Abnahmeprozeduren mit dem neuen Kennwert Leistungsverfügbarkeit

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1 Abnahmeprozeduren mit dem neuen Kennwert Leistungsverfügbarkeit angewandt auf die durchschnittliche, deutsche Kleinanlage Dipl.-Ing. Martina M. Maier Institut für rechnerunterstützte Produktion, TU Ilmenau Ilmenau, 2. Oktober 2009

2 Inhaltsverzeichnis Leistungsverfügbarkeit Die Beispielanlage Die Abnahme Ein paar Zahlenwerte Fazit 2/ 25

3 Bisher (techn.) Verfügbarkeit vertraglich vereinbarter Kennwert einer Anlage wird im Rahmen der Abnahme überprüft orientiert sich meistens den VDI-Richtlinien VDI 3581 [1] und VDI 3649 [2] bzw. der FEM-Regel [3] Berücksichtigt die Zeitanteile von technischen Ausfällen Von den Elementen zum System verknüpft (Boole, Gewichtungsfaktoren) Aber: Eine Anlage ist mehr, als die Summe ihrer Elemente! 3/ 25

4 Bisher (techn.) Verfügbarkeit vertraglich vereinbarter Kennwert einer Anlage wird im Rahmen der Abnahme überprüft orientiert sich meistens den VDI-Richtlinien VDI 3581 [1] und VDI 3649 [2] bzw. der FEM-Regel [3] Berücksichtigt die Zeitanteile von technischen Ausfällen Von den Elementen zum System verknüpft (Boole, Gewichtungsfaktoren) Aber: Eine Anlage ist mehr, als die Summe ihrer Elemente! 3/ 25

5 Leistungsverfügbarkeit Definition Die Leistungsverfügbarkeit gibt den anforderungs- und termingerechten Erfüllungsgrad von zwischen Vertragspartnern (Hersteller und Anwender) vereinbarten Prozessen unter Einhaltung der vereinbarten Rahmenbedingungen an. Orientiert sich an den Geschäftszielen des Anlagenbetreibers Betrachtet die Anlage als Blackbox Wird an den Arbeitsplätzen gemessen 4/ 25

6 Gleichungen Wartezeiten η W = T B T W T B (1) Laufzeiten/Stückzahlen η L = N n N (2) η W η L T B T W Leistungsverfügbarkeit über Wartezeiten Leistungsverfügbarkeit über Laufzeiten/Stückzahlen Betriebszeit Wartezeit n Anzahl unpünktlicher Güter N Gesamtanzahl der Güter 5/ 25

7 Gleichungen Wartezeiten η W = T B T W T B (1) Laufzeiten/Stückzahlen η L = N n N (2) η W η L T B T W Leistungsverfügbarkeit über Wartezeiten Leistungsverfügbarkeit über Laufzeiten/Stückzahlen Betriebszeit Wartezeit n Anzahl unpünktlicher Güter N Gesamtanzahl der Güter 5/ 25

8 Ein Lager mit drei Gassen I Deutsches Durchschnittlager: 3-4 Gassen [4] Layout aus der VDI 3581 [1] Geschäftsziel des Betreibers: Auftragsgerechte Montage der Erzeugnisse mit anschließendem termingerechten Versand primäre Ziele des Lagers: Auftragsgerechte Versorgung der Kommissionierarbeitsplätze Termingerechte Bereitstellung der Auftragspaletten in der Montage sekundäres Ziel des Lagers: Aufnahme der am Wareneingang angelieferten Warenpaletten 6/ 25

9 Ein Lager mit drei Gassen II Abbildung: Layout aus der VDI 3581 [1] EP: Einlagerpunkt, AP: Auslagerpunkt (Sensordaten), 1-4: Arbeitsplätze, 5: Verfahrwagen, 6-11: Förderstrecken, 12-14: Regalbediengeräte, 15: DV-Anlage 7/ 25

10 Der Wareneingang (WE) Abbildung: Gestaltung des Wareneingangsarbeitplatzes Paletten pro Tag, gleichmäßig aufgeteilt in 2 Schichten von je 8 h ausgelegte Anlagenleistung: Einlagerungen pro Stunde Takt: 2 min Anforderung: Zum Schichtende sind alle bis dahin angelieferten Paletten eingelagert Gleichung (2) 8/ 25

11 Die Kommissionierarbeitsplätze (K1, K2) Abbildung: Gestaltung der Kommissionierarbeitsplätze Durchschnitt: 5 Aufträge pro Platz und Stunde mit je 5 Positionen Spitzenleistung: +10% Takt: 2 min Anforderung: Die Arbeitsplätze werden ohne Wartezeiten verund entsorgt Gleichung (1) 9/ 25

12 Die Auslagerung (AL) Abbildung: Gestaltung des Auslagerarbeitsplatzes Mitarbeiter beliefert manuell die Montagearbeitsplätze ausgelegte Anlagenleistung: Auslagerungen pro Stunde Takt: 5 min Anforderung: Der Arbeitsplatz wird ohne Wartezeiten versorgt Gleichung (1) 10/ 25

13 Leistungsverfügbarkeitsanforderungen WE K1, K2 AL Toleranz max. 3 Stück max. 2 min max. 1 min Leistungsverfügbarkeit 97,0% 96,7% 98,3% Gleichung (2) (1) (1) Messzeit zum Schichtende pro Stunde pro Stunde Bezug 100 Stück 60 min 60 min Tabelle: Anforderungen und Berechnungshorizont an den Arbeitsplätzen 11/ 25

14 Vor der Abnahme zu klären: Welche Messdaten werden benötigt? Wie werden die Messdaten gewonnen? Wann und über welchen Zeitraum werden sie gewonnen? Nach welchen Regeln werden die Daten interpretiert? Wie ist das Vorgehen nach nicht geglückten Leistungsverfügbarkeitsnachweisen? 12/ 25

15 Benötigte Messdaten Zeichen Bezeichnung Einheit Arbeitsplatz N Anzahl Stück WE gelieferter Paletten n Anzahl nicht Stück WE eingelagerter Paletten T B,AP Betriebsdauer min WE, K1, K2,AL am Arbeitsplatz T W,K 1/2 Wartezeit min K1, K2, AL am Arbeitsplatz N A Anzahl Auftragsvorrat Stück K1, K2, AL Tabelle: Übersicht über die benötigten Messdaten 13/ 25

16 Datenaufnahme I manuelle Protokollierung + Keine weitere Ausrüstung nötig - Hoher Personalaufwand - subjektiv und manipulationsanfällig keine Verbesserung zum derzeitigen Ablauf Videoaufnahme + geringerer Personalaufwand - schwer abschätzbarer Auswerteaufwand - muss arbeitsrechtlich abgesichert werden 14/ 25

17 Datenaufnahme I manuelle Protokollierung + Keine weitere Ausrüstung nötig - Hoher Personalaufwand - subjektiv und manipulationsanfällig keine Verbesserung zum derzeitigen Ablauf Videoaufnahme + geringerer Personalaufwand - schwer abschätzbarer Auswerteaufwand - muss arbeitsrechtlich abgesichert werden 14/ 25

18 Datenaufnahme II automatisierte Datenaufnahme - mit Mitarbeiterbeteiligung - Schalter (Anfang/Ende der Betriebs- und Wartezeiten) sind nötig - subjektiv und manipulationsanfällig + einfache Auswertung + kein Testzeitraum nötig automatisierte Datenaufnahme - ohne Mitarbeiterbeteiligung - Algorithmus zum Berechnen der Zeiten aus Sensordaten ist nötig + einfache Auswertung + kein Testzeitraum nötig diese Datenaufnahme wird empfohlen 15/ 25

19 Datenaufnahme II automatisierte Datenaufnahme - mit Mitarbeiterbeteiligung - Schalter (Anfang/Ende der Betriebs- und Wartezeiten) sind nötig - subjektiv und manipulationsanfällig + einfache Auswertung + kein Testzeitraum nötig automatisierte Datenaufnahme - ohne Mitarbeiterbeteiligung - Algorithmus zum Berechnen der Zeiten aus Sensordaten ist nötig + einfache Auswertung + kein Testzeitraum nötig diese Datenaufnahme wird empfohlen 15/ 25

20 Testzeitpunkt und -dauer Abnahme durch Zeitraum Auswertung eines festgelegten Zeitraumes (z.b. 5 Betriebstage, 3 Monate nach Inbetriebnahme), Ergebnis ist maßgeblich für Abnahmeentscheidung Abnahme durch Bedingung Wird eine Bedingung, wie z.b. Die Leistungsverfügbarkeit erfüllt fünf Betriebstage lang durchgängig die Anforderungen eingehalten, gilt die Anlage automatisch als abgenommen. 16/ 25

21 Testzeitpunkt und -dauer Abnahme durch Zeitraum Auswertung eines festgelegten Zeitraumes (z.b. 5 Betriebstage, 3 Monate nach Inbetriebnahme), Ergebnis ist maßgeblich für Abnahmeentscheidung Abnahme durch Bedingung Wird eine Bedingung, wie z.b. Die Leistungsverfügbarkeit erfüllt fünf Betriebstage lang durchgängig die Anforderungen eingehalten, gilt die Anlage automatisch als abgenommen. 16/ 25

22 Dateninterpretation I Keine Leistungsverfügbarkeitsanforderung ohne Randbedingungen! Beispiel Wareneingang Die zulässige Anzahl angelieferter Paletten wurde eingehalten Der Einlagerarbeitsplatz war ausreichend lange besetzt N N max (3) T B,WE > N t (4) 17/ 25

23 Dateninterpretation II Beispiel flatternde Plastikfolie im HRL Ausgangslage: Der Betreiber hat in Gegenmaßnahmen, entsprechend den Vorschlägen des Lieferanten, investiert Wartezeiten zählen Ausgangslage: Der Betreiber hat nicht investiert Abgleich mit Störungsdaten, bei entsprechenden Fehlernummern keine Wartezeitanrechnung 18/ 25

24 Dateninterpretation II Beispiel flatternde Plastikfolie im HRL Ausgangslage: Der Betreiber hat in Gegenmaßnahmen, entsprechend den Vorschlägen des Lieferanten, investiert Wartezeiten zählen Ausgangslage: Der Betreiber hat nicht investiert Abgleich mit Störungsdaten, bei entsprechenden Fehlernummern keine Wartezeitanrechnung 18/ 25

25 Beispielausfälle 1. Regalbediengerät 2. Verfahrwagen 3. Kommissionierarbeitsplatz Ausfälle sind unabhängig von einander und nicht gleichzeitig Ausfälle sind rein technisch bedingt (weitere Ausfallzeiten werden nicht berücksichtigt) Jeweils 15 min Dauer Bezogen auf eine Schicht 19/ 25

26 techn. Verfügbarkeit 1 k i η tech η tech Element Anlage 1 (RBG) 0,33 96,9% 99,0% 2 (VW) 1 96,9% 96,9% 3 (K1) 0,5 96,9% 98,4% 94,3% Tabelle: Ergebnisse: techn. Verfügbarkeit 1 vgl. VDI 3581 Kap , Gewichtung nach Redundanzen [1] 20/ 25

27 Leistungsverfügbarkeit nicht eingelagerte Wartezeit Wartezeit Wartezeit Paletten am WE am K1 am K2 am AL 1 (RBG) - 1 min 2 min - 2 (VW) 1 Palette 10 min 11 min 1 min 3 (K1) - 15min - 3 min ηlv 99,0% 94,6% 97,3% 99,2% - - Tabelle: Ergebnisse: Leistungsverfügbarkeit 21/ 25

28 Vergleich der Kennwerte (techn.) Verfügbarkeit Leistungsverfügbarkeit Funktionsfähigkeit Arbeitsfähigkeit Aussage der Elemente der Arbeitsplätze Verknüpfung zum Systemwert ja nein vermaschte Boole : nein Systeme Gew.-faktoren: ja ja Puffer und Boole: ja Redundanzen Gew.-faktoren: nein ja Tabelle: Vergleich 22/ 25

29 Fazit und Ausblick Leistungsverfügbarkeit ist auch für kleine Anlagen geeignet Durch Investitionen in die Planung und Vorbereitung, verringert sich der Aufwand für die Abnahme deutlich Leistungsverfügbarkeit unterscheidet sich in Betrachtung der Anlage und Aussage deutlich von der (techn.) Verfügbarkeit Die Richtlinie erscheint voraussichtlich Mitte / 25

33 Quellenverzeichnis VDI-Richtlinie VDI Verfügbarkeit von Transport- und Lageranlagen sowie deren Teilsysteme und Elemente. Berichtigung der Richtlinie: Oktober 2006 VDI-Richtlinie VDI Anwendung der Verfügbarkeitsrechnung für Förder- und Lagersysteme. Inhaltlich überprüft und unverändert weiterhin gültig: August 2003 FEM-Regel FEM Regeln über die Abnahme und Verfügbarkeit von Anlagen mit Regalbediengeräten und anderen Gewerken FACHBEREICH FABRIKBETRIEB: Hochregallagerstatistik Quellenverzeichnis Kontakt 24/ 25

34 Kontakt Vielen Dank! Institut für rechnerunterstützte Produktion irp Fakultät Maschinenbau TU Ilmenau Gustav-Kirchhoff-Platz Ilmenau Tel.: 03677/ Dipl.-Ing. Martina M. Maier maier@ingeniera.de Quellenverzeichnis Kontakt 25/ 25