Veröffentlichungsdatum: 1. Januar 2020
Bei der vorausschauenden Instandhaltung (auch Predictive Maintenance genannt) handelt es sich um eine Instandhaltungsstrategie, die mit Daten des industriellen IoT (Internet of Things) trainierte Machine Learning-Algorithmen dazu nutzt, Vorhersagen über zukünftige Ereignisse wie etwa die Wahrscheinlichkeit des Ausfalls von Geräten und Maschinen zu treffen.
Mithilfe einer Kombination aus Daten, Statistiken, Machine Learning und Modellierung kann die vorausschauende Instandhaltung optimieren, wann und wie die Instandhaltung von Industrieanlagen durchgeführt werden sollte. Durch diese prädiktive Analyse trägt die vorausschauende Instandhaltung dazu bei, kostspielige Reparaturen zu vermeiden sowie die Auslastung und Verfügbarkeit der betriebenen Anlagen zu maximieren.
Die vorausschauende Instandhaltung berücksichtigt geschätzte Serviceintervalle sowie datengestützte Erkenntnisse, die auf der Messung von Betriebsbedingungen basieren, und ermöglicht so das Echtzeit-Monitoring und die Diagnose von Geräteproblemen. Dadurch werden Anomalien in automatisierten Abläufen erkannt, bevor sie zu Problemen werden, die das Geschäft beeinträchtigen könnten. In den meisten Fällen zielen Programme mit vorausschauender Instandhaltung heute in erster Linie auf eine verbesserte Produktion, Instandhaltung und operative Effizienz ab.
Die vorausschauende Instandhaltung wird immer wichtiger, da sie System-, Produktions- und andere Fehler effizient isoliert und identifiziert, bevor sie auftreten, und so Ausfallzeiten und die Verschwendung von Ressourcen verringert. Das Monitoring wird durch den Einsatz von Sensoren erleichtert, die z. B. den Maschinenzustand überwachen können, sowie durch Sensordaten, die mit herkömmlichen Logdaten aus Datenbanken und Cloud-Speichersystemen kombiniert werden, wodurch tiefergreifende Einblicke in eine komplexe technische Infrastruktur ermöglicht werden. So entsteht ein Pool aus archivierten Daten, der die Möglichkeit zur Analyse von Maschinendaten für Diagnose- und Wartungszwecke bietet. Mithilfe von Sensordaten können Unternehmen Muster und Signale erkennen und so frühzeitig agieren, Instandhaltungsstrategien zum richtigen Zeitpunkt anwenden und letztlich sogar den nächsten Anlagenausfall oder eine sich anbahnende Katastrophe vorhersagen.
In diesem Artikel behandeln wir die Instandhaltung im Allgemeinen, verschiedene Arten von Instandhaltungsstrategien und zusätzliche Ressourcen zur vorausschauenden Instandhaltung.
Bei der Instandhaltung geht es um die Inspektion, Reparatur und Wartung von Maschinen und Anlagen, um sicherzustellen, dass alle für die Produktion erforderlichen Anlagen und Maschinen stets mit 100 % Effizienz arbeiten. Die Instandhaltung ist für Unternehmen unerlässlich, da der Ausfall von Maschinen zu Ausfallzeiten und Produktionsverzögerungen führen kann, die Gewinneinbußen verursachen.
In vielen Branchen machen Instandhaltungsarbeiten oftmals einen hohen Anteil der Gesamtbetriebskosten aus. Da mit Geräten und Maschinen gewisse Unwägbarkeiten verknüpft sind, haben Unternehmen oft Schwierigkeiten, die Kosten genau abzuschätzen. Die Produktivität und Rentabilität eines Unternehmens hängen zumindest teilweise von kosteneffizienten Instandhaltungsstrategien ab. Unternehmen müssen sorgfältige, optimierte Prozesse implementieren, um die Funktionalität und Zuverlässigkeit ihrer Anlagen zu gewährleisten.
Es gibt letztlich keine perfekte Instandhaltungsstrategie. Es gibt keine Garantie dafür, dass eine Maschine oder ein Gerät nicht ausfällt. Glücklicherweise hat der technologische Fortschritt neue, intelligentere Instandhaltungsstrategien mit sich gebracht, wie etwa die vorausschauende Instandhaltung, die einen proaktiven statt reaktiven Ansatz ermöglicht. Mit einem gut durchdachten Plan für das Instandhaltungsmanagement, der mehrere Arten der Instandhaltung kombiniert, können sich Unternehmen schon im Voraus besser auf erwartete und auch unerwartete Entwicklungen vorbereiten.
Was ist der Unterschied zwischen ungeplanter und geplanter Instandhaltung?
Es gibt zwei Arten von Instandhaltung: die ungeplante und die geplante. Die ungeplante Instandhaltung, auch reaktive Instandhaltung genannt, wird durchgeführt, wenn die Anlage bereits ausgefallen ist. Die geplante oder planmäßige Instandhaltung erfolgt dagegen, bevor ein Ausfall auftritt. Es gibt verschiedene Arten von planmäßiger Instandhaltung, in diesem Artikel betrachten wir jedoch nur die beiden Haupttypen, die präventive und die vorausschauende Instandhaltung.
Was sind die gängigen Arten der Instandhaltung?
Es gibt viele unterschiedliche Instandhaltungsstrategien, aber die bekanntesten sind die reaktive, die präventive und die vorausschauende Instandhaltung.
- Was ist reaktive (korrektive) Instandhaltung? Die reaktive Instandhaltung ist eine Art der ungeplanten Instandhaltung. Bei dieser Strategie, die man auch als korrektive oder störungsbedingte Instandhaltung bezeichnet, wird nicht versucht, Probleme im Voraus zu erkennen. Es wird erst eingegriffen, wenn die Probleme bereits aufgetreten sind. Trotz geringer Vorlaufkosten und Planung ist dies ein kurzsichtiger Ansatz, der hohe Kosten verursacht, u. a. durch unerwartete Ausfallzeiten, eine verkürzte Lebenserwartung der Maschinen, eine ineffiziente Nutzung von Arbeitszeit und Sicherheitsprobleme.
- Was ist präventive Instandhaltung? Präventive Instandhaltung ist eine Instandhaltungsstrategie, die typischerweise regelmäßige Instandhaltungsarbeiten während des gesamten Lebenszyklus beinhaltet, um die reibungslose Funktion der Anlagen zu sichern. Diese Strategie erfordert eine sorgfältige Planung und Terminierung, bevor Probleme auftreten, sowie genaue Aufzeichnungen zu Serviceberichten und durchgeführten Inspektionen. Aus diesem Grund können präventive Instandhaltungsmaßnahmen teuer und zeitaufwendig sein.
- Was ist vorausschauende Instandhaltung? Vorausschauende Instandhaltung ist eine Art der geplanten Instandhaltung, ebenso wie die präventive Instandhaltung. Im Gegensatz zur präventiven Instandhaltung berücksichtigt die vorausschauende Instandhaltung jedoch geschätzte Serviceintervalle sowie datengestützte Erkenntnisse, die auf der Messung von Betriebsbedingungen basieren, und ermöglicht so das Echtzeit-Monitoring und die Diagnose von Geräteproblemen. Dies hilft, Anomalien in automatisierten Abläufen zu erkennen, bevor sie zu echten Problemen werden, die das Geschäft beeinträchtigen könnten. Ein Nachteil der vorausschauenden Instandhaltung ist, dass ihre Implementierung kostspielig sein kann und oftmals umfangreiche Investitionen in Technologie erfordert. Trotz dieser Vorlaufkosten können Unternehmen eine Vielzahl von Vorteilen erwarten, wie etwa den 10-fachen ROI (Return on Investment) innerhalb der ersten zwei Jahre sowie eine Senkung der Instandhaltungskosten um 25 bis 30%.
- Was ist zustandsorientierte Instandhaltung? Als Teilbereich der vorausschauenden Instandhaltung erfolgt die zustandsorientierte Instandhaltung bei Bedarf. Dazu wird mithilfe von Echtzeitdaten der Zustand von Maschinen und Anlagen beobachtet. Die zustandsorientierte Instandhaltung (und damit auch die vorausschauende Instandhaltung) beruht auf einem Prozess, der als Zustands-Monitoring bezeichnet wird. Dabei werden verschiedene Kennzahlen der Maschinen und Anlagen überwacht – wie etwa Temperatur und Vibration – um Veränderungen zu erkennen, die auf ein entstehendes Problem hindeuten. Auf diese Weise können Unternehmen Bedingungen, die die Lebensdauer einer Maschine potenziell verkürzen, durch eine entsprechende Instandhaltungsplanung bei Bedarf anpassen.
Was ist der Unterschied zwischen vorausschauender und präventiver Instandhaltung?
Obwohl sowohl die präventive als auch die vorausschauende Instandhaltung unter den Oberbegriff der geplanten Instandhaltung fallen, gibt es deutliche Unterschiede zwischen diesen beiden Instandhaltungsarten. Die präventive Instandhaltung stützt sich im Wesentlichen auf Daten, die zeigen, wann Ausfälle typischerweise auftreten, womit eine präventive Handlung ausgelöst wird.
Eine regelmäßig geplante präventive Instandhaltung kann auch Ausfälle vorhersagen, die durch voraussichtlichen Verschleiß verursacht werden. Auslöser für Instandhaltungsmaßnahmen sind hier Zeit, Ereignisse und Zählerstände. Dies reduziert zwar die Auswirkungen von Ausfällen, verursacht aber manchmal auch vorzeitige oder unnötige Instandhaltungskosten.
Die vorausschauende Instandhaltung basiert auf dem tatsächlichen Zustand der Maschinen und Geräte, zu dessen Ermittlung Daten, Statistiken, Machine Learning und Modellierung genutzt werden, um Probleme zu identifizieren – und ihnen vorzubeugen.
Inwiefern profitieren Unternehmen von der vorausschauenden Instandhaltung?
Der geschäftliche Nutzen der vorausschauenden Instandhaltung liegt darin, dass sie die Instandhaltungskosten senkt und die mit Ausfällen verbundenen Verluste reduziert. Die Vermeidung von Ausfällen erhöht die Produktivität in der Fertigung und verbessert die Kundenerfahrung, da sich Ausfälle oder Fehler negativ auf die Endbenutzer auswirken könnten.
In der Industrie können Unternehmen durch Ausfallzeiten täglich Kosten in Millionenhöhe entstehen. Die ungeplante Instandhaltung kann 12 bis 15 % mehr kosten als die geplante Instandhaltung, und die zusätzliche Dringlichkeit, die dadurch entsteht, dass der reguläre Betrieb möglichst schnell wieder aufgenommen werden muss, kann die Kosten und das Risiko weiter erhöhen.
Aus diesem Grund setzen zukunftsorientierte Unternehmen auf vorausschauende Instandhaltungsstrategien. Die vorausschauende Instandhaltung berücksichtigt geschätzte Serviceintervalle und nutzt gleichzeitig datengestützte Erkenntnisse, die auf der Messung von Betriebsbedingungen basieren. Indem sie statistische Schwellenwerte oder Modellierungs- und Vorhersage-Verfahren nutzen, um zu berechnen, wann Reparaturen erforderlich sind, sind Unternehmen, die vorausschauende Instandhaltungsstrategien anwenden, in der Lage, die Ersatzteil- und Arbeitskosten sowie die Anlagenverfügbarkeit besser zu steuern.
Vorausschauende Instandhaltung und Industrie 4.0
Industrie 4.0 bezeichnet die vierte Welle der Transformation der Industrialisierung, also eine Ära, die auf den technologischen Fortschritten der letzten industriellen Revolution aufbaut und diese ausbaut. Die vorangegangene Ära, die sogenannte dritte Industrialisierungswelle, brachte durch digitale Technologien und Automatisierung ein neues Maß an Effizienz. Es entstanden dabei aber auch neue Probleme (z.B. Datenintegrität, Komplexität von Service und Instandhaltung, erhöhte Kosten, Sicherheitsverletzungen usw.). Industrie 4.0 widmet sich diesen neuen Problemen mit Fortschritten in der Datenkonnektivität und mit Technologien, die Instandhaltungsservices und Sicherheitsaspekte modernisieren sollen.
Technologische Entwicklungen wie das Internet of Things, Cloud, Big Data und Analytik, Advanced Analytics, Machine Learning, künstliche Intelligenz und Augmented Reality ermöglichen zusammen neue Instandhaltungsstrategien, welche die Verfügbarkeit verbessern, die Kosten senken, die Sicherheit erhöhen und letztlich ungeplante Ausfallzeiten vermeiden.
Vorausschauende Instandhaltung treibt Transformationsprozesse voran
Ganz unabhängig von der Branche haben Tools für die vorausschauende Instandhaltung einen erheblichen Einfluss auf die Effizienz, Produktivität und Rentabilität. Unternehmen in Branchen wie der Fertigung, der Energie- und Versorgungswirtschaft, dem Transportwesen und dem Gesundheitswesen sind bereits dabei, ihre Instandhaltungsabläufe neu zu gestalten. Unternehmen, die keine vorausschauenden Instandhaltungsstrategien anwenden, werden wahrscheinlich ins Hintertreffen geraten oder einen bedeutenden Wettbewerbsvorteil einbüßen.
