Table Of Content6OJITJ=BmUJ
Forschung und Praxis
Band 90
Berichte aus dem
Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik
und Automatisierung (lPA), Stuttgart,
Frau nhofer-I nstitut fOr Arbeitswirtschaft
und Organisation (lAO), Stuttgart, und
Institut fOr Industrielle Fertigung und
Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart
Herausgeber: H J. Warnecke und H-J. Bullinger
Hagen U. Uetz
Bewertung der Instandhaltung
von Fertigungssystemen in der
technischen Investitionsplanung
Mit 38 Abbildungen
Springer-Verlag
Berlin Heidelberg New York Tokyo 1986
Dipl.-Ing. Hagen U. Uetz
Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart
Dr.-Ing. H. J. Warnecke
o. Professor an der Universitat Stuttgart
Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik und Automatisierung (lPA), Stuttgart
Dr.-Ing. habil. H.-J. Bullinger
o. Professor an der Universitat Stuttgart
Fraunhofer-Institut fOr Arbeitswirtschaft und Organisation (lAO), Stuttgart
093
ISBN-13: 978-3-540-16166-0 e-ISBN-13: 978-3-642-82693-1
001: 10.1007/978-3-642-82693-1
Das Werk ist urheberrechtlich geschOtzt. Die dadurch begrundeten Rechte, insbesondere die
der Obersetzung, des Nachdrucks, der Entnahme von Abbildungen, der Funksendung,
der Wiedergabe auf photomechanischem oder ahnlichem Wege und der Speicherung in
Datenverarbeitungsanlagen bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwendung, vorbehalten.
Die VergOtungsanspruche des § 54, Abs. 2 UrhG werden durch die "Verwertungsgesellschaft
Wort", MOnchen, wahrgenommen.
© Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1986.
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem
Werk berechtigt auch ohne besonde~e Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daB solche
Namen im Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten
waren und daher von jedermann benutzt werden dOrtten.
Gesamtherstellung: Copydruck GmbH, Heimsheim
2362/3020-543210
Geleitwort der Herausgeber
Futuristische BUder werden ~ute ent\\Urfen:
o Robot.er bauen Robot.er,
o Breitbandinformationssysteme transferieren riesige Datenmengen in
SeklIDden urn die ganze W=lt.
Von der "nenschenleeren Fabrik" wird da gesprochen IIDd van "papierlo
sen Btiro". WOrtlich gencmtEl1 muB man beides als utopie bezeichnen,
aber der EntwickllIDgstrend geht sicher zur "automatischen FertiglIDg"
IIDd zurn "rechnerlIDterstlitzten Bliro". ForschlIDg bedarf der Perspektive,
ForschlIDg ben6tigt aber auch die RilckkoppllIDg zur Praxis - insbeson
dere im Bereich der Produktionstechnik IIDd der Arbeitswissenschaft.
FUr eine Industriegesellschaft hat die Produktionstechnik eine Schllis
selstelllIDg. MechanisierlIDg IIDd AutanatisierlIDg haben es lIDS in den
letzten Jahren erlaubt, die Produktivitilt IIDserer Wirtschaft standig
zu verbessern. In der Vergangenheit stand dabei die LeistungssteigerlIDg
einzelner Maschinen IIDd Verfahren im Vordergrund. Heute wissen wir, daB
wir das Zusannenspiel der verschiedenen Untemehrrensbereiche starker
beachten mlissen. In der FertiglIDg selbst konzipieren wir flexible Fer
tiglIDgssysteme, die viele verkettete Einzelmaschinen beinhalten. Dort,
\\U es Produkt IIDd Produktionsprogranm zulassen, denken wir intensiv
tiber die VerknlipflIDg von Konstruktion, ArbeitsvorbereitlIDg, FertiglIDg
IIDd Qualitatskontrolle nacho RechnerlIDterstiitzte Informationssysteme
helfen dabei IIDd sollen zum CIM (Ccrcputer Integrated Manufacturing)
flihren und CAD (Catputer Aided Design) und CAM (Conputer Aided Manu
facturing) vereinen. Auch die Btiroarbeit wird neu durchdacht IIDd mit
Hilfe vemetzter COmputersysteme teilweise autamatisiert IIDd mit den
anderen Untemehirensfunktionen verblIDden. Information ist zu einem
Produktionsfaktor ge\\Urden, IIDd die Art IIDd Weise, wie man damit urrgeht,
wird mit tiber den Untemehrrenserfolg entscheiden.
Der Erfolg in IIDseren Untemehrren hangt auch in der ZuklIDft entschei
dend von den dort arbeitenden Menschen abo RationalisierlIDg und Auto
matisierlIDg mlissen deshalb im Zusarmenhang mit Fragen der Arbeitsgestal
tlIDg betrieben werden, IIDter Beri.icksichtiglIDg der Bedlirfnisse der Mit
arbeiter IIDd unter BeachtlIDg der erforderlichen Qualifikationen. Inve
stitionen in Maschinen IIDd Anlagen miissen deshalb in der Produktion wie
im Btiro durch Investitionen in die Qualifikation der Mitarbeiter be
gleitet werden. Bereits im PlanlIDgsstadiurn mlissen Technik, Organisation
IIDd Soziales integrativ betrachtet IIDd mit gleichrangigen GestaltlIDgs
zielen belegt werden.
Von wissenschaftlicher Seite ruB dieses Bemiihen durch die EntwickllIDg
von Methoden IIDd Vorgehensweisen zur systematischen Analyse IIDd Ver
besserlIDg des Systems Produktionsbetrieb einschlieBlich der erforder
lichen DienstleistlIDgsfunktionen IIDterstlitzt werden. Die Ingenieure
sind hier gefordert, in enger Zusarmenarbeit mit anderen Disziplinen,
z. B. der Informatik, der Wirtschaftswissenschaften IIDd der Arbeitswis
senschaft, Li::islIDgen zu erarbeiten, die den veranderten RandbedinglIDgen
RechnlIDg tragen.
Beispielhaft sei hier an den groBen Bereich der Informationsverarbei
tlIDg im Betrieb erinnert, der von der AngebotserstelllIDg tiber Konstruk
tion IIDd ArbeitsvorbereitlIDg, bis hin zur FertiglIDgssteuerlIDg IIDd Quali
tatskontrolle reicht. Beim MaterialfluB geht es urn die richtige Aus-
wahl lIDd den Einsatz von FClrdennitteln sowie Anordmmg lIDd Ausstattung
von Lagem. GroBe Aufmerksarnkeit wird in nachster Zukunft au:::h der
~iteren Autanatisienmg cler Handhabung von Werkstiicken und Werkzeu
gen sowie der M:mtage von Produkten gescl'E1kt ~den.
Von der ForschlIDg muB in diesem Zusamrenhang ein Beitrag ZUIll Einsatz
fortschrittlicrer intelligenter Cc:xrputersysterre erfolgen. PlanlIDgs
prozesse mtissen durch Softwaresysterre lIDterSttitzt lIDd Arbeitsbedingtm
gen wissenschaftlich analysiert lIDd neu gestaltet ~rden.
Die von den Herausgebem geleiteten Institute, das
- Institut ftir Industrielle Fertigtmg lIDd Fabrikbetrieb cler Universitat
Stuttgart (IFF),
- Fraunhofer-Institut ftir Produktioostechnik und Autanatisierung (IPA),
- Fraunhofer-Institut ftir Arbeitswirtschaft lIDd Organisation (IAO)
arbeiten in gnmdlegender und angewandter Forschung intensiv an den
oben aufgezeigten Entwicklungen mit. Die AUSStattlIDg cler Ial:x>rs lIDd
die Qualifikation der Mitarbeiter haben bereits in der Vergangenheit
zu Forschungsergebnissen geftihrt, die ftir die Praxis von groBem
Wert varen. Zur Umsetzung geWJrulener Erkenntnisse wird die Schriften
reihe "IPA-IAO - ForschlIDg und Praxis" rerausgegeben. Der vorliegende
Band setzt diese Reihe fort. Eine Ubersicht tiber bisher erschienene
Titel wird am SchluB dieses Buches gegeben.
Dem Verfasser sei ftir die geleistete Arbeit gedankt, clem Springer
Verlag ftir die Aufnahne dieser Schriftenreihe in seine Angebotspa
lette und cler Druckerei ftir saubere und ztigige Ausftihrtmg. MOge das
Buch von cler Fachwelt gut aufgenomrren ~den.
H. J. Wamecke • H. -J. Bullinger
Vorwort
Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als
wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut fUr
Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart.
Herrn Prof. Dr.-Ing. H.-J. Warnecke danke ich fUr die wohl
wollende Forderung und UnterstUtzung der Arbeit.
Mein Dank richtet sich zudem an Herrn Prof. Dr.-Ing. G.
Lechner, der wertvolle Anregungen und Erganzungen zur Ar
beit gab.
Auch allen Mitarbeitern des lnstituts, die mich bei der Er
stellung der Arbeit unterstUtzten, danke ich. Dies gilt insbe
sondere fUr Herrn Dr.-Ing. M. Schweizer sowie Herrn Horter.
FUr die wertvollen wissenschaftlichen Anregungen und die fun
dierte UnterstUtzung der Arbeit darf ich zudem Herrn Dipl.
lng. W.H. Grobler meinen Dank aussprechen.
Stuttgart, August 1985 Hagen Uetz
I N HAL T
Seite
0.1 Schrifttum 13
0.2 Abkurzungsverzeichnis 20
Einleitung 24
1.1 Vorbemerkungen 24
1.2 Stand der Technik 26
1. 2.1 Instandhaltung in der technischen 26
Investitionsplanung
1. 2.2 Grundlagen der Bewertung der Instandhaltung 27
in der technischen Investitionsplanung
1. 2.3 Spezielle Bewertungsverfahren der Instand 28
haltung
1 .3 Aufgabenstellung und Zielsetzung 28
2 Grundlagen der Instandhaltung 31
2.1 Begriffe der Instandhaltung und angren 31
zenden Gebiete
2 • 1 • 1 Instandhaltungsanlasse 32
2.1.2 Instandsetzbare und nicht instandsetzbare 34
Systeme
2.1 .3 Instandhaltungsdauern 35
2.2 Aggregierte Kennwerte der Instandhaltung 36
in der Fertigungstechnik
3 Anforderungen an ein Verfahren zur Bewertung 38
der Instandhaltung in der technischen
Investitionsplanung
3.1 Instandhaltungsaspekte in der technischen 38
Investitionsplanung
3.2 EinfluBparameter der Instandhaltung und 40
deren Berucksichtigung im Verfahren
3.3 Istzustandsanalyse in Fertigungsbetrieben 41
3.4 Anforderungsprofil 43
- 10 -
Seite
4 Modellentwicklung 46
4.1 Allgemeines Modell 46
4.1 .1 Grundlagen der allgemeinen Modellbildung 46
4.1. 2 Auswahl der Modellart 47
4.1.3 Betrachtungsart der betrieblichen Instand 48
haltung im Modell
4.1.4 Auswahl der Modellstruktur 49
4.2 Spezielles Modell 51
4.2.1 Vorgehen zum Erstellen eines speziellen Modells 51
4.2.2 Anwendung des Modells am Beispiel einer 55
Blechbearbeitungslinie
4.2.3 Datenbeschaffung im Betrieb 55
4.3 Anmerkung zur Prognose 58
4.3.1 Grundlagen der Prognose der Instandhaltungs 58
eigenschaften
4.3.2 Mathematische Darstellung der Prognose 60
4.3.3 DatengUte und Prognoseunsicherheit 61
5 Vorgehensweise bei der instandhaltungsbezo 63
genen Strukturierung von Fertigungssystemen
5.1 Problemstellung 63
5.2 DurchfUhren einer instandhaltungsspezifischen 63
Strukturierung von Fertigungssystemen
5.3 Anmerkungen zu den Abhangigkeiten der Elemente 66
5.4 Abbilden eines Fertigungssystems im analy 67
tischen Rechenmodell
5.5 Exemplarische Modellanwendung: Erstellen 68
des speziellen Struktogramms fUr die
Blechbearbeitungslinie
6 Anlasse und Haufigkeiten von Instandhal 71
tungsmaf3nahmen
6.1 Problemstellung 71
6.2 Beschreibung von Instandhaltungsanlassen 71
- 11 -
Seite
6.2.1 InstandhaltungsmaOnahmen mit determini 72
stischen Anlassen
6.2.2 InstandhaltungsmaOnahmen mit stochastischen 73
Anlassen
6.2.3 Charakteristische Verteilungsfunktion der 76
Instandhaltungsanlasse
6.3 Mathematische Darstellung im Rechemodell 79
6.3.1 Deterministische Instandhaltungsanlasse 79
6.3.2 Stochastische Instandhaltungsanlasse 80
6.4 Instandhaltungsanlasse am Beispiel einer 84
Blechbearbeitungslinie
7 Kostenkennwerte von InstandhaltungsmaOnahmen 86
7.1 Zur Kennwertbildung 86
7.2 Bilden des Kostenkennwertes 86
7.3 Vorhersage der Dauer der Instandhaltungs 87
maOnahmen
7.4 Analytische Ermittlung des Kostenkennwertes 92
7.5 Zur Einschatzung der Kostenarten 95
7.6 Diskontierung der Instandhaltungskosten 96
7.7 Verbessern des Kostenkennwertes durch eine 97
PrUfliste
7.8 Erarbeiten der KostenkenngroOen am Beispiel 100
der Blechbearbeitungslinie
8 Ausfallkosten von Fertigungssystemen 106
8.1 Zur Charakteristik von Ausfallkosten 106
8.2 BerUcksichtigung der Ausfallkosten im Modell 108
8.3 Ermittlung der Ausfallkosten am Beispiel der 109
Blechbearbeitungslinie
9 Bilden der Instandhaltungskostenkennwerte 113
auf Systemebene
9.1 Rechenprogramm zur Ermittlung der Instand 113
haltungskennwerte von Fertigungssystemen
- 12 -
Seite
9. 1 . 1 Programmstruktur 114
9.1. 2 Eingabedaten 117
9.1.3 Ausgabedaten 117
9.1. 4 Erfahrungen bei der Nutzung des Programms 118
9.2 Einsatz des Programms am Beispiel der 119
Blechbearbeitungslinie
10 Kritik der Ergebnisse und Ausblick 121
10.1 Vergleich der vorhergesagten Kostenkennwerte 121
und der tatsachlich erreichten Instandhal
tungskosten
10.2 Kritik des Modells 122
10.2.1 Modellaufbau 122
10.2.2 Einzelne ModellmaOnahmen 123
10.3 Abgrenzung des Modelleinsatzes 125
10.4 Ausblick auf zukunftige Anwendungen 126
11 Zusammenfassung 128
