Industrielle Instandhaltung - ba-leipzig.de€¦ · Duales BA-Studium Service Engineering Anlagenmechaniker Betriebs-/Industrieelektriker Elektroanlagenmonteur Elektroniker Automatisierung

Industrielle Instandhaltung – Erfolgsfaktoren einer

modernen Wachstumsbranche

Antrittsvorlesung

von

Dr.-Ing. Martin Morning

Leipzig, 29.06.2011

Morning | 2011-06-29 | Antrittsvorlesung 2

Industrielle Instandhaltung –Erfolgsfaktoren einer modernen Wachstumsbranche

� Persönliche Daten

� geb. 1965 in Hamburg

� verheiratet, 4 Kinder (10 bis 15 Jahre)

� Studium

� Maschinenbau, Schwerpunkt Verfahrens- und Kunststofftechnik, in Paderborn

� Berufliche Stationen

� Uni Paderborn, Wiss. Angestellter

� Wolff Walsrode, Projektingenieur und Projektleiter im Zentralbereich Technik

Kurz-Portrait



Kurz-Portrait




� Studium





� Bayer Bitterfeld, Leiter Ingenieurtechnik



Kurz-Portrait




� Studium






� Dow Chemical, Improvement & Reliability Leader



Kurz-Portrait




� Studium







� PV Crystalox, Produktionsleiter



Kurz-Portrait




� Studium







� PV Crystalox, Produktionsleiter

� Berufsakademie Sachsen, Staatliche Studienakademie Leipzig, Dozent

Industrielle Instandhaltung – Erfolgsfaktoren einer

modernen Wachstumsbranche

Antrittsvorlesung

von

Dr.-Ing. Martin Morning

Leipzig, 29.06.2011



Inhalt

� Einführung� Historische Entwicklung und� Bedeutung der Instandhaltung

� Erfolgsfaktor Strategie� Technische Methoden und� Strategien der Instandhaltung

� Erfolgsfaktor Bildung� Ausbildung für die Instandhaltung� Studium Service Engineering

� Erfolgsfaktor Nachhaltigkeit� Wissens- und Erfahrungstransfer� Life-Cycle-Cost Orientierung



Inhalt







Gemäß DIN 31051 bedeutet Instandhaltung die

„Kombination aller technischen und administrativen Maßnahmen sowie

Maßnahmen des Managements während des Lebenszyklus´ einer

Betrachtungseinheit zur Erhaltung des funktionsfähigen Zustandesoder der Rückführung in diesen, so dass sie die geforderte Funktion erfüllen

kann.“

Ziele der Instandhaltung

� Erhöhung und optimale Ausnutzung der Lebensdauer

� Maximierung der Verfügbarkeit durch Minimierung von Störungen und Stillstandszeiten

� Sicherstellung der geforderten Funktion und Leistung

� Einhaltung von Sicherheits-, Umwelt und Qualitätsstandards

� Minimierung der zur Erreichung o.g. Ziele notwendigen Kosten.

Was ist Instandhaltung?



Aufgaben der Instandhaltung

Technisches

Arbeitsmittel

oder System

Wartung VerbesserungInstandsetzungInspektion

Erhaltung des SOLL-Zustandes

Feststellung und Beurteilung des IST-Zustandes

Wieder-herstellungdes SOLL-Zustandes

Steigerung der Funktions-sicherheit ohne Änderung der Funktion

DIN 31051

Modernisieren Modifizieren



[Reichel, 2009]

Was ist Instandhaltung?



Entwicklung der Instandhaltung

Erste Generation

� Stillstandszeiten unproblematisch aufgrund geringer Mechanisierung

� Maschinen und Anlagen einfach aufgebaut, oft überdimensioniert

Zweite Generation

� Zunehmende Mechanisierung

� Zunehmende Komplexität von Maschinen und Anlagen

� Vorbeugung durch geplante Maßnahmen

Dritte Generation

� Steigende Automatisierung

� Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit sind Schlüsselfaktoren

[Moubray, 1997]



Bedeutung der Instandhaltung

[Kuhn et al., BMBF-Studie: Befragung 240 Unternehmen der Prozessindustrie, 2006]



Gründe für die zunehmende Bedeutung

Zunehmende Automatisierung von Maschinen und Anlagen

Zunehmende Automatisierung von Maschinen und Anlagen

� Steigende Anlagenkomplexität

� Steigende technische und organisatorische Anlagenverkettung

� Hohe Ausfall- und Ausfallfolgekosten

� Erhöhte Verfügbarkeits- und Produktivitätsanforderungen

� Steigende Sicherheits- und Umweltschutzanforderungen

� Steigende Anlagenkomplexität

� Steigende technische und organisatorische Anlagenverkettung

� Hohe Ausfall- und Ausfallfolgekosten

� Erhöhte Verfügbarkeits- und Produktivitätsanforderungen

� Steigende Sicherheits- und Umweltschutzanforderungen

Zunehmende Bedeutung der Instandhaltung

Zunehmende Bedeutung der Instandhaltung



IH-Aufwand steigt kontinuierlich

[Horn, 2009]

4…5% p.a.



Outsourcing-Prozess

� Stufe 1: Teilung der Technik-Bereiche

[Otten, 2009]



Outsourcing-Prozess

[Otten, 2009]

� Stufe 1: Teilung der Technik-Bereiche

� Stufe 2: Bildung eigenständiger Servicebereiche



Outsourcing-Prozess

[Otten, 2009]



� Stufe 3: Bündelung der Dienste beim Systemdienstleister

� Expertenteams

� Synergien

� Erfahrungstransfer

� Pooling



Inhalt





ausfall-orientiert

ausfall-orientiert

periodisch vorbeugend


zustands-orientiert

zustands-orientiert



Agieren oder Reagieren?

InstandhaltungsmethodeInstandhaltungsmethode

Reaktive InstandhaltungReaktive Instandhaltung



Präventive InstandhaltungPräventive Instandhaltung

zustands-orientiert

zustands-orientiert

Instandsetzung nach Ausfall

IH nach Zeit oder Leistung gemäßVorgaben Hersteller oder eigener Erfahrung

Messtechnische Zustandsüber-wachung im Online- oder Offline-Verfahren

ausfallorientiertausfallorientiert



Vergleich präventiver IH-Methoden

[Schuh, 2006]


zustandsorientiert



Technologien des Condition Monitoring

� Schwingungsmessung

online/offline (Lagerschäden,

Verschleiß, Ausrichtung)







� Ölanalyse (Abrieb, Wassergehalt,

Alterungszustand,…)

[Instandhaltung 05/11, Fa. Alu Norf]

[Fa. Emerson]









� Endoskopie (Innenrevisionen von

Apparaten und Rohrleitungen)

[Fa. FAG]











� Thermographie (Alterung,

Kontaktfehler, Dimensionierung,…)

[Fa. Herzog]













� Ultraschallmessung (Wanddicke,

Erkennung von Leckagen, …)

[Fa. Gamma]













� Ultraschallmessung (Wanddicke,

Erkennung von Leckagen, …)

� Prozessdaten (Temperatur,

Druck, Durchfluss, Strom, etc.)

[Fa. Hydac]



Potenziale zustandsorientierter IH

[Schuh, 2005]



Vor- und Nachteile der IH-Methoden

Reaktive

Instandhaltung

+ Vollständige Ausnutzung

des Abnutzungsvorrates

+ Geringer IH-Aufwand

bis zum Ausfall

- Hohe Vorhaltung von

Ersatzteilen und Personal

- Hohes Ausfallrisiko

- Erhöhte Ausfall- und

Ausfallfolgekosten

- ggf. unvorhersehbare

Folgeschäden

Periodisch vorbeugende

Instandhaltung

+ Gute Planbarkeit (Material,

Ressourcen, Ablauf)

+ Reduzierung unge-

planter Stillstände

+ Erhöhte Anlagen-

verfügbarkeit

- Hoher Planungsaufwand

- Kein Ausschöpfen des

Abnutzungsvorrates

- Erhöhter Instandhaltungs-

aufwand

Zustandsorientierte

Instandhaltung

+ Gezieltes Ausschöpfen

des Abnutzungsvorrates

+ Geringes Ausfallrisiko

+ Planbarkeit (Material,

Ressourcen, Ablauf)

+ Keine Folgeschäden

- Hoher Aufwand für Mess-

und Diagnosesysteme

- Erhöhte Anforderungen

an Qualifikation des IH-

Personals

Vo

rtei

leN

ach

teile



Zustandsorientierte IH ist nicht gratis

[Schuh, 2005]



Anwendung zustandsorientierter IH

25 %36 %

[Kuhn, 2006]



Strategie heißt: Den richtigen Mix finden

Strategie ist ein längerfristig ausgerichtetes planvolles Anstreben eines Zielsunter Berücksichtigung der verfügbaren Mittel und Ressourcen. [Kuhn, 2006]



Problem Messdatenflut

Beispiel Prozessanlage� mehrere hundert Maschinen und Apparate

� mehrere tausend technische Plätze

� mehrere zehntausend Signale

�� Auswahl und Priorisierung dringend erforderlich[Ryll, 2010]



Kriterien für die Strategie-Auswahl

[Kuhn, 2006]



Methoden zur Strategiefindung

ausfall-orientiert

ausfall-orientiert



zustands-orientiert

zustands-orientiert

Risiko-basierte Instand-haltung

RBM

RiskBasedMainte-nance

Zuverläs-sigkeits-

orientierteInstand-haltung

RCM

ReliabilityCenteredMainte-nance

Betrachtung und Bewertung der Risiken eines Bauteil-oder Anlagenausfalls

Betrachtung der Funktion einesBauteils und Bewertung derFehlerursachen und –folgen





RBM


Zuverläs-sigkeits-


RCM






RBM


Zuverläs-sigkeits-


RCM


Auswirkung eines ungeplanten Ausfalls

Vor

hers

agba

rkei

t des

Aus

fallv

erha

ltens


und/oder ausfallorientiert

ausfallorientiert


und/oder zustands-orientiert

zustands-orientiert





RBM


Zuverläs-sigkeits-


RCM


☺ Systematische Betrachtung hilft „alte Zöpfe abzuschneiden“ oder versteckte Risiken aufzudecken

☺ Gezielte Lenkung der Ressourcen entsprechend Firmenphilosophie (Verfügbarkeit, Kosten, Umweltschutz und Sicherheit,…)

� Beide Methoden sind sehr aufwendig (Zeit, Ressourcen)

aber

ohne systematische Betrachtung keine Strategie !



DV-technische Umsetzung

[Pithan, 2009]



Inhalt







[BMBF, 2005]

Qualifizierung lohnt sich

Qualifizierung bringt…

� Beschäftigungsfähigkeit,

� Gehaltsvorteile,

� Zufriedenheit am Arbeitsplatz.

Also lautet

ein Beschluss:

Daß der Mensch

was lernen muss…

[W. Busch]

…und es lohnt sich auch noch !



Die richtige Qualifizierung muss es sein…

Fac

hhoc

hsch

ul-

oder

H

ochs

chul

reife

GL

BL 1 BL 2 BL 3

Fertigung IH-Leitung

LeitungMech. Werkst.

LeitungEl. Werkstatt

IH-Planung

Automatisierung

Chemietechnik

Maschinenbau

Elektrotechnik

Fertigungstechnik

Planung, Konstruktion, Entwicklung

Mtc

Man

ager

Mtc

Tec

hn

icia

nM

tcS

up

ervi

sor

Sek. II Tertiärer Sektor

� Anlagenmechaniker� Betriebs-/Industrieelektriker� Elektroanlagenmonteur� Elektroniker Automatisierung� Industriemechaniker� Mechatroniker� Rohr- und Anlagenbauer

Berufliche Erstausbildung (dual)

FH- oder Uni-Studium

IH ?



Praxisbezogene Qualifizierung für IH…

GL

BL 1 BL 2 BL 3

Fertigung IH-Leitung


LeitungEl. Werkstatt

IH-Planung

Sek. II Tertiärer Sektor

BeruflicheErst-ausbildung

FOSF

OS

Meister

Berufl. Gym.

Prü-fung

Berufs-

erfahrung

Gym.

Du

ales

BA

-Stu

diu

m

Ser

vice

En

gin

eeri

ng


LeitungEl. Werkstatt� Anlagenmechaniker

� Betriebs-/Industrieelektriker� Elektroanlagenmonteur� Elektroniker Automatisierung� Industriemechaniker� Mechatroniker� Rohr- und Anlagenbauer

Mtc

Tec

hn

icia

nBerufliche Erstausbildung (dual)

Mtc

Su

per

viso

rM

tcM

anag

er



Duales Studium

Wissenschaftlichtheoretische Abschnittean der Studienakademie

PraxisintegrierteAbschnitte

im Unternehmen

*

* ab 2012: B.Eng.



Bachelor hält Einzug

[Bundesbildungsbericht 2010]



Module SE-Studium

1. Hochschul-, Fachhochschul- oder fachgebundene Hochschulreife

2. Ausbildungsvertrag mit einem Praxisunternehmen

Bachelor of Engineering

Master-StudiumBerufliche Praxis

als Ingenieur

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

Mathematik

und

Informatik

6.

schaften Grundlagen

Allgemeine

Bachelor Thesis

BWL

Instandhaltungspraxis,

spezielle IH-Themen

5.

wissen- wissenschaftliche

4.

Natur- Ingenieur- Prozessanlagen Projektmanagement und -organisation,3.

Automatisierung und Technische Dienste IH der Gebäude, Maschinen, und QM, Organisations- Unternehmensabläufe

2.

MSRT und Technische Diagnostik, Vertiefungsrichtungen:BWL für

DienstleistungenVertragsrecht, Praxismodule:

1.

Instandhaltungsplanung, IPS, Wahlspflichtmodule und Englisch, Arbeits- u.



Schließlich jedoch…



Inhalt


� Erfolgsfaktor Technologie� Technische Methoden und� Strategien der Instandhaltung





Was bedeutet Nachhaltigkeit?

Die drei Säulen der Nachhaltigkeit:

� Ökologische Nachhaltigkeit � Klimaschutz, Artenvielfalt

� Soziale Nachhaltigkeit � Partizipation

� Ökonomische Nachhaltigkeit

� dauerhafte Sicherstellung einer tragfähigen Grundlage für Wohlstand

� Schutz wirtschaftlicher Ressourcen vor Ausbeutung.

� Ursprünglich ein Begriff aus der Forstwirtschaft

� In diesem Kontext:� Etwas so machen, dass es dauerhaft (oder möglichst lang andauernd)

Bestand hat, erfolgreich ist, den gewünschten Zweck erfüllt

� engl.: to sustain = aufrechterhalten, stützen, standhaltento sustain sth. = etwas erhaltenSynonyme: to keep, to maintain







� Ökonomische Nachhaltigkeit � Ressourcenschonung

�� Instandhaltung als wesentlicher Faktor einer nachhaltigen Produktion

[Freund, 2010]







� Ökonomische Nachhaltigkeit � Ressourcenschonung

�� Nachhaltigkeit als Merkmal der IH-Dienstleistung und -organisation

Nachhaltige Instandhaltung



Lebenzyklus einer Anlage

[Fa. Hima; Freund, 2010]



Instandhaltung im Lebenzyklus

HerstellerSystemlieferanten

Business

TechCenter

Instandhaltung



Branchenspezifische Lebenszyklen

[Freund, 2010]



Lebenszykluskosten

[DIN 2884]

Beeinflussbarkeit



Zusammenfassung

Erfolgsfaktoren der Instandhaltung

Str

ateg

ie

Zustandsorientierte Instandhaltung

Bild

un

g

Zielgerichtete ErstausbildungKontinuierliche Weiterbildung

Nac

hh

alti

gke

it

Life-Cycle-CostsWissenstransfer



Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

[BASF Schwarzheide]



Literatur

(1) Ben-Daya, M. (Hrsg.): Handbook of Maintenance Management and Engineering. Springer Verlag London Limited, 2009.

(2) Bundesministerium für Bildung und Wissenschaft: Bundesbildungsbericht. Bertelsmann Verlag Bielefeld, 2010.

(3) Freund, C.: Die Instandhaltung im Wandel. In: Schenk, M. (Hrsg.): Instandhaltung betrieblicher Systeme. Springer Verlag Berlin Heidelberg, 2010.

(4) Horn, W.: Dienstleistung Instandhaltung. In: Reichel, J.; Müller, G.; Mandelartz, J. (Hrsg.): Betriebliche Instandhaltung. Springer Verlag Berlin Heidelberg, 2009.

(5) Kuhn, A.; Schuh, G.; Stahl, B.: Nachhaltige Instandhaltung. VDMA Verlag Frankfurt am Main, 2006.

(6) Moubray, J.: Reliability Centered Maintenance. Industrial Press In., New York, 2nd Edition, 1997.

(7) Otten, W.; Vogelsang, U.: Neue Servicekonzepte in der Instandhaltung am Beispiel der Prozessindustrie. In: Reichel, J.; Müller, G.; Mandelartz, J. (Hrsg.): Betriebliche Instandhaltung.Springer Verlag Berlin Heidelberg, 2009.

(8) Pithan, U.: Instandhaltung im Wandel der Zeit. Norddeutsche Instandhaltertage, Magdeburg 2009.

(9) Reichel, J.; Müller, G.; Mandelartz, J. (Hrsg.): Betriebliche Instandhaltung. Springer Verlag Berlin Heidelberg, 2009.

(10) Schenk, M. (Hrsg.): Instandhaltung betrieblicher Systeme. Springer Verlag Berlin Heidelberg, 2010.

(11) Schuh, G.; Kampker, A.; Franzkoch, B.; Wemhöner, N.: Intelligent Maintenance – Potenziale zustandsorientierter Instandhaltung. Abschlussbericht BMBF Projekt. Aachen, 2005.

(12) VDI 2884: Beschaffung, Betrieb und Instandhaltung von Produktionsmitteln unter Anwendung von Life-Cycle-Costing (LCC). Beuth Verlag Berlin, 2005.

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