind durchschnittlich zu 39 % besser planbar, unnötige Reparaturen reduzieren sich um etwa 14 %. Die Effizienz der Instandhaltung steigt um rund 11 %, die mittlere wartungsfreie Maschinenlaufzeit erhöht sich um etwa 19 %, und 17 % weniger Zeit muss man für die Fehlersuche ansetzen. Außerdem traten bei den insgesamt 65 in der Studie befragten Unternehmen durchschnittlich 21 % weniger Produktionsausfälle durch ungeplante Maschinenstillstände auf. Man könnte auch sagen, eine effektive Instandhaltung stellt längst nicht nur mehr einen Kostenfaktor, sondern vielmehr einen bedeutenden Wettbewerbsfaktor dar. Doch trotz dieser eindrucksvollen Erfolgsstatistik muss die Studie Dieser Erkenntnis stimmt auch Holger Langfeldt zu: Es ist im Moment noch sehr schwierig, einem Hersteller von Fertigungsmaschinen den Nutzen von Condition Monitoring und zustandsbasierter Instandhaltung zu belegen. Der Maschinenbau steht unter einem immensen Kostendruck, in diesem Umfeld müssen wir eine Menge Überzeugungsarbeit leisten, um die Mehrkosten beim Einsatz eines CM-Systems zu rechtfertigen. Oftmals funktioniert auch der Umweg über den Anwender dieser Maschinen, denn ein Stillstand der Produktion kann sehr schnell sehr teuer werden. Grund genug für diese Anwender, von den Herstellern geeignete Technologien zu fordern, um dem zu begegnen. Viele sehen es so, dass Instandhaltung nur Kosten verursacht. Und ohne ein Computerized Die optimale Instandhaltungsstrategie nutzt alle drei Instandhaltungsarten und ist abgestimmt auf die Gesamtstrategie des Unternehmens sowie die einzelne Maschine und Anlage. Michael Danitschek, I-for-T gleichzeitig feststellen, dass die Instandhaltung in vielen Unternehmen noch Mühe hat, die ihr gebührende Anerkennung zu finden: Investitionen in Instandhaltung sind vielfach nur schwer begründbar, liest man dort. Vorteile ja, Mehrkosten nein Maintenance Management System (CMMS), ergänzt Michael Danitschek, lässt sich das Einsparpotenzial von zustandsbasierter Instandhaltung und CM gar nicht abschätzen. Die Instandhaltungskosten verschwinden dann in einem Gemeinkostenschlüssel, der auf der Produktion liegt. Hans-Willi Keßler pflichtet dem bei: Nur wenige Unternehmen machen sich bis dato die Mühe zu fragen, was Instandhaltung eigentlich kostet und die Einführung eines CM-Systems en detail erbringt. Fehlen geeignete qualitati- > A&D-Themenheft Condition Monitoring

3 12 G R U N D L A G E N R O U N D T A B L E - G E S P R Ä C H ve und quantitative Daten, geraten die Anbieter von CM-Technologie und -Services, aber auch die Befürworter innerhalb eines Unternehmens, schnell in Erklärungsnot. Natürlich existieren Ansätze, diese Daten zu generieren. Wir haben zusammen mit unseren Kunden Berechnungsmethoden entwickelt, die naturgemäß sehr branchenspezifisch ausfallen und vom Ziel des Kunden abhängen, meint Michael Danitschek. Es gilt zu unterscheiden, ob CM die Anlagenverfügbarkeit durch die Vermeidung ungeplanter Ausfälle erhöhen soll oder ob ein Anwender durch die ständige Überwachung der Anlage Schwachstellen identifizieren will, um die Standzeiten generell zu steigern. Für viele spielt auch der Aspekt eine Rolle, die Maschine und das Bedienpersonal vor einem Schaden zu bewahren. Die Berechnungen, für eine ganze Produktionslinie oder nur eine Einzelmaschine, nutzen Daten aus dem ERP-System des Anwenders. Wir verbinden die verschiedensten Angaben wie die Dauer von Stillständen, Schadenshäufigkeiten oder die Lagerbevorratung miteinander, um den Nutzen von CM abzuschätzen, präzisiert Michael Danitschek. Doch oftmals fahren sich Diskussionen zwischen Anbietern und Anwendern beim Thema CM sehr schnell in technischen Details fest, anstatt die handfesten Vorteile zu Conditin Monitoring oder Plant Asset Management sind nur zwei Glieder in einer Kette von interoperablen Anwendungen, die Managern schnell entscheidungsrelevante Informationen liefern, sagt ARC-Analyst David W. Humphrey beleuchten. Der Anwender interessiert sich nicht für Schwingungsdaten, erläutert Hans- Willi Keßler, sondern er will zuverlässige Es ist im Moment noch sehr schwierig, einem Hersteller von Fertigungsmaschinen den Nutzen von Condition Monitoring und zustandsbasierter Instandhaltung zu belegen. Holger Langfeldt, Kuhnke Vorhersagen über den Zustand seiner Maschine. Dabei möchte ich gleichzeitig vor überzogenen Vorstellungen über die Möglichkeiten von CM warnen. Nicht alles, was der Kunde wünscht, z. B. eine exakte Abschätzung der Bauteillebensdauer, oder was auf dem Markt versprochen wird, ist mit CM möglich. Michael Danitschek: Es geht darum, das richtige Bewusstsein bei den Anwendern zu wecken und Vertrauen zu schaffen. CM-Technologien werden wohl nie eine 100 %ige Diagnosequalität erzielen und jeden Maschinenausfall vorhersagen können. Aber ich denke, der Status Quo lässt sich deutlich verbessern. Und diese Verbesserung muss mit betriebswirtschaftlichen Zahlen untermauert werden. Manchmal ist die Überzeugungsarbeit, die ein Anbieter von CM-Systemen im Vorfeld leisten muss, wesentlich aufwendiger als die spätere technische Umsetzung. Der lange Weg zur optimalen Instandhaltungsstrategie Michael Danitschek: Nicht jede Art von Störung bekommt man mit einer Lagerüberwachung in den Griff. CM-Systeme sind insbesondere für Maschinen und Anlagen von hohem Nutzen, bei denen ein Stillstand sehr schnell ins Geld geht, bei denen sich die Schadensauswirkungen rasch ausweiten oder bei denen ein Schaden Personen gefährdet. Allgemeiner drückt es Michael Danitschek aus: Die optimale Instandhaltungsstrategie nutzt alle drei Instandhaltungsarten und ist abgestimmt auf die Gesamtstrategie des Unternehmens sowie die einzelne Maschine und Anlage. Dazu analysiert man den gesamten Produktionsprozess und gibt die benötigte Verfügbarkeit vor. Sind die Schlüsselanlagen einer Produktionslinie oder neuralgische Punkte einer > A&D-Themenheft Condition Monitoring wwwaud24.net

4 14 G R U N D L A G E N R O U N D T A B L E - G E S P R Ä C H Maschine identifiziert, bei deren Ausfall die gesamte Produktion zum Erliegen kommt, kann man über geeignete Überwachungsmaßnahmen nachdenken. Denn es macht keinen Sinn und ist viel zu kostspielig, jede Komponente einer Anlage ständig im Auge zu behalten. Dieses Vorgehen eignet sich sowohl für die Nachrüstung bestehender Maschinen als auch für die Konzeption neuer Anlagen. Allerdings ist für die Nachrüstung eines CM-Systems immer eine zusätzliche Lösung erforderlich, schränkt Holger Langfeldt ein, denn die Betreiber haben Bedenken, in einen funktionierenden Produktionsprozess einzugreifen. Konzipiert man dagegen eine neue Maschine, lässt sich das CM-System von Anfang an in die Steuerung integrieren. Außerdem ist es dann möglich, in der Steuerung anfallende Daten wie Temperaturen, Drehzahlen, Drehmomente oder Stromstärken einfacher für eine Zustandsüberwachung zu nutzen. Viele wichtige Daten aus dem Produktionsprozess sind bereits vorhanden man muss sie nur geschickt auswerten und interpretieren. Und das ist manchmal auch ratsam, denn nicht jede bevorstehende Störung lässt sich nur alleine mit z. B. einer Schwingungsüberwachung antizipieren. Dazu Michael Danitschek: Es existieren Untersuchungen über Verpackungsmaschinen, die besagen, dass rund 90 % aller Störungen Mikrostörungen mit einer Dauer unter 5 min sind. Diese Art von Störungen bekommt man nicht mit einer Lagerüberwachung in den Griff. Deshalb ist es wichtig, alle verfügbaren Sensordaten, aber auch Informationen aus anderen Quellen, für CM zu nutzen. Das sieht auch Holger Langfeldt so: Entscheidungen müssen sich auf möglichst viele, einander ergänzende Informationen stützen. So lassen sich z. B. Daten aus der Schwingungsüberwachung mit Informationen über Betriebsdauer und -zustände eines Antriebes verknüpfen, um den geeigneten Austauschzeitpunkt zu ermitteln. Das Problem Einschätzungen des Maschinenzustands müssen sich auf viele, einander ergänzende Daten stützen, fordert Holger Langfeldt hierbei lautet, aus der Datenflut Regeln zu generieren, die einen möglichen Ausfall frühzeitig diagnostizieren, und umgehend die passenden Gegenmaßnahmen einzuleiten. Bei der technischen Umsetzung dieser Aufgabe ist man noch weit von einer standardisierten, durchgängigen Lösung entfernt, merkt Hans-Willi Keßler an. Es existieren aber bereits vielversprechende Ansätze. Das SAP-Instandhaltungsmodul PM ist beispielsweise in der Lage, Meldungen aus CM-Systemen automatisch zu interpretieren und entsprechende Inspektions- und Instandhaltungsaufträge zu generieren. Zustandsbasierte Instandhaltung stellt, wenn man sie richtig einsetzt, einen wichtigen Teil in einer Gesamtlösung für ein Unternehmen dar. David W. Humphrey fasst diesen Ansatz unter der Bezeichnung Realtime Performance Management (RPM) zusammen. Das Konzept dahinter soll Managern helfen, wichtige Entscheidungen schneller und häufiger und besser zu treffen. Sämtliche relevanten Informationen aus dem Unternehmen werden in Echtzeit auf einem sog. Digital Dashboard präsentiert. Dabei stammen die Daten aus zwei Quellen: einmal aus der Anlage selbst, erhoben durch CM oder Plant-Asset-Management-Systeme. Die Informationen über die Kosten dagegen finden sich nicht in der Anlage selbst, sondern im ERP-System oder bei den Lieferanten. RPM-Lösungen geben dem Management ein mächtiges Werkzeug an die Hand, die Unternehmensziele zu erreichen. Im Rahmen dieser umfassenden Betrachtung ist Instandhaltung das geeignete Mittel, um permanent Informationen über den Zustand von Maschinen und Anlagen zu sammeln, zu analysieren und zu interpretieren. Bei der Konzeption neuer Produktionsanlagen, betont Hans-Willi Keßler, sollten CM-Systeme deshalb von Anfang an im Pflichtenheft auftauchen. Managementaufgabe Instandhaltung Bindet ein Unternehmen CM in seine Gesamtstrategie ein, betrifft das verschiedene Abteilungen wie die Instandhaltung und die Produktion, aber auch die Konstruktion und die Materialwirtschaft. Deshalb, bekräftigt Hans- Willi Keßler, ist es unumgänglich, dass eine Instandhaltungsstrategie vom Management eines Unternehmens getragen wird. Oft führt der Weg über das Management auch am schnellsten zur Umsetzung einer geeigneten Instandhaltungsstrategie. Holger Langfeldt erinnert sich an einen Fall, wo erst der Geschäftsführer eines Herstellers von Papierschneide- und Papiersortiermaschinen ein Machtwort sprechen musste. Wir diskutierten mit dem Entwicklungsleiter des Unternehmens den Nutzen eines CM-Systems für die geplante neue Maschinengeneration. Ohne Ergebnis. Erst als der Geschäftsführer durch ein Forschungsinstitut zufällig auf das Thema aufmerksam wurde, bewegte sich et- Nur wenige Unternehmen machen sich Mühe zu fragen, was Instandhaltung kostet und ein CM-System en detail einspart, so Hans-Willi Keßler A&D-Themenheft Condition Monitoring wwwaud24.net

5 CM als eine Art Fahrtenschreiber eingesetzt, versetzt Maschinenbauer in die Lage, ein differenziertes Garantiemanagement einzuführen, betont Michael Danitschek was, und die neuen Maschinen wurden mit CM ausgestattet. Oft sind es menschliche Befindlichkeiten, die den technischen Fortschritt verzögern. Etwa wenn ein Konstrukteur sich angegriffen fühlt, wenn man von einem Ausfall seiner Maschine spricht. Oder wenn ein Instandhalter fürchtet, dass seine Abteilung ausgedünnt oder outgesourct wird, wenn CM zum Einsatz gelangt. Aus dem bisher Gesagten könnte leicht der Eindruck entstehen, dass eigentlich nur der Anwender der Maschinen von CM-Systemen profitiert und nicht der Hersteller. Oft fürchten letztere sogar Einbußen beim Servicegeschäft. Aber es existieren durchaus Argumente, die CM aus der Sicht des Maschinenbaus attraktiv machen. Der Maschinenhersteller ist durch CM in der Lage, seine Serviceorganisation vorausschauend und damit effizienter zu gestalten. Das spart ihm Zeit und Geld. Außerdem kann er auch die Lagerkosten senken, meint Holger Langfeldt. Eine Maschine, die seltener stillsteht, steigert auch das Image ihres Herstellers. Wenn die Kunden merken, dass sie mit meinen Produkten weniger Ausfallzeiten Unternehmen wollen ihre Kosten senken, um die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. Deshalb werden die Maschinen und Anlagen besser behandelt und effizienter und intelligenter überwacht als früher. David W. Humphrey, ARC Advisory Group haben, sagt David W. Humphrey, kaufen sie auch das nächste Mal wieder bei mir. Für den Maschinenbauer macht es nur dann Sinn, CM von Anfang an zu integrieren, wenn man diese Technik als Wettbewerbsvorteil nutzen kann. Und das kann man, insbesondere auch ausländischen Konkurrenten gegenüber. Allerdings nur, wenn nicht ausschließlich der Preis einer Maschine als Verkaufsargument dient. Weitere Möglichkeiten ergeben sich, wenn man CM als eine Art Fahrtenschreiber einsetzt, der den Betrieb einer Maschine dokumentiert. > A&D-Themenheft Condition Monitoring

6 16 G R U N D L A G E N R O U N D T A B L E - G E S P R Ä C H Ein Maschinenhersteller ist durch CM in der Lage, seine Serviceorganisation vorausschauend und damit effizienter zu gestalten, sagt Holger Langfeldt Humphrey: Wenn die Anwender merken, dass sie mit einer Maschine weniger Ausfallzeiten haben, kaufen Sie auch beim nächsten Mal bei diesem Hersteller. Damit sind die Maschinenbauer in der Lage, erläutert Michael Danitschek, ein differenzierendes Garantiemanagement mit einem Bonus/ Malus-System einzuführen. Der Anwender wird sozusagen belohnt, wenn er die Maschine innerhalb der vorgegebenen Parameter genutzt hat. Diese Dokumentation, wenn sie über längere Zeiträume betrieben wird, setzt den Hersteller dann auch in die Lage, mögliche Schwachstellen seiner Produkte zu erkennen und diese dadurch gezielt zu optimieren. So weisen etwa häufige Bedienfehler auf eine verbesserungswürdige Bedienführung hin. Und auch die Zahl redundanter Systeme und Komponenten lässt sich reduzieren, wenn man die besonders störanfälligen Bereiche einer Maschine überarbeitet. Mehr noch: Der Dokumentationsfähigkeit kommt in bestimmten Branchen eine besondere Bedeutung zu. David W. Humphrey weist darauf hin, dass es im Bereich Food and Beverage sowie in der Pharmaindustrie teilweise sogar vorgeschrieben ist, nicht nur die Herkunft aller Zutaten, sondern auch sämtliche an der Maschine vorgenommenen Aktionen, etwa Maintenance, zu dokumentieren. In den beiden genannten Branchen übrigens verbreiten sich CM-Systeme besonders rasch. Da hier umgehend auf die Bedürfnisse des Marktes reagiert werden muss, berichtet David W. Humphrey, ist man bemüht, die flexiblen und damit auch teureren Produktionsanlagen, die zumeist voll ausgelastet sind, bestmöglich zu schützen. Hierin liegt wohl u. a. auch die Tatsache begründet, dass das beileibe nicht neue Thema CM in den letzten Jahren so an Bedeutung zugelegt hat. Produzierende Unternehmen wollen ihre Kosten senken, um die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern, weiß David W. Humphrey. Deshalb werden die Maschinen und Anlagen besser behandelt und effizienter und intelligenter überwacht als dies früher der Fall war. Und schließlich lässt sich beim sog. Asset Management am besten nachweisen, dass sich ein Invest auszahlt. Die Absicht, die Assets Der Anwender interessiert sich nicht für Schwingungsdaten, sondern er will zuverlässige Vorhersagen über den Zustand seiner Maschine. Hans-Willi Keßler, FIS eines Unternehmens besser zu nutzen, ist aber nur eine treibende Kraft hinter dem Einsatz von CM. Ebenso wichtig sind die technologischen Voraussetzungen, die es erlauben, aus immer kleineren und intelligenteren Geräten und Sensoren Zustandsmeldungen abzurufen und über den Feldbus zu verbreiten. Auf diese Weise ergänzen das zunehmende und immer erschwinglichere Angebot an technischen Lösungen für CM und die steigende Nachfrage des Marktes einander in idealer Weise. Fazit Instandhaltung stellt längst keinen reinen Kostenfaktor mehr dar, sondern ein Werkzeug, das hilft, die Unternehmensziele zu erreichen. Aber wie bei jedem Werkzeug kommt es auf die richtige Handhabung an. Die Instandhaltung muss in die Unternehmensstrategie eingebunden sein. Erfolg verspricht ein Vorgehen, dass zuerst einmal die Unternehmensziele betrachtet. Hat man die Schlüsselprozesse in der Produktion und neuralgische Punkte an den Maschinen identifiziert, wählt man die angemessene Instandhaltungsstrategie aus. Diese kombiniert je nach Bedarf Elemente aus zustandsbasierter, reaktiver und präventiver Instandhaltung. Je mehr Informationen von technischer, aber auch betriebswirtschaftlicher Seite zur Verfügung stehen, desto fundierter und präziser fallen die daraus abgeleiteten Entscheidungen über das geeignete Vorgehen im Falle einer Störungsmeldung aus. Es reicht aber längst nicht aus, ein CM-System einmal zu implementieren. Nur wenn die in der Produktion anfallenden Erfahrungen ständig in die Interpretation der vorhandenen Daten einfließen, lässt sich die Vorhersage ungeplanter Maschinenstillstände auf lange Sicht optimieren. Weiterführende Infos auf AD click A&D-Themenheft Condition Monitoring wwwaud24.net