Präventive Instandhaltung: Der Weg zu höherer Anlagenverfügbarkeit & geringeren Kosten

Präventive Instandhaltung erklärt

Präventive Instandhaltung (PM) ist entscheidend für Rentabilität und Leistung in anlagenintensiven Branchen.

Jede einzelne PM-Aufgabe muss eine klare Linie zu den Asset-Management-Zielen und Organisationszielen bieten. Sie müssen wissen, warum Sie jede Schraube anziehen, warum Sie jeden Motor ausrichten und warum Sie jedes Förderband so oft reinigen.

Jede PM-Aufgabe muss wertschöpfend sein und ihren Teil dazu beitragen, hohe Anlagenverfügbarkeit zu erreichen und die inhärente Zuverlässigkeit der Assets zu bewahren. Jede PM-Aufgabe muss über den gesamten Asset-Lebenszyklus einen Return on Investment liefern.

Bevor wir in die Details gehen, machen wir einen Schritt zurück.

Was genau ist Präventive Instandhaltung?

Einfach ausgedrückt ist präventive Instandhaltung eine Strategie, die aus all den Aufgaben besteht, die von unseren Instandhaltungs- und Betriebsabteilungen durchgeführt werden, um Geräteausfälle zu verhindern und ihre primären Funktionen zu erhalten.

Sie haben das Akronym PM wahrscheinlich schon oft gehört oder es sogar preventative Maintenance nennen hören.

Aber das ist es: Die Wartungsaufgaben, die den Ausfall unserer Geräte verhindern und ihre betriebliche Funktion bewahren, um unsere verkäuflichen Güter oder Dienstleistungen zu liefern. Sie verteidigt unsere Organisationen gegen jene Erzfeinde: ungeplante Ausfallzeiten und Produktionsverluste.

Sie muss auf die richtigen Geräte und Assets ausgerichtet sein und finanziell sinnvoll sein.

Aber dazu später mehr.

Präventive Instandhaltung hat eine Geschichte

Hier sind einige der dominierenden industriellen Trends und Unternehmen der letzten Jahrzehnte:

Jahrzehnt	Dominante Trends
10er	Industrie 4.0 IoT. Maintenance 4.0. Kreislaufwirtschaft und nachhaltige Produktion, Google. Facebook. Twitter. Snapchat.
00er	Nachhaltige Produktion. „Glocalisierung“ (global + lokal anpassen). Industrieroboter. GE. Microsoft. Intel.
90er	Globalisierung. Lean Manufacturing, Six Sigma, RCM. Toyota, General Motors
80er	Automatisierung, Computer, Elektronik. Exxon Mobil, IBM
70er	Internationalisierung.
60er	Massenproduktion. Internationaler Handel. Der Deming-Effekt auf Qualität.
50er	Nachkriegswachstum, gestiegener Konsum.
40er	WW2-Anforderungen.

Geräte waren vor den 1940ern überdimensioniert und unkompliziert. Das bedeutete, sie waren generell zuverlässig und einfach zu warten, und reaktive Wartung war die Hauptstrategie. Aber in den 1940ern änderte sich dramatisch etwas. Als der 2. Weltkrieg über Europa tobte, bedeutete gesteigerte industrielle Nachfrage, dass Ausfallereignisse magnifiziert wurden. Geräte wurden natürlich komplexer und dauerten länger zu reparieren. Damit kam präventive Instandhaltung in Form geplanter Überholungen auf.

Die 1950er sahen gesteigerten Konsum der Generation, die die mageren Kriegsjahre überlebt hatte, und weiterer Druck wurde auf Industrie und präventive Instandhaltung ausgeübt.

In den 1960ern war Massenproduktion in vollem Gange und internationaler Handel wuchs substanziell – was noch höhere Anforderungen an Geräte stellte. Die Ideen und der Einfluss von Edward Deming hatten tiefgreifende Auswirkungen auf Produktqualität, aber geplante Überholungen und reaktive Wartung waren immer noch dominant.

Ab den 1970ern kam der Bedarf nach höherer Qualität und Verfügbarkeit, weniger Ausfallzeiten und längeren Gerätelebenszyklen. Organisationen hatten sich internationalisiert und mussten global wettbewerbsfähig sein. Präventive Instandhaltung musste Wert schaffen und sich lohnen. Die Erkenntnis kam, dass geplante Überholungen nicht immer Wert schufen und nicht immer Ausfälle verhinderten.

Präventive Instandhaltung musste sich weiterentwickeln.

Neue Technologien wie Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) waren nun in ihren Kinderschuhen. PMs fokussierten sich stärker auf Reinigen, Schmieren und Inspektionen.

Die 1980er sahen den Boom industrieller Automatisierung, Computer und Elektronik zur Steigerung der operativen Effizienz. Damit einher ging der Bedarf an neuen Wartungsfähigkeiten, Multi-Skilling und neuen PM-Routinen.

Die 1990er sahen massive Globalisierung und die Popularität von Lean Manufacturing und Six Sigma Ansätzen zur Reduzierung von Verschwendung und Fehlern. Reliability-Centred Maintenance (RCM) erhöhte das Verständnis für Wartungsstrategien. Und die 90er sahen einen Trend hin zu bedienergetriebener Wartung, bei der Bediener 1^st Line Wartung und PM-Aufgaben durchführen sollten.

Der Fokus verschob sich in den 2000ern Richtung Nachhaltigkeit aufgrund des Klimawandels und der Begriff „Glocalisierung“ wurde geboren. Bis dahin hatten Condition-Monitoring-Technologien präventive Instandhaltung signifikant vorangebracht. Industrieroboter waren ebenfalls in den Vordergrund getreten und brachten neue PM-Anforderungen mit.

Die Industrielandschaft hatte sich in den 2010ern signifikant gewandelt. Präventive Instandhaltung fand sich in einer 4. industriellen Revolution (Industry 4.0) wieder, wo vernetzte Sensoren und Systeme Echtzeitinformationen über Anlagenzustand lieferten – wobei der Fokus auf Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft blieb. Technologieriesen dominierten die Landschaft, wo ihre Hauptassets und -ausrüstung Rechenzentren waren.

Heutzutage, in anlagenintensiven und dynamischen Branchen, haben wir ein viel besseres Verständnis von präventiver Instandhaltung und der Art, wie sie Wert bei der Erreichung unserer Organisationsziele schafft.

Wir verstehen, dass Assets ausfallen zu lassen – und sie dann zu reparieren – ein teures Geschäft ist. Und dass es bessere Wege gibt, präventive Instandhaltung durchzuführen.

Präventive Instandhaltung besteht aus verschiedenen Aufgabentypen

Manche glauben, PM bestünde nur aus zeit- oder nutzungsbasierten Austauschen. Das ist nicht streng wahr. Es ist nur die halbe Wahrheit. Präventive Instandhaltung lässt sich in zwei Hauptbereiche unterteilen: zeit-/nutzungsbasierte Wartung und zustandsbasierte Wartung.

Zeit-/nutzungsbasierte Wartung

Das ist wahrscheinlich das, was Ihnen in den Sinn kommt, wenn Sie an PM denken: Teile und Komponenten, die auf Zeitbasis (Kalender) oder Nutzungsbasis ausgetauscht oder erneuert werden. Ein Prozessfilter kann alle 12 Monate zum Wechsel geplant sein oder ein Papierschneidemesser nach 2500 Betriebsstunden. In beiden Fällen ist bekannt, dass die Artikel kurz nach Erreichen dieser Grenzen verschleißen. Und daher verhindert der Hersteller den Ausfall.

Kalenderbasierte Aufgaben sind viel einfacher zu planen, aber sie riskieren Über- oder Unterwartung des Assets, weil nicht garantiert ist, dass der Prozessfilter jeden Tag dieser 12 Monate genutzt wurde. Andererseits sind nutzungsbasierte Aufgaben – obwohl schwerer zu verfolgen und zu managen – effektiver und ökonomischer, da sie auf der tatsächlichen Auslastung des Assets basieren.

Andere typische PM-Aufgaben wie Reinigung und Schmierung von Assets können als zeit-/nutzungsbasierte Aktivitäten betrachtet werden. Diese einfachen – aber kritischen – Aufgaben werden oft auf planmäßiger Basis in Wochen oder Monaten der Fertigungstätigkeit durchgeführt und dienen dem Erhalt der Gerätefunktion und -zuverlässigkeit.

Zustandsbasierte Wartung (Condition-Based Maintenance, CBM)

Diese Wartungsart bedeutet, dass wir eine Reparatur- oder Austauschaufgabe basierend ausschließlich auf dem gemessenen Zustand eines Assets durchführen.

Wir nutzen eine Technik namens Condition Monitoring, um zustandsbasierte Wartung durchzuführen.

Zuerst messen wir einen spezifischen Parameter der Anlagengesundheit wie Vibration, Temperatur, Dezibel, Verschleißpartikel oder Kontamination. Dann trenden wir den Parameterwert über die Zeit. Wenn wir glauben, dass er einen kritischen Punkt erreicht hat, an dem das Asset auf einen funktionalen Ausfall zusteuert (es kann seine Funktionen nicht mehr ausführen), dann planen wir einen zustandsbasierten Wartungseingriff.

Hier sind einige Beispiele für CBM-Interventionen:

• Verschlissene Lager ersetzen
• Ventilatorlaufräder auswuchten
• Elektrische Schütze erneuern
• Pumpensätze ausrichten
• Schmieröle auffüllen
• Lose elektrische Kabel anziehen

CBM ist der kosteneffektivste und ökonomischste Weg, Assets basierend auf realen, tatsächlichen Verschlechterungsmechanismen zu warten.

Eine Teilmenge der Condition-Monitoring-Techniken sind sensorische und detaillierte Inspektionen. Sie spielen eine große Rolle in der präventiven Instandhaltung und der aktiven Hervorhebung von Asset-Verschlechterung. Obwohl sie oft qualitativ sind, sollten wir immer bestrebt sein, sie so quantitativ wie möglich zu machen. Sensorische Inspektionen können Folgendes umfassen:

• Auf ungewöhnliche Geräusche achten.
• Nach Schäden suchen.
• Nach Anzeichen von Verbrennen riechen.

Detaillierte Inspektionen (und Checklisten) können für alle Asset-Typen und -Kategorien verwendet werden – von einer kleinen 1-kW-Dosierpumpe in einer Brauerei bis zu einer 250-MW-Dampfturbine in einem Stahlwerk. Inspektionen können Folgendes umfassen:

• Sicherstellen, dass Wellenausschlag 0,004“ oder weniger beträgt.
• Motorkabelverschraubung auf Verschlechterungsanzeichen prüfen.
• Sicherstellen, dass Antriebsriemenspannung zwischen 88 und 90 lbs eingestellt ist.
• Pumpenmechanische Dichtung auf Leckage prüfen.

Nun da wir alle wissen, was präventive Instandhaltung bedeutet und woraus sie besteht, ist es Zeit, die nächste Frage zu stellen.

 

Wie sieht gute PM aus?

Zunächst muss klargestellt werden, dass präventive Instandhaltung nicht auf alle Assets zutrifft. Meistens wird sie auf mittel- und hochkritische Assets in Ihrer Organisation angewendet. Gering kritische Assets werden oft bis zum Ausfall betrieben (Run-to-Failure), weil die Folgen ihres Ausfalls den Zeit- und Ressourcenaufwand von PM nicht rechtfertigen.

Zweitens kann eine Diskussion über präventive Instandhaltung nicht vollständig sein, ohne zu erwähnen, dass Best-in-Class-Organisationen Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) nutzen, um ihre Wartungsansätze und -strategien zu entwickeln – von denen PM immer ein Schlüsselelement ist.

Drittens: Verwalten Sie Ihre PMs in einem EAM-System oder CMMS. Präventive Instandhaltung hat ihren eigenen Workflow-Prozess als Teil des traditionellen Arbeitsmanagements. Wenn Sie Ihre geplanten PMs kennen, können Sie die Ressourcenplanung prognostizieren und Kosten im Griff behalten.

Hier sind einige Best Practices und Hinweise, die Ihnen helfen, richtige präventive Instandhaltung durchzuführen:

Zeit- oder nutzungsbasierte PM – bewahren Sie diese Aufgaben für Artikel oder Komponenten auf, die tatsächlich über Zeit verschleißen. Wenn Sie Artikel ersetzen oder überholen, die keine echten Verschleißmerkmale zeigen, versenken Sie Geld. Denken Sie daran: Diese Art von PM muss für Artikel reserviert sein, die mit dem Produkt in Kontakt sind oder wo Reibung stattfindet.

CBM – Ihre Condition-Monitoring-Messungen sollten in den richtigen Intervallen für Ausfallerkennung durchgeführt werden und auf nachweisbaren Ausfallmodi basieren. Damit meinen wir, Sie messen Vibration, um beschädigte Lager, Fehlausrichtung, Unwucht oder Kavitation hervorzuheben. Es kann nicht alles sagen. Und es wird Ihnen nicht sagen, dass kontaminiertes Produkt durch Ihre Pumpe fließt. Messungen müssen auch wiederholbar und jedes Mal vom gleichen Punkt gesammelt werden.

Inspektionen – Ihr Inspektionsprogramm wird hoch erfolgreich sein, wenn es auf bekannten Ausfallmodi basiert, quantitativ und wiederholbar ist. Sehen Sie den Unterschied hier:

1a.	Lager auf Axialspiel prüfen.
1b.	Sicherstellen, dass alle Zylinderschrauben fest sind.

1a.	Mit DTI sicherstellen, dass Lageraxialspiel zwischen 0,001“ und 0,0015“ bei Umgebungstemperatur (18 bis 30 °C) liegt.
1b.	Mit kalibriertem Drehmomentschlüssel im Kreuzmuster sicherstellen, dass alle vier (4) Zylinderschrauben auf 250 inch-pounds angezogen sind.

Können Sie sehen, wie die zweite Inspektionsserie wertschöpfend ist?

Im Gegensatz dazu sind die ersten Inspektionen mehrdeutig und können zu Zeitverlust, Fehlinterpretation, Streit und Fehlern führen.

Das will niemand!

Lohnt sich Präventive Instandhaltung den Aufwand?

Wir erwähnten früher, dass PM sich lohnen muss. Und damit meinen wir finanziell lohnen. Die Kosten der Ausfallverhinderung müssen geringer sein als die Kosten des Ausfalls selbst – sonst lohnt es sich nicht.

Sehen Sie sich dieses Diagramm an:

Es zeigt ein sehr einfaches Konzept.

Wenn Sie sehr wenig PM durchführen, dann sind Ihre korrektiven Wartungskosten hoch, d. h. Sie haben viele Ausfälle zu korrigieren. Umgekehrt, wenn Sie exzessive PM durchführen, dann sind Ihre korrektiven Wartungskosten sehr niedrig, aber PM-Kosten schießen in die Höhe.

Indem Sie Ihre Assets, ihre Ausfallmodi und Wartungsbedürfnisse verstehen, können Sie den Sweet Spot finden: das optimale Wartungsintervall. Dies ist das PM-Intervall, das Ihrer Organisation die niedrigsten Wartungskosten über den Asset-Lebenszyklus für eine spezifische PM-Aufgabe liefert.

Ein ähnliches Konzept bezüglich Kosten sehen Sie hier:

Es zeigt, dass wir durch Verlängerung der Gerätelebenszyklen durch regelmäßige präventive Instandhaltung signifikante Lebenszykluskosten in Bezug auf operative und Instandhaltungsausgaben einsparen können.

Die Moral der Geschichte? Seien Sie geplant und proaktiv, nicht vollständig reaktiv.

Dinge, auf die man achten sollte 

Nach all den guten Dingen müssen wir die Diskussion etwas dämpfen mit Dingen, auf die man achten oder vorsichtig sein sollte!

OEM-Empfohlene Wartung – wenn Ihr Asset noch in der Garantiezeit ist, dann ja, folgen Sie auf jeden Fall der Anleitung. Aber seien Sie sich bewusst, dass nach Ablauf der Garantiezeit Sie Ihre PM-Strategie überprüfen sollten. Das liegt daran, dass OEM-Empfohlene PMs auf konservativen Schätzungen und Worst-Case-Szenarien basieren. Sie können dazu führen, dass Sie Ihr Asset überwarten. Das ist der Fall, weil der OEM nicht weiß, in welcher Branche Sie sind und wie die Betriebsumgebung aussieht.

Und ein weiterer Punkt: Alle OEMs verdienen Geld mit Ersatzteilverkäufen.

Mehrdeutige, qualitative PM – achten Sie darauf, dass PM-Inspektionen wie „Pumpe prüfen“ Ihre Organisation für Verwirrung, Fehlalarme, Fehlinterpretation und erhöhtes Risiko offen lassen. Wie wir früher sagten: Machen Sie es wertschöpfend und wo möglich quantitativ.

Geplante Überholungen – Wenn Sie geplante Überholungen durchführen und Teile ersetzen, dann seien Sie absolut sicher, dass die Teile, die Sie ersetzen, tatsächlich durch normale Mittel verschleißen. Wenn Sie Motoren und Getriebe alle sechs Monate ersetzen – für den Fall, dass sie ausfallen – dann verschwenden Sie wahrscheinlich wertvolle Zeit, qualifizierte Ressourcen und Geld.

Sie ersetzen Ihr Auto-Getriebe auch nicht alle sechs Monate, oder?

Das war ein großartiger Überblick über präventive Instandhaltung in Bezug auf Was, Woher, Best Practices und worauf zu achten ist.

Wo geht es als Nächstes hin?

Organisationen, die nach operativer Exzellenz streben, verstehen die Notwendigkeit, Industry 4.0 und die Digitalisierung der Instandhaltung anzunehmen. Präventive Instandhaltung, ihre Prozesse und Workflows fügen sich nahtlos in dieses neue Konzept ein. Mitarbeiter können ihre PMs jetzt in Echtzeit auf dem Shopfloor mit mobilen Lösungen verwalten, die mit dem Internet verbunden sind. Präventive Instandhaltungsdynamische Daten, gesehen durch die Linse von Industry 4.0, werden neue Wege zu datenreichen Entscheidungen in Ihrem EAM oder CMMS eröffnen.

Stellen Sie sicher, dass Sie alle Wartungsplanungsschritte abdecken

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Verbringen Sie weniger Zeit am Computer und mehr Zeit mit der Wartung Ihrer Assets!