Integrierte Instandhaltung und Ersatzteillogistik: Vorgehensweisen, Methoden, Tools

440 Pages·2016·6.851 MB·German

by  Günther Pawellek (auth.)

VDI-Buch
Günther Pawellek
Integrierte Instandhaltung
und Ersatzteillogistik
Vorgehensweisen, Methoden, Tools
2. Aufl age
Prof. Dr.-Ing. Günther Pawellek
Institut für Technische Logistik
Technische Universität Hamburg-Harburg
Hamburg, Deutschland
[email protected]
VDI-Buch
ISBN 978-3-662-48666-5 ISBN 978-3-662-48667-2 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-48667-2
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Vorwort
Vorwort zur 2. Auflage

Die integrierte Instandhaltung und Ersatzteillogistik gewährleistet als indirekter
Bereich eine reibungslose Produktion, damit den Erfolg eines Industrieunterneh-
mens. Einen hohen Einfluss haben nach wie vor die Instandhaltungskosten, die et-
wa zwei bis sechs Prozent – branchenabhängig gegebenenfalls deutlich höher – der
Gesamtkosten ausmachen. Aus diesem Grund haben Optimierungen im Bereich
der Instandhaltung einen erheblichen Einfluss auf die Gesamtkosten und ermögli-
chen entscheidende Potenziale.

Für die effiziente Gestaltung der Instandhaltung kommen verschiedene neue An-
sätze zur Anwendung oder sind in der Entwicklung. Demzufolge ergänzt die 2.
Auflage die Vorgehensweisen, Methoden, Instrumente und Technologien unter
Berücksichtigung der Abhängigkeiten zwischen den Instandhaltungs- und Ersatz-
teillogistikprozessen. Im Bereich der Produktion ist mit der Vision Industrie 4.0
ein Umbruch erkennbar, der unmittelbar die Produktionsprozesse, deren Vernet-
zung sowie die Kommunikation zwischen Material, Maschinen, Menschen und lo-
gistischen Systemen grundlegend verändert. Ansätze für ein intelligentes Instand-
haltungsmanagement sind weit entwickelt, wie z.B. Zustandsidentifikation,
Verschleißmessung, automatische Optimierung von Betriebs- und Wartungszeit-
punkten. Auch wurde die „Instandhaltung in der Industrie 4.0“ als neues Manage-
mentkonzept aufgenommen. Detaillierter behandelt werden auch die Kosten in der
Instandhaltung. Eine Gliederung der direkten und indirekten Instandhaltungskos-
ten sowie eine Gesamtkostenstruktur für die Instandhaltung werden vorgeschlagen,
die zur Potenzialermittlung und späteren Analyse der Instandhaltungsprozesse her-
angezogen werden können. Der Verlust der Funktionsfähigkeit einer Anlage, da-
mit der klassische Anlagenausfall, wurde bezüglich der Anlagenausfallkosten nä-
her untersucht. Neue Entwicklungen zur Maschinendiagnose führen zur
intensiveren Behandlung der technischen Diagnose einerseits und des Condition
Monitoring andererseits. Eine zunehmende Bedeutung erfährt auch die Verteilung
der Instandhaltungsaufgaben zwischen Produktion und Instandhaltung sowie das
vi Vorwort
Outsourcing technischer Dienstleistungen. Neu in dieser Auflage ist auch die Er-
gänzung der top down-planenden IPS-Systeme durch ein bottom up-arbeitendes
Online-Störungsmanagement, das zeitnah Störungen in der Auftragsbearbeitung
erfasst und koordiniert. Hierfür steht Open Source-Software zur Verfügung, die
auch für kleinere und mittlere Betriebe einfache Lösungen für das Auftragsma-
nagement bietet.

Besonderer Dank gilt den Mitgliedsunternehmen des Arbeitskreises integrierte In-
standhaltung und Ersatzteillogistik der Forschungsgemeinschaft für Logistik e.V.
Ebenso dem Leiter dieses Arbeitskreises, Herrn Dipl.-Ing. Ingo Martens, Ge-
schäftsführer der ILS Integrierte Logistik-Systeme GmbH, und Lehrbeauftragter
für die Instandhaltung und Ersatzteillogistik im Masterstudium der TU Hamburg-
Harburg. Besonders danke ich auch Herrn Dipl.-Wirtsch.-Ing. Andreas Schramm,
Geschäftsführer der GfU Gesellschaft für Unternehmenslogistik mbH, für die
Entwicklungen zur Industrie 4.0-Umsetzung und dem internet-basierten Online-
Störungsmanagement (OSM) auf Freeware-Basis. Außerdem danke ich meiner
Assistentin Frau Sophie Laura Maretzki für die Überarbeitung aller Manuskripte
bis zur Drucklegung.

Hamburg-Harburg, im Herbst 2015

Günther Pawellek

Vorwort zur 1. Auflage

Ein Erfolgsfaktor in der industriellen Praxis sind permanente Rationalisierung und
Innovation. Die Folgen sind steigende Automatisierung und zunehmende Komple-
xität der Maschinen und Anlagen. Damit verbunden sind die Optimierung betrieb-
licher Organisationsformen hin zu höherer Flexibilität, reduzierten Beständen so-
wie kürzeren Durchlauf- und Lieferzeiten.

Mit dieser Entwicklung kommt gerade der Instandhaltung eine wachsende Bedeu-
tung zu. Denn bei minimalen Lager- und Umlaufbeständen werden die Anforde-
rungen an die Zuverlässigkeit der Maschinen und Anlagen immer größer, um eine
hohe Lieferbereitschaft sicherzustellen. Voraussetzung für Prozessinnovationen ist
die ganzheitliche Betrachtung der Produktion und Beschaffung einerseits sowie In-
standhaltung und Ersatzteillogistik andererseits. Es gilt, die Instandhaltung als in-
tegrierten Bestandteil der vernetzten Wertschöpfungsprozesse zu verstehen und
zielgerichtet die erheblichen Einsparungspotenziale zu nutzen.
Vorwort vii
Schwerpunkt des vorliegenden Buches ist die Analyse- und Entscheidungssyste-
matik zur permanenten Optimierung der in den Produktionsprozessen integrierten
Instandhaltung und Ersatzteillogistik. Im Vordergrund steht nicht allein das „was“
es an Konzepten, Strategien und Betriebssystemen gibt, sondern das „wie“ situativ
im Unternehmen die wesentlichen Gestaltungsbereiche „Instandhaltungsprozesse“
„Instandhaltungsorganisation“ und „Ersatzteillogistik“ unter Berücksichtigung ih-
rer Abhängigkeiten optimiert werden können. Dem liegt der „Ganzheitliche Pla-
nungsansatz“ zugrunde, denn die Lösung liegt im Gesamtkonzept und fordert ein
zielgerichtetes, schrittweises und strukturiertes Vorgehen mit einer nachvollzieh-
baren Entscheidungsfindung. Weitere wesentliche Forderungen in der betriebli-
chen Praxis sind die Konzentration auf das Wesentliche, Wahl der richtigen Me-
thoden und Instrumente sowie rasches, zeitnahes Umsetzen von optimierten
Konzepten. Neue Analyse- und Bewertungstools ermöglichen anlagen- und kom-
ponentenspezifische Betrachtungen von Instandhaltungs- und Ersatzteillo-
gistikstrategien sowie ein permanentes Monitoring bei Veränderungen.

Die integrierte Instandhaltung und Ersatzteillogistik ist ein wesentlicher Schwer-
punkt meiner Industrie- und Forschungstätigkeit an der Technischen Universität
Hamburg-Harburg (TUHH). Sowohl theoretische Optimierungsansätze sowie
praktikable Methoden und Tools zur effizienten Bearbeitung unterschiedlicher
Aufgabenstellungen werden an meinem Institut für Technische Logistik entwickelt
und in der Praxis eingesetzt. Die Praxisrelevanz ist außerdem durch die enge Zu-
sammenarbeit mit Unternehmen verschiedener Branchen in dem bereits 1992 ge-
gründeten forschungsbegleitenden Arbeitskreis „Integrierte Instandhaltung und Er-
satzteillogistik“ der Forschungsgemeinschaft für Logistik e.V. gewährleistet.

1. Entwicklungstrends
d
3. Ziel-und n
u
en Kennzahlensysteme uf
g a
Grundla ungsablTools
2. 4. Ihnaslttaunndg-s- 5. Ihnaslttaunndg-s- 6. Elorsgaistztitkeil- Plan
prozesse organisation 7.

Abb. 0.1 Aufbau des Buches „Integrierte Instandhaltung und Ersatzteillogistik“

Abbildung 0.1 zeigt die Struktur des Buches. Sie orientiert sich nach der (1) Ein-
leitung und den (2) Grundlagen der integrierten Instandhaltung an den Methoden
entlang von Praxisprojekten zur Optimierung der Instandhaltung und Ersatzteillo-
gistik. Demzufolge werden zunächst das (3) Ziel- und Kennzahlensystem erarbei-
tet. Es folgen die Methoden zur Entwicklung der Teilkonzepte (4) Instandhal-
tungsprozesse, (5) Instandhaltungsorganisation sowie (6) Ersatzteillogistik. In (7)
viii Vorwort
Planung der Instandhaltung werden die zuvor behandelten Methoden in einen
ganzheitlichen Planungsablauf zusammengefasst. Weiterhin werden Methoden und
Tools beschrieben, die eine effiziente Bearbeitung unternehmensspezifischer Auf-
gabenstellungen zur Verbesserung der Prozessqualität ermöglichen.

Damit richtet sich das Buch an Ingenieure der Betriebstechnik sowie Mitarbeiter
und Führungskräfte der Instandhaltung und Ersatzteillogistik. Es stellt einen ganz-
heitlichen Ansatz für die methodengestützte Projektabwicklung dar, um eigene
Problemsituationen einzuordnen und systematisch Lösungswege zu entwickeln.
Aber auch für Studierende des Ingenieur- und Wirtschaftsingenieurwesens an Uni-
versitäten und Hochschulen dient das Buch als Leitfaden für die Methodenanwen-
dung sowie als Herausforderung für die wissenschaftliche Weiterentwicklung von
Methoden und Tools zur langfristigen Verbesserung der Instandhaltungs- und Er-
satzteillogistikprozesse und damit der Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen
in vernetzten Wertschöpfungsprozessen.

Besonderer Dank gilt zunächst den Mitgliedsunternehmen des Instandhaltungsar-
beitskreises, die an der Weiterentwicklung und Anwendung von Methoden und
Tools erheblichen Anteil haben. Weiterhin danke ich meinen wissenschaftlichen
Mitarbeitern Dr.-Ing. Thorsten Hartmann, Dipl.-Ing. Ingo Martens, Dipl.-Wirtsch.-
Ing. Jörg Mehldau, Dipl.-Ing. oec. Jennifer Pohlmann, Dipl-Wirtsch.-Ing. Dietrich
Röben und Dipl.-Ing. Christoph Wendel für die Unterstützung bei der Bearbeitung
des Manuskriptes. Zuletzt danke ich vor allem meiner Frau Iris für die Erstellung
des Manuskriptes sowie für das Korrekturlesen mehrerer Manuskriptfassungen.

Hamburg-Harburg, im Frühjahr 2012

Günther Pawellek
Inhaltsverzeichnis
Vorwort ................................................................................................................... v
Inhaltsverzeichnis ................................................................................................. ix
1 Entwicklungen und Trends ................................................................................ 1
1.1 Ausgangssituation ......................................................................................... 1
1.2 Instandhaltung als Teil der Anlagenwirtschaft ............................................. 2
1.3 Steigende Anforderungen an die Instandhaltung .......................................... 3
1.4 Managementkonzepte ................................................................................... 5
1.4.1 Total Productive Maintenance (TPM) ................................................ 5
1.4.2 Lean Maintenance (Schlanke Instandhaltung) .................................... 6
1.4.3 Total Lifecycle Cost Strategy (TLC) .................................................. 7
1.4.4 Reliability Centered Maintenance (RCM) .......................................... 8
1.4.5 Knowledge Based Maintenance (wissensbasierte Instandhaltung) .... 9
1.4.6 Instandhaltung in der Industrie 4.0 ................................................... 11
1.5 Integrierte Instandhaltung im Wertschöpfungsprozess ............................... 13
1.6 Literatur zum Abschnitt 1 ........................................................................... 14
2 Grundlagen der „Integrierten Instandhaltung“ ............................................ 17
2.1 Gestaltungsbereich ...................................................................................... 17
2.1.1 Allgemeiner Instandhaltungsbegriff ................................................. 17
2.1.2 Zum Begriff „Integrierte Instandhaltung“......................................... 20
2.1.3 Instandhaltung im „Ganzheitlichen Produktionssystem“ ................. 22
2.2 Aspekte der integrierten Instandhaltung ..................................................... 24
2.2.1 Vernetztes Zielsystem ....................................................................... 24
2.2.2 Gestaltungsbereiche .......................................................................... 25
2.2.2.1 Systemdifferenzierung und Systemgestaltung...................... 25
2.2.2.2 Anforderungen seitens derWirksysteme ............................... 27
2.2.3 Lösungsprinzipien und Gestaltungsalternativen ............................... 29
2.2.3.1 Innovationsschwerpunkte und Lösungsansätze .................... 29
2.2.3.2 Lösungsprinzipien und Verfahren ........................................ 30
x Inhaltsverzeichnis

2.2.4 Vorgehensweise bei systemorientierter Planung .............................. 31
2.2.5 Ressourcen ........................................................................................ 33
2.3 Allgemeiner Problemlösungsprozess .......................................................... 34
2.3.1 Vorbereitung der Planung ................................................................. 35
2.3.1.1 Systemumfang definieren ..................................................... 35
2.3.1.2 Projektteam benennen .......................................................... 36
2.3.1.3 Arbeitsweise festlegen .......................................................... 37
2.3.2 Untersuchung der Ausgangssituation ............................................... 38
2.3.2.1 Planungsdaten ermitteln ....................................................... 38
2.3.2.2 Kennzahlen erarbeiten .......................................................... 39
2.3.2.3 Anforderungen ableiten ........................................................ 40
2.3.3 Erarbeitung von Gestaltungsalternativen .......................................... 41
2.3.3.1 Sub- und Teilsysteme bilden ................................................ 41
2.3.3.2 Alternativen bilden und reduzieren ...................................... 41
2.3.3.3 Bewertung von Alternativen ................................................. 41
2.4 Vorgehensmodelle der Instandhaltungsplanung ......................................... 46
2.4.1 Vorgehensrichtung Top-down oder Bottom-up ................................ 46
2.4.2 Planungsphasen ................................................................................ 46
2.4.3 Darstellungsformen der Planungssystematik .................................... 48
2.4.4 Mitarbeiterbeteiligung bei Instandhaltungsprojekten ....................... 49
2.5 Literatur zum Abschnitt 2 ........................................................................... 53
3 Ziel- und Kennzahlensystem ............................................................................ 55
3.1 Unternehmens- und Instandhaltungsziele ................................................... 55
3.1.1 Verfügbarkeit .................................................................................... 56
3.1.2 Zuverlässigkeit .................................................................................. 58
3.1.3 Lebenszykluskosten (Life-Cycle-Costs LCC) .................................. 58
3.2 Kosten der Instandhaltung .......................................................................... 59
3.2.1 Kostenrechnung in der Instandhaltung ............................................. 60
3.2.2 Gliederung der Instandhaltungskosten .............................................. 60
3.2.3 Kostenstruktur ................................................................................... 62
3.2.3.1 Direkte Instandhaltungskosten ............................................. 62
3.2.3.2 Indirekte Instandhaltungskosten ........................................... 68
3.2.4 Ausfallkosten .................................................................................... 69
3.2.4.1 Arten von Anlagenausfällen ................................................. 69
3.2.4.2 Anlagenausfallkosten ........................................................... 70
3.2.4.3 Kostenauswirkungen eines Anlagenausfalls ........................ 71
3.3 Entwicklung eines Zielsystems ................................................................... 73
3.3.1 Erstellung eines Zielkataloges .......................................................... 73
3.3.2 Durchführung der Zielbewertung...................................................... 75
3.3.2.1 Festlegung der Zielgewichte ................................................. 75
3.3.2.2 Bestimmung von Abhängigkeitskorrekturfaktoren .............. 76
3.3.2.3 Ermittlung einer Zielhierarchie ............................................ 77
3.3.3 Beurteilung des Zielsystems ............................................................. 77