Praxisgerechte Abnahmeprozeduren für intralogistische Systeme unter Berücksichtigung der Zuverlässigkeits- und Verfügbarkeitstheorie

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1 ^ Praxisgerechte Abnahmeprozeduren für intralogistische Systeme unter Berücksichtigung der Zuverlässigkeits- und Verfügbarkeitstheorie Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktoringenieur (Dr.-Ing.) vorgelegt der Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität Ilmenau von Frau Dipl.-Ing. Martina Margret Maier, geborene Salzmann geboren am 22. März 1981 in Lohr am Main Gutachter: 1. Prof. Dr.-Ing. Wolf-Michael Scheid Erfurt 2. Prof. Dr.-Ing. Bernd Bertsche Universität Stuttgart 3. Prof. Dr.-Ing. Walter A. Neuhaus Dortmund eingereicht am: eröffnet am: Bearbeitungsnummer: MB 261 verteidigt am:

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Problemstellung Zielsetzung und Vorgehensweise Definitionen Intralogistik Abnahme Verfügbarkeit Wissenschaftliche Arbeiten zur Verfügbarkeit von intralogistischen Systemen Grundlagenartikel von Timm Gudehus, 1976 und Dissertation von Walter Neuhaus, Dissertation von Hubert Böckmann, Dissertation von Ernst-Martin vom Bovert, Status Quo: Kapitel 2 - Kapitel Das geltende Regelwerk Übersicht über das geltende Regelwerk DIN-Normen Die Richtlinien des VDI Das Regelwerk der FEM Die wesentlichen Inhalte Bestimmungen zum Verfügbarkeitstest im Rahmen der Abnahme Verfügbarkeit allgemein Berechnung der Gesamtverfügbarkeit Puffer und Teilredundanzen Exemplarische Regeln aus anderen Branchen und Ländern Regeln anderer Branchen Regelungen im Ausland 29

3 2.4. Zusammenfassung Kapitel Kritische Auseinandersetzung mit dem Regelwerk Innerer und zeitlicher Zusammenhang der Richtlinien Querverweise Der zeitliche Zusammenhang der Regeln zur Verfügbarkeit Verfügbarkeit versus Ausfallverhalten Kritik an der Verknüpfung nach Boole Vermaschte Systeme Redundante Systeme Kritik an der Verknüpfung mit Gewichtungsfaktoren Subjektive Festlegung der Gewichtungsfaktoren Geringe Aussage der Gesamtverfügbarkeit Reihenfolge von Verfügbarkeitstest und Abnahmeerklärung Zusammenfassung Kapitel Erfahrungen in der Praxis Allgemeine Erfahrungen Erfahrungen von Anwendern Die Verfügbarkeitsanforderung im Vertrag Planung und Durchführung des Verfügbarkeitstest Die Aussagekraft der Verfügbarkeitswerte für den Echtbetrieb Der unterschätzte Faktor: Die Emotionen der eigenen Mitarbeiter Erfahrungen von Lieferanten Der günstigste Verfügbarkeitsnachweis Der desaströse Verfügbarkeitsnachweis Der normale Verfügbarkeitsnachweis Zusammenfassung Kapitel Verfügbarkeitsentwicklung Ausgangslage Die untersuchten Anlagen Verteilzentrum Regalbediengeräte einer Kommissionieranlage Elektrohängebahn Auswertungen Einschwingverhalten Einschwingdauer 73

4 Vergleich Testergebnis und nachfolgende Verfügbarkeitsentwicklung Entwicklung der Verfügbarkeit nach dem Abnahmetest Betriebsphase Zusammenfassung Kapitel Zuverlässigkeits- und Verfügbarkeitstheorie Vielfältige Definitionen von Zuverlässigkeit Unterteilung in der Anwendung Zuverlässigkeitskenngrößen von nichtinstandsetzbaren Einheiten Zuverlässigkeitskenngrößen von instandsetzbaren Systemen Widersprüche bei Anwendung in der Intralogistik Berechnung der Zuverlässigkeit Badewannenkurve MTTFundMTBF Wahl des Verknüpfungsmodells Zusammenfassung Kapitel II. Lösung: Kapitel 7 - Kapitel Neue Abnahmeprozeduren Vorschläge zur Vertragsgestaltung Alternative Kennwerte Gesamtanlageneffektivität Anlagennutzungszeit Leistungsverfügbarkeit Bewertung Zusammenfassung Kapitel Anwendung der Leistungsverfügbarkeit Prognose in der Planungsphase Die Prognosemethode Auswertung Messung für den Nachweis der Leistungsverfügbarkeit Voraussetzungen und Randbedingungen Benötigte Daten Datenaufnahme Testzeitpunkt, Testdauer und Verfahren bei Misserfolg 132

5 8.3. Anwendung am Beispiellager Organisation Planungsphase Liefer- und Montagephase Inbetriebnahmephase Vergleich (technische) Verfügbarkeit - Leistungsverfügbarkeit Zusammenfassung Kapitel Bewertung des Kennwerts Vorstudien über die grundsätzliche Berechtigung des Kennwerts Leistungsverfügbarkeit Simulation durch Christoph Meurer Simulation durch Steffen Nebel Simulationsuntersuchungen einer Produktionsanlage durch Marie Nagel Modellszenario Technische Verfügbarkeit der Modellfabrik Untersuchung I: Aussagekraft des Kennwerts Leistungsverfügbarkeit" Untersuchung II: Genauigkeit der Prognosemethode Zusammenfassung Kapitel Schlussbetrachtung Zusammenfassung Darstellung und Analyse des bestehenden Regelwerks Entwicklung und Anwendung von Lösungen Ausblick 164 Verzeichnisse 165 Literatur 165 Abbildungen 174 Tabellen 178 Abkürzungen und Symbole 181 Erklärung 185 Thesen 186 A. Das Ausfallverhalten einiger ausgewählter EHB-Elemente 187 А.1. Arbeitsplätze 187 A.2. Fahrzeuge 190

6 A.3. Streckenabschnitte 191 А.4. Hubwerke und Gehängereinigung 193 B. Zur Prognose der Leistungsverfügbarkeit 196 B.l. Ermittlung der Prognoseparameter 196 B.l.l. Lagerplanung - Kapitel B.1.2. Modellfabrik - Kapitel B.2. Das Prognoseergebnis der weiteren Elemente der Modellfabrik im Vergleich zur Simulation 204