Instandhaltung: Moderne Konzepte für die Prozessindustrie

Anbieter zum Thema

Aerzener Maschinenfabrik GmbH

Infraserv GmbH & Co. Höchst KG

Edwards GmbH

In kaum einem anderen Industriezweig ist die Instandhaltung so wichtig wie in der Prozessindustrie. Das Hoch- und Runterfahren der Anlagen ist meist langwieriger und aufwendiger als in der diskreten Fertigung, weshalb Inspektion und Wartung genau geplant und effizient, vor allem aber vollständig ausgeführt werden müssen.

Die Instandhaltung hat zum Ziel, die Funktionsfähigkeit einer Produktionsanlage erstens zu erhalten und zweites bei Verlust wiederherzustellen. Ersteres geschieht zumeist durch Inspektion und Wartung, letzteres durch Fehlersuche und Reparatur. In der Prozessindustrie spielen Inspektion und Wartung im Vergleich zu vielen anderen technischen Anwendungen eine größere Rolle, da ungeplante Stillstände in der Prozessfertigung durchschnittlich vielfach höherer Kosten verursachen. Daher müssen solche Stillstände, die eine Fehlersuche und Reparatur notwendig machen, von vornherein vermieden werden.

Weil die Anlagen auch für Inspektion und Wartung heruntergefahren werden müssen, entstehen zusätzlich Kosten durch Produktionsausfälle. Wird während der Wartung festgestellt, dass benötigtes Werkzeug fehlt oder zusätzliche Ersatzteile erforderlich sind, steigen die Zusatzkosten ungeplant an. Gleiches passiert, wenn eingeplante Fachkräfte zum Zeitpunkt der Wartung ausfallen und ungeübten Vertretern die zu erledigenden Aufgaben erst erklärt werden müssen. Kurzum: Inspektion und Wartung müssen generalstabsmäßig geplant und durchgeführt werden. Dabei reicht es nicht, Zeitpunkt und Dauer zu planen. Vollständigkeit bei maximaler Effizienz kann nur erreicht werden, wenn alle Tätigkeiten, die während der Inspektion und Wartung durchgeführt werden sollen, bekannt und geplant sind.

In vier Schritten zur geführten Instandsetzung

Um bei der Planung strukturiert vorzugehen und sicherzustellen, dass alle relevanten Tätigkeiten Berücksichtigung finden, sollten die folgenden vier Schritten iterativ bearbeitet werden:

1. Überblick verschaffen: Alle Bestandteile des Anlagensystems, die Gegenstand von Inspektion und Wartung sein können, müssen übersichtlich gelistet und dargestellt werden. Dabei hilft es der Struktur, die einzelnen Bestandteile in Gruppen zu unterteilen. Beispielsweise kann nach Aktoren, Sensoren, Steuergeräten und rein mechanischen Bauteilen unterteilt werden. So lässt sich die Vollständigkeit gruppenweise überprüfden. Weitere Anhaltspunkte dafür können Verbau- und Teilelisten sein. Im Rahmen dieser Systemanalyse bietet es sich an, eindeutige Namen und – im Vorgriff auf eine spätere Digitalisierung – maschinenlesbare Adressen zu vergeben.

2. Ursachen erkennen und bewerten: Als nächstes muss für jeden zuvor ermittelten Bestandteil des Gesamtsystems hinterlegt werden, welche Fehlerursachen hier auftreten können. Weiterhin ist zu beurteilen, ob sich das Auftreten der Fehlerursache durch Wartung verhindern oder zumindest die Eintrittswahrscheinlichkeit senken lässt. Abschließend gilt es auf Basis dieser Einschätzungen zu beurteilen, an welchen Bauteilen für welche Fehlerursachen Inspektion und Wartung vorgesehen werden sollten. Für die Fehlerursachen lassen sich abhängig von der Art (Gruppe) des Systembestandteils generische Kataloge verwenden und pflegen. Einzelne Katalogeinträge lassen sich fallweise auf Relevanz überprüfen und entsprechend berücksichtigen oder mit entsprechendem Vermerk außer Acht lassen. Auch hier ist es wieder sinnvoll, eindeutige Namen und maschinenlesbare Identifier für die Fehlerursachen zu verwenden.

3. Inspektions- und Wartungsalgorithmen definieren: Für alle Inspektions- und Wartungsfälle, die im vorangegangenen Schritt für zielführend befunden wurden, sind nun Algorithmen zu definieren. Algorithmen sind nicht notwendiger Weise Quellcodes. Im Grunde sind es einfache Schritt-für-Schritt-Anweisungen zur Abarbeitung von Aufgaben. Gegenüber Checklisten wird der Nutzer an die Hand genommen und durch die Aufgabe geführt, statt dass er sie lediglich quittiert. Es mag auf den ersten Blick aufwendig erscheinen, diese Anleitungen zu erstellen, aber ihr Nutzen überwiegt den Aufwand bei Weitem. Die Aufgaben lassen sich schneller und vor allem in wiederholbarer Qualität abarbeiten. Es lassen sich ergänzende Checklisten zu benötigtem Werkzeug, Ersatzteilen und Vergleichswerten für Messungen und Teilenummern hinterlegen.

Außerdem sollte zu jedem Inspektions- und Wartungsalgorithmus hinterlegt werden, in welchem Intervall er durchzuführen ist und wie viele Personen und Zeiteinheiten für die Durchführung benötigt werden. Zudem lohnt sich auch hier ein Blick in Richtung Digitalisierung: Werden diese Algorithmen softwaregestützt erzeugt, kann ein generischer Grundalgorithmus geschaffen und von diesem unterschiedlich stark ins Detail gehende Derivate abgeleitet werden. So lässt sich beispielsweise ein sehr detailliertes Derivat zur Unterstützung von Auszubildenen erzeugen und ein weniger detailliertes für Fachkräfte mit langjähriger Erfahrung. Auch die Übersetzung in verschiedenen Sprachen ist bei digital erzeugten Algorithmen kein Problem.

4. Inspektion und Wartung planen: In einem letzten Schritt werden Inspektion und Wartung auf Grundlage der Algorithmen und ihrer Metadaten zeitlich und inhaltlich ausgeplant. Metadaten umfassen zum Beispiel benötigtes Personal, Werkzeug und Ersatzteile, geschätzte Dauer oder Durchführungsintervall. Steht eine Inspektion oder Wartung an, erhält jede beteiligte Fachkraft einen Abarbeitungsplan und die ihr zugewiesenen Algorithmen (gegebenenfalls in der individuell sinnvollen Detailtiefe und Sprache). Benötigte Werkzeuge und Ersatzteile lassen sich vorab bereitstellen, und der effizienten, vollständigen Abarbeitung der Aufgaben im geplanten Zeitfenster steht nichts mehr im Wege.

Ausweitung und Digitalisierung

Auf Basis der Ergebnisse der Schritte eins und zwei lassen sich ebenfalls Algorithmen für die Fehlersuche und Reparatur erstellen. So lässt sich zielgerichtet und effizient arbeiten, sollte trotz aller Wartung ein ungeplanter Stillstand auftreten. Dabei sollte unter Schritt zwei dokumentiert werden, wie sich eine Kombination aus Fehlerursache an einem bestimmten Systembestandteil bemerkbar macht. Fehlersuchalgorithmen sind Schritt-für-Schritt-Anweisungen, um von einem solchen Symptom zur eigentlichen Fehlerursache zu gelangen. Der entsprechende Reparaturalgorithmus beschreibt die Behebung der Fehlerursache.

Eine softwaregestützte Erarbeitung von maschinenlesbaren Ergebnissen eröffnet zusätzliche Möglichkeiten: die Bereitstellung der Algorithmen auf digitalen Endgeräten oder die Einbindung der Planung und Durchführung in ERP-Systeme sind nur die Spitze des Eisbergs. Automatisierung und der Einsatz von künstlichen Intelligenzen sind die nächsten Schritte. Selbst die Unterstützung der Fachkräfte durch Augmented Reality oder das Trainieren von Instandhaltungsfällen in einer Virtual Reality sind denkbar.

Fachkräfte bei Instandhaltung unterstützen

Mit dem Fortschreiten der Digitalisierung bieten sich mehr und mehr Möglichkeiten, Fachkräfte bei der Instandhaltung technischer Systeme wie Produktionsanlagen zu unterstützen. Die Potenziale zur Einsparung von Zeit und Geld sowie zur Vermeidung von Produktionsausfällen sind enorm. Es wäre vermessen zu glauben, dass sich geführte Instandhaltung nicht lohnt.

Autor: Johannes Diedrich, Leiter Industrieprojekte bei Synostik

Lesen Sie auch: Instandhaltung per Roboter: Inspektionsaufgaben in kritischen Bereichen durchführen