Instandhaltungslogistik (eBook)

Inhalt 7
Vorwort zur 8. Auflage 17
1 Logistik 19
1.1 Begriffsabgrenzung, Geschichte 19
1.2 Logistik, heute 20
1.3 Funktionsbereiche der Logistik 21
1.4 Logistik und Instandhaltung 23
1.5 Logistikkosten 27
1.5.1 Gesamtkostendenken in der Logistik 27
1.5.2 Zielkonflikt 28
1.6 Supply Chain Management 29
1.6.1 Traditionelle Supply Chain 30
1.6.2 Integrierte Supply Chain 30
1.6.2.1 Partnerschaftliche, unternehmensübergreifende Kooperation 32
1.6.2.2 Re-Design der Kernprozesse 33
1.6.2.3 IT-System 33
1.6.3 Supply Chain vs. Supply Network 33
1.6.4 Logistik-Prozessentwicklung anhand von Referenzmodellen am Beispiel des SCOR-Modells 34
1.6.4.1 Aufbau des SCOR-Modells 34
1.6.4.2 Prozesstypen im SCOR-Modell 35
1.6.4.3 Prozessebenen 36
1.7 Der Beitrag der Logistik zur Erreichung der Unternehmensziele 39
2 Instandhaltung 43
2.1 Kosten und Nutzen der Instandhaltung 43
2.2 Instandhaltung im Wandel 45
2.3 Ziele der Instandhaltung 48
2.4 Begriffe der Instandhaltung 49
2.4.1 Inspektion 51
2.4.2 Wartung 54
2.4.3 Instandsetzung 55
2.4.4 Verbesserung 56
2.5 Ausfallrate 58
2.5.1 Badewannenkurve 58
2.5.2 Ausfallrate bei komplexen Anlagen 59
2.5.3 Ausfallursachen 61
2.6 Kostenminimierung durch Instandhaltung 64
2.6.1 Bestimmung der optimalen Instandhaltungsintensität 65
2.6.2 Berücksichtigung der Instandhaltungskosten beim Anlagenkauf 65
2.6.3 Ermittlung und Budgetierung des Instandhaltungsaufwands 66
2.6.4 Produktionsausfallkosten 69
2.6.5 Ermittlung der Eigeninstandhaltungskosten mit Hilfe der Prozesskostenrechnung 71
2.6.5.1 Grundlagen der Prozesskostenrechnung 71
2.6.5.2 Vorteile der Prozesskostenrechnung 73
2.6.6 Ermittlung und Darstellung der Instandhaltungsprozesse 74
2.6.6.1 Grundgedanken zur Prozessorientierung 74
2.6.6.2 Merkmale eines Prozesses 74
2.6.6.3 Darstellungsformen von Prozessen 75
2.6.6.4 Vorgangsweise bei der Prozessdefinition 76
2.6.6.5 Ermittlung der Prozesszeiten 77
2.6.6.6 Prozesskosten als Basis für Verbesserungen oder Outsourcingentscheidungen 78
3 Instandhaltungsmanagement 79
3.1 Organisation der Instandhaltung 79
3.1.1 Aufbauorganisation der Instandhaltung 80
3.1.1.1 Linienorganisation 81
3.1.1.2 Stab-Linienorganisation 82
3.1.1.3 Matrix-Organisation 82
3.1.1.4 Kombination der Organisationsformen 83
3.1.2 Prozessorientiertes Instandhaltungsmanagement 84
3.1.2.1 Prozessorientierung und Prozessmanagement 84
3.1.2.2 Prozessorientiertes Anlagen- und Instandhaltungsmanagement 87
3.1.3 Ablauforganisation 87
3.2 Die Organisation der Instandhaltung im Wandel 90
3.3 Zentrale/Dezentrale Instandhaltung 92
3.4 Outsourcing oder Re-Insourcing? 93
3.4.1 Outsourcing in der Instandhaltung 93
3.4.2 Gründe für das Outsourcing von Instandhaltungstätigkeiten 95
3.4.3 Voraussetzungen im eigenen Unternehmen 96
3.4.4 Mögliche Risiken durch das Outsourcing 97
3.4.5 Kriterien für die Auswahl von Dienstleistungsunternehmen 97
3.4.6 Durchführung eines Instandhaltungs-Outsourcingprojekts 99
3.5 Make-or-Buy? Ermittlung der Kerneigenleistungstiefe der Instandhaltung 99
3.5.1 Konzentration auf Kernkompetenzen 99
3.5.2 Verfahrensbeschreibung 101
3.5.2.1 Verfahrensziel 101
3.5.2.2 Erster Schritt: Erfassung der Rahmenbedingungen 102
3.5.2.3 Zweiter Schritt: Erfassung eines unternehmensspezifischen Anforderungsprofils 102
3.5.2.4 Darstellung möglicher Leistungsklassen und Bestimmung der sicheren Fremdleistung 103
3.5.2.5 Dritter Schritt: Bestimmung des Leistungsindex 104
3.5.2.6 Vierter Schritt: Bestimmung des Anlagenindex 106
3.5.2.7 Fünfter Schritt: Bestimmung der Kerneigenleistungstiefe: Einordnung der Einzelleistungen je Anlage und Visualisierung im Portfolio 107
3.5.3 Zusammenfassung und Ausblick 109
3.6 Zusammenarbeit mit Dienstleistern – Instandhaltungsnetzwerke 110
4 Kennzahlen und Controlling in der Instandhaltung 113
4.1 Kennzahlen in der Instandhaltung 113
4.1.1 Nutzen und Gefahren der Kennzahlenanwendung 113
4.1.2 Von Kennzahlen zu Kennzahlensystemen 114
4.1.3 Kategorien von Kennzahlen in der Instandhaltung 115
4.2 Die Balanced Scorecard in der Instandhaltung 119
4.3 Instandhaltungs-Controlling 121
4.3.1 Instandhaltungs-Controlling-System 121
4.3.2 Fehlerquellen 122
4.3.3 Erstellung von Instandhaltungsbudgets 123
4.4 Benchmarking in der Instandhaltung 124
4.4.1 Was ist Benchmarking? 124
4.4.2 Benchmarking-Definitionen 125
4.4.3 Arten des Benchmarking 126
4.4.4 Allgemeine Vorgangsweise beim Benchmarking 128
4.4.5 Benchmarkingprojekt in der Instandhaltung 131
5 Instandhaltungsstrategien 135
5.1 Instandhaltung als „Verteidigungssystem gegen Schäden“ 135
5.2 Arten von Instandhaltungsstrategien 136
5.3 Ausfallbehebung 137
5.4 Zeitgesteuerte periodische Instandhaltung 138
5.4.1 Mittlere Zeit zwischen zwei Schäden (Mean Time Between Failures – MTBF) 139
5.4.2 Streuung der Nutzungsdauer 139
5.4.3 Schadensdokumentation 139
5.4.4 Unzureichende statistische Erfahrung 140
5.5 Zustandsorientierte Instandhaltung 140
5.5.1 Condition Monitoring (Zustandsüberwachung) 144
5.5.1.1 Zustandsüberwachung durch den Menschen 144
5.5.1.2 Condition Monitoring mit Sensoren 144
5.5.1.3 Online- und Offline-Überwachung 145
5.5.1.4 Einflussgrößen auf den Anlagenzustand 146
5.5.2 Einführung eines Condition Monitoring-Systems 147
5.5.3 Techniken für die Zustandsüberwachung 148
5.5.3.1 Dynamische Effekte 149
5.5.3.2 Temperatureffekte 149
5.5.3.3 Chemische Effekte 149
5.5.3.4 Physikalische Effekte 149
5.5.3.5 Elektrische Effekte 150
5.5.3.6 Partikeleffekte 150
5.5.4 Ferndiagnose von Werkzeugmaschinen 150
5.5.4.1 Ferndiagnose und Ferninstandhaltung 150
5.5.4.2 Videodiagnose in der Instandhaltung 151
5.6 Vorausschauende Instandhaltung 152
5.7 Instandhaltung 4.0 – „Smart Maintenance“ 154
5.7.1 Industrie 4.0 154
5.7.2 Mit „Smart Maintenance“ zur antizipativen Qualitäts- und Instandhaltungsplanung 155
5.7.3 Unterstützung durch Data-Mining 159
5.7.4 Nutzen der „Smart Maintenance“ 159
5.8 Welche Strategie ist die Richtige? – Methode der risikoorientierten Strategieauswahl 160
5.8.1 Rahmenbedingungen 160
5.8.2 5-Schritte-Analyse der Anlagen 161
5.8.3 Schritt 1: Vergleich der Anforderungen an die Anlage mit den möglichen Leistungen 163
5.8.4 Schritt 2: Klassifizierung kritischer Anlagen durch Bewertung der Ausfallwirkungen (Wertstromfokus) 164
5.8.5 Schritt 3: Erfassung der Schadensmöglichkeiten an den kritischen Anlagen 166
5.8.6 Schritt 4: Risikobewertung der kritischen Anlagen – Quantifizierung der Ausfallwirkungen durch Berechnung des Risikos mittels der SMEA 167
5.8.6.1 Definition des Begriffs Risiko 168
5.8.6.2 Abschätzung der Eintrittswahrscheinlichkeit 168
5.8.6.3 Systematisches Durchführen einer Risikoanalyse 169
5.8.6.4 SMEA (Schadensmöglichkeits- und Einflussanalyse) zur risikobasierten Strategieauswahl 172
5.8.7 Schritt 5: Systematische Verringerung des Risikos durch richtige Strategieauswahl 173
5.8.8 Ausblick 174
6 Instandhaltungslogistik 175
6.1 Verknüpfung der Logistik- und Instandhaltungsprozesse 175
6.2 Aufgaben und Ziele der Instandhaltungslogistik 177
6.3 Ersatzteilbewirtschaftung zur Verfügbarkeitssicherung 179
6.3.1 Ersatzteilorganisation als Querschnittsfunktion zwischen Logistik und Instandhaltung 179
6.3.2 Aufgaben und Ziele der Ersatzteilbewirtschaftung 180
6.3.3 Ersatzteil-Management 181
6.3.4 Definition des Ersatzteils 182
6.3.5 Ersatzteilauswahl 182
6.3.6 Vorgangsweise für eine effiziente Ersatzteilbewirtschaftung beim Abnehmer 184
6.3.7 Unternehmensmodelle der Ersatzteillogistik 185
6.3.8 Arten der Ersatzteilbevorratung 185
6.4 Dimensionierung der Ersatzteillager 188
6.4.1 Ersatzteilbedarfsermittlung 188
6.4.2 Instrumente zur Bestandsführung 188
6.4.2.1 ABC-Analyse 189
6.4.2.2 XYZ-Analyse 190
6.4.2.3 Kombination von XYZ-Analyse und ABC-Analyse 191
6.4.3 Komponenten des Lagerbestandes 191
6.4.4 Lagerkennzahlen und -begriffe 193
6.4.5 Lagerdurchlaufdiagramm 193
6.4.6 Gesamtkosten der Lagerhaltung 194
6.4.6.1 Beschaffungskosten 195
6.4.6.2 Lagerkosten 195
6.4.6.3 Fehlmengenkosten 196
6.4.7 Stochastisches Modell – Lagerhaltungsstrategien 196
6.4.7.1 Strategien mit Bestellbestand 197
6.4.7.2 Strategien mit Bestellzyklus 197
7 Lean Maintenance 199
7.1 „Lean Production“ als Zustand 199
7.1.1 Grundlagen 199
7.1.2 Vermeidung von Verschwendung 200
7.2 Wie wird meine Instandhaltung „lean“? 201
7.3 Verschwendung in der Instandhaltung 202
7.3.1 Interpretation der 7 Arten der Verschwendung im Instandhaltungsbereich 203
7.3.1.1 Überproduktion und Blindleistung 203
7.3.1.2 Wartezeiten 203
7.3.1.3 Unnötiger Transport 203
7.3.1.4 Nicht sachgerechter Technologieeinsatz oder nicht sachgerechter Arbeitsprozess 203
7.3.1.5 Bestände 204
7.3.1.6 Unnötige Bewegung 204
7.3.1.7 Mängel 204
7.3.2 „Lean Thinking“ im Instandhaltungsbereich 204
7.4 Standardisierung von Instandhaltungsprozessen 205
7.4.1 Instandhaltung in 8 Schritten 205
7.4.1.1 Auslöser 207
7.4.1.2 AV-Planung 207
7.4.1.3 AV-Durchführung 207
7.4.1.4 Manuelle Durchführung 207
7.4.1.5 Wiederinbetriebnahme 208
7.4.1.6 Funktionscheck 208
7.4.1.7 Freigabe 208
7.4.1.8 Abschluss 208
7.4.2 Vorteile der Standardisierung 210
7.5 Optimierung der Instandhaltungsprozesse durch Wertstromdesign 210
7.5.1 Auswahl des Wertstroms 211
7.5.2 Zeichnung des Ist-Zustandes 212
7.5.3 Vorgehensweise bei der Zeichnung des Soll-Zustandes 218
7.5.4 Umsetzungsprojekte 219
7.6 Vorteile des Wertstromdesigns für Instandhaltungsprozesse 219
8 Total Productive Management (TPM) 221
8.1 Von Total Productive Maintenance zu Total Productive Management 221
8.1.1 Definition und Kennzeichen 221
8.1.2 Geschichte von TPM 222
8.1.3 Der TPM-Award 223
8.2 Erhöhung der Gesamtanlageneffizienz (OEE-Analyse) 224
8.2.1 Die 6 großen Verluste 224
8.2.2 Erkennen von Verlusten – Grafische Aufbereitung der OEE 226
8.2.3 Wie beeinflusst man die OEE positiv? 229
8.3 Säulen und Leitlinien von TPM 232
8.3.1 Säule 1: Beseitigung von Schwerpunktproblemen – Anlagenmanagement 233
8.3.2 Säule 2: Autonome Instandhaltung 234
8.3.3 Säule 3: Geplantes Instandhaltungsprogramm 236
8.3.4 Säule 4: Instandhaltungsprävention 237
8.3.5 Säule 5: Schulung und Training 237
8.4 Einführung und Organisation von TPM 238
8.4.1 Die 4 Phasen der TPM-Einführung 238
8.4.2 TPM auf der Managementseite 240
8.4.3 TPM auf der Maschinenarbeiterseite – die 6 Schritte zu TPM 243
8.4.4 TPM auf der Anlagenseite 248
8.5 Auswirkungen von TPM 250
9 Weitere Methoden zur Erhöhung von Produktivität und Anlagenverfügbarkeit 251
9.1 Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit durch Rüstzeit-Minimierung 251
9.1.1 Grundsätzliche Vorgangsweise beim Rüsten 251
9.1.2 Was ist SMED? 252
9.1.3 Einführung von SMED 253
9.2 Konstruktion und Instandhaltung 257
9.2.1 Die Bedeutung der Konstruktion für die Instandhaltung 257
9.2.2 Instandhaltungsarme Konstruktion 257
9.2.3 Instandhaltungsgerechte Konstruktion 258
9.2.4 Berücksichtigung der Lebenszykluskosten 259
9.2.5 Simultaneous Engineering 262
10 Qualitäts- und Prozessmanagement 263
10.1 Qualitätsmanagement und Instandhaltung 263
10.2 Die prozessorientierte Sichtweise 265
10.3 Der Begriff „Qualität“ 266
10.4 Qualitätsmanagement 268
10.4.1 Der prozessorientierte Ansatz 268
10.4.2 Das Prozessmodell der ISO 9001:2015 269
10.5 Bedeutung der IATF 16949:2016 für die Instandhaltung 270
10.6 Prozessmanagement 272
10.6.1 Prozessmanagement-System 272
10.6.2 Prozess-Lifecycle – Lebensweg eines Prozesses 273
10.6.2.1 Prozessaufnahme in die Prozesslandschaft 273
10.6.2.2 Prozessdefinition 274
10.6.2.3 Prozessausführung/-regelung 274
10.6.2.4 Prozessmonitoring 274
10.6.2.5 Prozesse außer Betrieb nehmen 275
10.7 Total Quality Management – TQM 275
10.8 Excellence 278
10.8.1 Begriffsbestimmungen 278
10.8.2 Das EFQM-Modell für Excellence [26] 279
10.8.3 RADAR-Logik 280
10.9 Der Unternehmerische Regelkreis 281
10.10 Resümee 283
11 Abnahme und Qualifikation von Fertigungseinrichtungen 285
11.1 Einleitung 285
11.2 Geometrische Prüfverfahren 286
11.2.1 Geradheit 287
11.2.2 Ebenheit 287
11.2.3 Parallelität und Rechtwinkligkeit von Führungen und Achsen 288
11.2.4 Rundlauf 288
11.2.5 Spezialprüfungen 288
11.3 Prüfverfahren mit Musterwerkstücken 289
11.4 Fähigkeitsuntersuchungen 290
11.4.1 Was bedeuten Maschinenfähigkeit und Prozessfähigkeit? 290
11.4.1.1 Maschinenfähigkeit 291
11.4.1.2 Prozessfähigkeit 291
11.4.1.3 Fähigkeitsindizes 292
11.4.1.4 Vorgangsweise für Fähigkeitsuntersuchungen 293
11.4.2 Gültigkeit und Einflussgrößen der Fähigkeitsuntersuchungen 295
11.4.2.1 Gültigkeit der Untersuchungen 295
11.4.2.2 Randbedingungen 295
11.4.2.3 Messmittelfähigkeit 295
11.4.2.4 Einheitliche Richtlinien 296
11.5 Maßnahmen zur Erhöhung der Maschinenfähigkeit und der Prozessfähigkeit 296
11.6 Zusammenfassung 297
12 Digitale Transformation in der Instandhaltung 299
12.1 Innovative Trends und Technologien im Bereich Instandhaltungsplanung 299
12.1.1 Überblick zu aktuellen Trends in der Instandhaltung 299
12.1.2 Internet of Things (IoT) 302
12.1.3 Mixed & Virtual Augmented Reality
12.1.4 Digital Twin in der Instandhaltung 310
12.1.5 Datengetriebene Instandhaltungsplanung 313
12.1.6 Digitale Geschäftsmodelle und Innovative Servicekonzepte 318
12.2 Knowledge-based Maintenance 321
12.2.1 Charakteristik der Problemlösung in der Instandhaltung: Der Rubik’s Würfel der Instandhaltung 321
12.2.2 Wissensgenerierung aus Big Data: Sind Daten das Öl der Zukunft? 324
12.2.3 Instandhaltung vor dem Hintergrund der Industrie 4.0: Ist die Öl-Gewinnung ausreichend? 327
12.2.4 Wissensbasierte Instandhaltung: Anforderungen an die Instandhaltung der Zukunft 329
12.2.5 Präskriptives Instandhaltungs-Model (PRIMA) 334
12.2.6 Text Mining in der wissensbasierten Instandhaltung 337
12.2.7 Anwendungsbeispiel für Knowledge-based Maintenance in der industriellen Praxis 341
12.2.7.1 Problemstellung und Methodisches Vorgehen 341
12.2.7.2 Anforderungsspezifikation und Definition des Prognoseproblems 342
12.2.7.3 Bereitstellung und Harmonisierung der Daten 343
12.2.7.4 Explorative Daten- und Korrelationsanalyse 344
12.2.7.5 Modellierung und Evaluierung des Prognosemodells 345
12.2.7.6 Überführen der Prognoseergebnisse in die Instandhaltungsplanung 347
12.2.7.7 Tools und Werkzeuge zur Anwendung von maschinellen Lernalgorithmen im Bereich Instandhaltung 348
12.2.8 Zukünftige Herausforderungen der Wissensbasierten Instandhaltung 349
13 Verzeichnisse 351
13.1 Glossar 351
13.2 Abbildungsverzeichnis 352
13.3 Tabellen 358
13.4 Checklisten 358
13.5 Leitfäden 359
13.6 Literaturverzeichnis 360
13.7 Stichwortverzeichnis 367
13.8 Autor 370