Total Productive Maintenance (TPM) mit Industrial IoT integrieren für optimale Fertigungseffizienz

Da Industrie 4.0 weltweit über Fertigungsunternehmen weiter reift, nehmen viele an, dass neue Technologien alte Methodologien ersetzen werden, um kontinuierliche Verbesserungen in Effizienz und Produktion anzustoßen. Und während das für einige Anwendungen der Fall sein mag, ist es auch wahr, dass diese neuen Technologien bestehende Praktiken ergänzen können.

Eine solche Methodik, die außergewöhnlich gut mit den Wertangeboten von Industrial IoT Applikationen aligniert, ist Total Productive Maintenance (TPM). Auf dem 5S-Fundament aufgebaut, das durch Lean-Methodik populär wurde, ist Total Productive Maintenance ein Wartungsmodell, das Ausfallzeiten lindert und Produktion verbessert. In diesem Modell ist Ausfallzeit für Wartung als Teil der Fertigungsplanung in der Fertigung enthalten. Bediener und Techniker – jene, die dem Equipment am vertrautesten sind – erhalten Verantwortung für bestimmte Aspekte regelmäßiger und präventiver Wartung als Teil ihrer Verantwortlichkeiten.

Acht Säulen von TPM

Total Productive Maintenance zielt darauf ab, Produktivität, Effizienz und Sicherheit zu verbessern, während eine Kultur aufgebaut wird, die grundlegende Wartung in Standard-Betriebsverfahren für Linienpersonal einbindet. Dies besteht aus acht Säulen der Aktivität:

• Autonome Wartung – Bediener überwachen den Zustand ihrer Arbeitsstationen.
• Prozess- und Maschinenverbesserung – Leads und Bediener sammeln Informationen und priorisieren Wartungsaufgaben.
• Präventive Wartung – Bediener führen grundlegende präventive Wartungsaufgaben durch.
• Frühes Equipment Management – Leads und Bediener bewerten neue Komponenten proaktiv und berichten über Wartungsaufzeichnungen mittels frühem Equipment Management.
• Prozessqualitätsmanagement – Qualitätsverbesserungsideen entspringen geteilter Betriebs- und Wartungsverantwortung.
• Administrative Arbeit – Ergebnisse basierend auf Daten werden mit Leads und Bedienern geteilt.
• Bildung und Training – Kontinuierliche Verbesserung führt zu kontinuierlicher Ausbildung von Bedienern und Leads.
• Sicherheit – Die verbesserte Equipment-Performance bietet eine sicherere Betriebsumgebung.

TPM mit Industrial IoT alignieren

Wie aligniert sich Total Productive Maintenance mit den Wertangeboten des Industrial IoT? Anstatt eine Methodik zu sein, die im Widerspruch zu neuer Technologie steht, ist es leicht zu sehen, dass Programme wie Total Productive Maintenance fast maßgeschneidert für IIoT sind. Eine starke und umfassende Industrial IoT Plattform wird mehrere Dinge bieten:

• Erstens bietet sie Geräte in Form von Sensoren, Temperatursensoren, Verschleißsensoren und anderer Ausrüstung, die an jede Maschine unabhängig vom Alter angepasst werden können. Dies bringt alle Geräte innerhalb einer Fabrik in das Ökosystem der vollständigen Datenerfassung. Dieses Ökosystem umfasst state-of-the-art Edge-Geräte zur Vereinfachung der IoT-Konnektivität über Ethernet, Wi-Fi und Mobilfunktechnologien. Die direkte Verbindung zu Equipment-SPS erlaubt sogar älteres Legacy-Equipment, für Datenerfassung in Linie gebracht zu werden.
• Zweitens bietet eine IIoT-Plattform vollständige Visualisierung der Fabrik. Viele haben von der "Hidden Factory" gehört, wo Effizienz und höhere Produktivität darauf warten, freigeschaltet zu werden. Diese Effizienz wird durch Echtzeit-Datenvisualisierung an den Fingerspitzen von Bedienern, Technikern, Leads und Managern realisiert, die sie brauchen. Es wird geschätzt, dass Visualisierung allein die Effizienz um bis zu 20 % steigern kann. Diese Visualisierung wird durch intuitive, dynamische und anpassbare Dashboards erfasst, die Produktionsdaten und Equipment-Zustände anzeigen. Diese gleichen Dashboard-Ansichten sind über Tablets, Phones und andere portable Geräte verfügbar, was Entscheidungsfindung am Point-of-Need ermöglicht.

Shopfloor-Visualisierung ist auf mehreren Organisationsebenen wichtig, von Technikern bis zu Werksleitern.

• Drittens sollte eine IIoT-Plattform vollständiges Monitoring von Maschinenzuständen erlauben und eine zu ergreifende Aktion empfehlen. Dieses Monitoring wird durch Datenerfassung und Analytik durchgeführt. Wenn Maschinenleistungsdaten gesammelt werden, können sie genutzt werden, um historische Trends zu analysieren, Echtzeit-Performance zu verstehen und Benachrichtigungen für zu ergreifende Aktionen zu senden.

Bei MachineMetrics ist das Ziel der Daten, Ihnen Echtzeit-Visualisierung und Analyse zu bieten, die sich vollständig mit allen drei Punkten deckt. Und Daten sind das, was MachineMetrics so gut macht, was wir tun. MachineMetrics hilft Kunden, ihre Overall Equipment Effectiveness und Fertigungseffizienz zu verbessern und Engpässe in der Produktion zu identifizieren, indem Wert durch Analytik getrieben wird. Diese Verbesserung treibt Wert durch den Einsatz von Analytik über den gesamten Betrieb.

Vorteile von TPM

Ein zentraler Treiber von Total Productive Maintenance ist die Nutzung des Lean-Methodik-Tools 5S. Durch das Schaffen einer Umgebung, in der der Arbeitsplatz hoch organisiert ist und standardisierte Verfahren, Sicherheit, Qualität, Moral, Wartung und andere Schlüsselleistungsfaktoren beeinflusst werden.

• Weniger Ausfälle – Nicht nur sind Bediener verantwortlich für die Überwachung ihrer Equipment-Zustände, sondern sie sind auch befähigt, autonome Wartungsreparaturen durchzuführen, die traditionell Wartungstechnikern vorbehalten waren. Durch eine weitere Säule von TPM, da Equipment proaktiv von Wartungspersonal und Bedienern bewertet wird, gibt es mehr Kollaborationsgeist und ein tieferes Verständnis der täglichen Funktionen und potenzieller Probleme, denen das Equipment begegnen wird. Diese kombinierten Bemühungen resultieren in der Fähigkeit, vorausschauende Wartung zu entwickeln, die zu weniger Ausfällen führt.
• Sichererer Arbeitsplatz – Andere Säulen von TPM arbeiten zusammen, um einen sichereren Arbeitsplatz zu schaffen. Da Sicherheit facility-wide zur Priorität gemacht wird, wird das Bewusstsein für potenzielle Sicherheitsrisiken geschärft. Dieses Bewusstsein setzt sich in Bildung und Training fort, wo es organisch in kontinuierliche Verbesserungsbemühungen eingefügt werden kann und so Teil der Kultur wird.
• Bessere Gesamtperformance – Wenn TPM beginnt, Wartungsbemühungen zu beeinflussen und Ausfälle zu reduzieren, steigt die Moral positiv, und Kollaboration schafft ein Teamumfeld. Bildung und Training und ein Fokus auf Qualitätswartung tragen dazu bei. Die Gesamteffizienz des Betriebs wird signifikant verbessert. TPM kann mittels Overall Equipment Effectiveness (OEE) Berechnungen gemessen werden, um Metriken zu etablieren, die Erfolg und Verbesserung der Bemühungen zeigen. Unterperformende Equipment und Prozesse werden schnell identifiziert und dem Team zur Betrachtung mittels TPM-Prinzipien vorgelegt.

Total Productive Maintenance (TPM) implementieren

TPM nutzt die Lean-Methodik-Tools von 5S und ist oft Teil einer Lean-Implementierung. Es kann auch für den Deploy von IIoT und Fabrikmonitoring genutzt werden. Beide erfordern ein Commitment, TPM als Verbesserungsprozess zu unternehmen, dessen Ziel es ist, in die Unternehmenskultur integriert zu werden. Es gibt fünf grundlegende Schritte für die TPM-Implementierung.

Schritt 1: Pilotbereich identifizieren

Ein Pilotbereich gibt dem TPM-Team etwas als Proof-of-Ground. Er baut Buy-in von Mitarbeitern auf und erlaubt ihnen, die Vorteile bei der Arbeit zu sehen. Buy-in wird leichter erreicht, wenn das Implementierungsteam Mitarbeiter aus vielen verschiedenen Rollen und Hierarchieebenen umfasst.

Die Wahl eines Pilotbereichs wird natürlich spezifisches Equipment einschließen. Ein erfolgreicher Trick ist, eine offensichtliche, sofortige Verbesserung zu finden, um einen "Team Win" zu erzielen. Dieser Win validiert den Prozess nicht vollständig, baut aber Vertrauen auf Erfolg auf. Er macht es auch leichter für Mitarbeiter, den Pfad für herausforderndere Verbesserungsbereiche zu sehen.

Eine andere Art, Equipment für Verbesserung auszuwählen, ist, einen Engpass zu wählen. Dieser Engpass kann mehrere Equipment-Stücke umfassen und kann zu einigen vorab anfallenden Ausfallzeiten führen. Aber indem man sich auf einen Bereich fokussiert, wo Produktion "immer" stockt, könnten die Vorteile höher sein.

Die finale Art, eine Pilotmaschine auszuwählen, ist, sich auf das Equipment zu fokussieren, das immer die größte Wartungsausfallzeit zu haben scheint. Es kann eine Legacy-Maschine sein oder eine mit weniger Laufstunden und Training. Aber es ist der Kopfschmerz, den jeder genießen wird, zu lösen.

Schritt 2: Equipment in Prime Operating Condition restaurieren

Stark verankert in 5S ist die Restaurierung der Equipment-Effektivität in ihren Prime Operating Condition. Vor einem TPM-Programm haben Bediener, Techniker und Wartungspersonal möglicherweise Jahre von "Workarounds" geschaffen, um reale und wahrgenommene Probleme anzugehen. Durch das Deployen des 5S-Tools am Equipment selbst wird es auf Peak Condition zurückgebracht.

Schritte zur Erleichterung dieses Prozesses umfassen Vorher-Nachher-Bilder. Es erfordert auch das Entfernen von überflüssigen Werkzeugen, Equipment und Vorräten, die nicht für den täglichen Betrieb benötigt werden.

Werkzeuge in Schattenboxen oder Drop-Down-Halterungen zu organisieren und den Bereich um die Maschine zu reinigen, sind ebenfalls wichtig. Und daraus sollten formale 5S-Logs mit einem Audit-Schritt hinzugefügt werden, der zu den Produktions-SOPs hinzugefügt wird, um sicherzustellen, dass die Anstrengung über die Zeit in Kraft bleibt.

Schritt 3: OEE messen

Overall Equipment Effectiveness (OEE) ist ein großartiges Tool, um eine Performance-Metrik zu etablieren und Verbesserungsziele zu setzen. OEE ist nicht eine Metrik. Es kann mit Formeln berechnet werden, um Qualität, Performance oder Verfügbarkeit zu messen.

Die etablierten Ziele des TPM-Teams bestimmen, welche eine, oder welche Kombination, von Metriken zu nutzen sind.

OEE-Tracking ist ein großartiger Weg, datengesteuerte Insights zu etablieren, die helfen können, Manager und Entscheidungsträger über zukünftige Ziele für Fabrikautomatisierungsprojekte und IIoT-Deployments zu informieren. Es erlaubt Unternehmen, zu benchmarken und den Fortschritt von TPM zu sehen, während die Metriken über die Zeit ausspielen. Und es hilft dem Team, zu sehen, woran als nächstes für weitere Verbesserung gearbeitet werden soll.

Da ungeplante Ausfallzeit der größte Faktor für niedrige Effizienz ist, wird ein Intervall von zwei bis vier Wochen empfohlen, um ein klares Bild der Team-Bedingungen und -Issues zu bekommen. Es hilft auch, Konsens für Kategorien von Ausfallzeiten zu bauen, die in zukünftiger Automatisierung in Produktionsmonitoring genutzt werden.

Schritt 4: Hauptverluste adressieren/reduzieren

Mit einer verlässlichen Menge an Datenpunkten über die Zeit für ungeplante Stopps kann das Team beginnen, an Verbesserungen zu arbeiten. Der offensichtlichste Bereich, den man adressieren sollte, ist die größte Quelle ungeplanter Ausfallzeit auf der Kategorienliste.

Hier können andere Lean- und Six-Sigma-Tools genutzt werden, wie Fischgrätdiagramme, Pareto-Charts etc.

Root Cause Analysis sollte eine vitale Komponente der Überlegungen sein. Durch Analyse mittels Beobachtung, physischer und fotografischer Evidenz und Produktionshistorie und Vergleich dieser Findings mit möglichen Ursachen kann die Root Cause des Problems bestimmt werden.

Nach Änderungen, Monitor und Aufzeichnung der Ergebnisse. Es kann erforderlich sein, den Prozess erneut durchzulaufen, wenn die Ergebnisse nicht funktionieren.

Es ist jedoch auch akzeptabel, den Prozess erneut durchzulaufen, um höhere Verbesserungslevels für Änderungen zu erreichen, die funktioniert haben.

Schritt 5: Geplante Wartung implementieren

Sobald die Änderung als effektiv validiert wurde, kann sie in den proaktiven Wartungsplan aufgenommen werden.

Diese Wartung kann Hitze- und Temperaturmonitoring für Equipment umfassen, wo die Root Cause Hitzefehler identifizierte. Oder es könnte Vibrationsanalyse für Maschinen beinhalten, die hohen Stress oder Scherkräften ausgesetzt waren.

Es ist auch an diesem Stadium, dass das Wartungsintervall etabliert werden sollte. Dieses Intervall sollte auf Laufzeit basieren, nicht auf Kalenderdaten.

Und Aufzeichnungen und Charts sollten geführt werden, um realistische Intervalle für proaktiven Verschleißteil-Austausch oder das Etablieren vorhergesagter Ausfallraten zu identifizieren. Diese Prozeduren, einmal ausgereift, können auch später zu einem Produktionsmonitoring-IIoT-Softwareprogramm hinzugefügt werden, um das System weiter zu optimieren.

Vorwärts gehen

TPM unterscheidet sich von traditioneller präventiver Wartung. In traditionellen Wartungsprogrammen wird eine zeitorientierte Liste basierend auf OEM-Empfehlungen genutzt. Diese Wartungsmethode berücksichtigt nicht Produktionsmaterialien, die aggressive oder milde Belastung auf Equipment-Zuverlässigkeit oder -Zustand ausüben, was bedeutet, dass Equipment früher als erwartet oder viel später als erwartet fehlfunktioniert. Das eine addiert Kosten in Form von Ausfällen, das andere in Form von Austausch von Teilen, die noch in optimalem Arbeitszustand sind. MachineMetrics hilft Kunden mit fortgeschrittenem Machine Learning, tiefer Analytik und intuitiven, angepassten Dashboards, die Bedienern, Technikern und Managern erlauben, in Echtzeit auf einem Level zu handeln, das zuvor unmöglich war.

Traditionelle Wartung ist nicht prädiktiv. Sie hat nicht die Fähigkeit, die IIoT-Technologie bietet, Wartung in Verbindung mit Umrüstungen oder anderen geplanten Ausfallzeiten zu planen, um Gesamtausfallzeiten zu reduzieren. Und da sie matrix-basiert statt analytik-basiert ist, verlässt sich traditionelle Wartung auf vorgegebene Zeit für Wartungsdurchführung. Wir haben dies immer wieder bei MachineMetrics gesehen. Unsere Software bringt die Vorteile von Industrial IoT auf den Shopfloor, sodass Kunden dynamische, datengesteuerte Wartungsprogramme entwickeln können, die Zeit und Geld sparen.

Intuitiv wird die Effektivität von TPM durch die Wertangebote des Industrial IoT möglich gemacht. Durch Bereitstellung von Maschinenleistungs- und Gesundheitsdaten erlaubt IIoT die präzise und actionable Erfassung von Informationen, die die volle Realisierung von TPM ermöglichen. Dabei wird das Potenzial der "Hidden Factory" freigeschaltet, und Digital Lean kann durch den Einsatz von IIoT-Technologie realisiert werden, indem auf Lean-Prinzipien aufgebaut wird.

Header Bildquelle: Unsplash