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Welche Entwicklungen im Ersatzteilmanagement sind mit der zunehmenden Vernetzung und Informationsverfügbarkeit der Industrie 4.0 zu erwarten? Kongressvortrag vom Fraunhofer IML Institut für Materialfluss und Logistik
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© Fraunhofer ·· Seite 1
Björn Schweiger
TRENDS IM ERSATZTEILMANAGEMENT – Welche Entwicklungen im Ersatzteilmanagement sind mit der zunehmenden
Vernetzung und Informationsverfügbarkeit der Industrie 4.0 zu erwarten?
© Fraunhofer ·· Seite 2
Herzlich Willkommen
Björn Schweiger, 30 Jahre, Dipl.-Wirt. Ing. (FH) M.Sc., Wissenschaftlicher Mitarbeiter seit 2008
© Fraunhofer ·· Seite 3
Agenda
Das Fraunhofer IML
Neue Technologien
Stammdaten
Pooling-Modelle
Lebenszyklusbetrachtung
Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck
Fazit
© fotolia.com # 7154408
© Fraunhofer ·· Seite 4
Forschen für die Praxis – Die Fraunhofer-Gesellschaft
67 Institute und selbstständige Forschungseinrichtungen
Mehr als 23 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
Forschungsvolumen: Über 2 Milliarden Euro
Rund zwei Drittel erwirtschaftet Fraunhofer aus Aufträgen der Industrie und öffentlich finanzierten Forschungsprojekten
Rund ein Drittel Grundfinanzierung
Internationale Niederlassungen: Kontakt zu den wichtigsten Wissenschafts- und Wirtschaftsräumen
Wertheim/ Bronnbach
Mannheim
Karlsruhe
Pfinztal
Ettlingen Stuttgart
Freiburg
Kandern
Efringen-Kirchen
Alzenau
Würzburg Bayreuth
Erlangen, Nürnberg, Fürth
Regensburg
Straubing
Augsburg
Weßling München, Garching
Freising
Prien
Holzkirchen
Bremen
Teltow
Wildau Potsdam-
Golm
Cottbus
Bremerhaven Hamburg
Kassel
Frankfurt
Darmstadt
Rostock
Oldenburg
Hannover
Braunschweig
Goslar
Göttingen
Münster Lemgo
Paderborn Dortmund
Schmallenberg
Gelsenkirchen
Duisburg
Oberhausen
Köln
Euskirchen
Aachen Wachtberg
Bonn, Sankt Augustin
Kaiserslautern
Saarbrücken
St. Ingbert
Sulzbach
Leipzig
Chemnitz
Freiberg
Dresden, Moritzburg
Zittau
Magdeburg
Halle
Schkopau
Leuna
Itzehoe
Lübeck
Erfurt Jena
Hermsdorf Ilmenau
Berlin
Sulzbach-Rosenberg
Remagen
Institut/selbständige Einrichtung sonstiger Standort Zentrale
Standorte in Deutschland
© Fraunhofer ·· Seite 5
DAS FRAUNHOFER IML
Weltweit größte Logistikforschungseinrichtung
Gegründet 1981
Ca. 500 Mitarbeiter/-innen
24 Mio.€ Umsatz, davon 50% aus Projekten mit Industrie, Handel und DL
© Fraunhofer ·· Seite 6
Das Fraunhofer IML
Portfolio in Beratungs- und Forschungskompetenzen (Beispiele)
Zellulare Transportsysteme
Logistics Mall
Cloud Computing für die Logistik
Schwarmintelligenz in der Logistik
Hardware Software Prozesse
LEAN @ Fraunhofer IML
Operational Excellence für kontinuierliche Verbesserung
© Fraunhofer ·· Seite 10
Das Fraunhofer IML
Die Abteilung Anlagen- und Servicemanagement
Total
Productive
Management
Instandhaltungs-
management
Ersatzteil-
management
Service-
mangement
Prozessorientierte
kontinuierliche
Verbesserung
Einrichtung von
Arbeitsgruppen
Kennzahlen
Rüstworkshops
Grundinspektionen
Optimierung der
Instandhaltungs-
organisation
Strategische
Ausrichtung der
Instandhaltung
Technologische
Unterstützung der
Instandhaltung
Condition Monitoring
Auswahl für Verfahren
und Anbieter
Versuchsfeld Condition
Monitoring
Aufnahme von
Ersatzteilbeständen
Einführung neuer
Strategien
Optimierung der
Bestände
Software-Tools
Zertifizierung
Lagerplanung
Dienstleistungs-
analyse und
Konzeption
Produktbegleitende
Mehrwertdienste
Outsourcing
Kooperation
After-Sales Service
Ganzheitliche
Lösung des
Fraunhofer IML
© Fraunhofer ·· Seite 12
Agenda
Das Fraunhofer IML
Neue Technologien
Stammdaten
Pooling-Modelle
Lebenszyklusbetrachtung
Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck
Fazit
© fotolia.com # 7154408
© Fraunhofer ·· Seite 13
Neue Technologien
Spannungsfeld in der Produktion von heute
Die Parameter stehen in einem ausgeglichenen Verhältnis zueinander.
Anlagen-verfügbarkeit
Flexibilität Beherrschung
der Komplexität Durchlaufzeit
Bestands-reduzierung
© Fraunhofer ·· Seite 14
Neue Technologien
Industrie 4.0
»Autonome Produkte und Anlagen steuern im Zuge einer dezentralen Selbstorganisation, Selbstoptimierung und Selbstdiagnose aktiv ganze
Wertschöpfungsnetzwerke in nahezu Echtzeit.«
Hydraulik
Druckluft
Steuerungs-system
Spindel
Getriebe
Motor
RFID
© Fraunhofer ·· Seite 15
Neue Technologien
Industrie 4.0
»Autonome Produkte und Anlagen steuern im Zuge einer dezentralen Selbstorganisation, Selbstoptimierung und Selbstdiagnose aktiv ganze
Wertschöpfungsnetzwerke in nahezu Echtzeit.«
Anlagen-verfügbarkeit
Reaktions-fähigkeit
Beherrschung der Komplexität
Durchlaufzeit Bestands-
reduzierung
© Fraunhofer ·· Seite 16
Neue Technologien
Konzernweites Ersatzteilmanagement und Industrie 4.0
Schlagworte von Industrie 4.0
Beherrschung komplexer Systeme
Cloud Computing
Reale und virtuelle Welt verschmelzen
Horizontale Integration über Wertschöpfungsnetzwerke
Standardisierung, Referenzarchitektur
Internet der Dinge, Intelligentes Instandhaltungsmanagement
Ressourceneffizienz
Fokus Ersatzteil-management
Entwickeln von Prozessen für konzernweite Zusammenarbeit
Konzernweit harmonisierte Stammdaten auf einem zentralen Server
Zusammenfassen der konzernweiten Bestände in einem virtuellen Lager
Ersatzteil- und Wissensmanagement sowie Kommunikation zwischen den Werken
Standardisierung und Klassifizierung der Ersatzteile mittels „eCl@ss“
Konzernweite Bestandstransparenz und gemeinsame Bestandsplanung (Risikomangement)
Reduzierung der konzernweiten Ersatzteilbestände bei gleicher Verfügbarkeit
© Fraunhofer ·· Seite 17
Neue Technologien
Smart Maintenance
Condition Monitoring
Fernwartung
Mobile Devices
Global standardisierte Software
Cloud
© Fraunhofer ·· Seite 18
Neue Technologien
Smart Maintenance
Augmented Reality
Intelligente Behälter
Digitale Dokumentation
3D-Druck von Ersatzteilen
© Fraunhofer ·· Seite 19
Neue Technologien
iPod-touch im Lager
Die Idee:
Mobile Terminals handlicher machen
Einfaches, intuitives Bedienkonzept
Drahtlose Kommunikation ohne Middleware
Anbindung an SAP
Nutzung von alltäglichen Gebrauchsgegenständen für industrielle Zwecke zur Kosteneinsparung
Apps als Grundlage erweiterbarer und individueller Funktionalität
http://www.ios-rodatagroup.com/faq/faqverwaltung/
© Fraunhofer ·· Seite 20
Neue Technologien
Eigenschaften und Anwendung
Funktionsumfang des Scanners wie bei konventionellem Handheld aber ergonomisch günstiger
Zusätzliches Auslesen von anderen Codetypen über integrierte Kamerafunktion
Instandhalter / Lagermitarbeiter haben beide Hände zur Verfügung
Scannerintegration ist optional – größerer Funktionsumfang durch Kamera und Software gegenüber Handheld (Einsatz in Instandhaltung und Ersatzteilmanagement)
Eigenschaften
Gewicht 0,28kg
Batterielaufzeit 10h
Ladezeit 4h
Temperaturbereich -20°C bis 35°C
Lesefähigkeit 1D- und 2D-Barcodes
© Fraunhofer ·· Seite 21
Eine Lösung mit iPod-touch bietet eine variable und bedienerfreundlich Anwendung
Die Sicherheit der Bestände steigt durch die Einführung neuer Technologien
Mit standardisierten Apps oder App-Generatoren sinken die Anschaffungskosten für eine mobile Lösung
Berücksichtigt man die Reduzierung der Ausfallkosten an den Anlagen kann eine Optimierungsmaßnahme eine akzeptable Amortisationszeit erreichen
Operative Prozesse werden vereinfacht, verkürzt oder eliminiert
Neue Technologien
Fazit aus dem Projektbeispiel
http://flowgistics.de/img/products/usageBox/speed/01_fabrik.jpg
© Fraunhofer ·· Seite 22
Agenda
Das Fraunhofer IML
Neue Technologien
Stammdaten
Pooling-Modelle
Lebenszyklusbetrachtung
Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck
Fazit
© fotolia.com # 7154408
© Fraunhofer ·· Seite 23
Stammdaten
Potentiale eines konzernweiten Ersatzteilmanagements mit harmonisierten Stammdaten
Transparentes konzernweites Ersatzteilmanagement mit SAP
Stammdaten- harmonisierung und
-erfassung
Bestands-reduzierung
Bündelung der Einkaufsvolumina
Kostenreduzierung in der Beschaffung
Standardisierung der zukünftigen
Anlagen-komponenten
Reduzierung der Artikel-Nr.
Nachhaltige Bestandsoptimierung bei mindestens gleicher Ersatzteilverfügbarkeit
© Fraunhofer ·· Seite 24
Stammdaten
Globale Stammdatenharmonisierung – Voraussetzung globaler Stammdaten-Server
Für die globale Harmonisierung der Stammdaten ist ein zentraler, systemunabhängiger Stammdatenserver erforderlich.
Dieser…
…ist systemunabhängig.
…verwaltet die Stammdaten.
…stellt die Stammdaten den lokalen Systemen zur Verfügung.
….ermöglicht ein werksübergreifendes Suchen von Ersatzteilen.
zentraler Stammdaten- Server
M
M
© Fraunhofer ·· Seite 25
Stammdaten
Ersatzteile aufnehmen – eCl@ss zur Reduzierung von Gleichteilen
Produkte und Dienstleistungen lassen sich der vierstufigen, numerischen
Klassenstruktur von eCl@ss zuordnen.
Suchbegriffe und Synonyme ermöglichen ein zielgerichtetes Auffinden von
Produkten und Dienstleistungen innerhalb der Klassifikation.
Merkmalleisten mit genormten Merkmalen und Wertetabellen ermöglichen
eine exakte Beschreibung und spätere Identifikation von Produkten und
Dienstleistungen.
eCl@ss hat aktuell mehr als 39.000 Klassen, rund 16.000 Merkmale und
über 52.000 Schlagwörter.
© Fraunhofer ·· Seite 27
Stammdaten
Dublettenidentifizierung mittels Klassifizierung
Quelle: IFCC
Artikelbezeichnung … Flanschkugelhahn 2-Wege-Kugelhahn
Art der Ausführung ……. mit Handhebel mit Handhebel
Bauform …………….……………. C C
Dichtung ………………………… TFM PTFE
Länge ………………………..... 160 mm 160 mm
Nenndruck ………………………. PN 40 PN 40
Nennweite ………………………. DN 50 DN 50
Werkstoff-Nummer ..................... 1.4408 1.4408
=Vorgehensweise
6 identische Merkmale identifiziert
2 unterschiedliche Merkmale Prüfung
!Globale Dublettenprüfung – Systematik
© 2011 IFCC GmbH 2625.10.2013
© Fraunhofer ·· Seite 28
Stammdaten
Vorteile von eCl@ss entlang der Wertschöpfungskette
Engineering
Dokumentation, Normung
Produktion, Lagerhaltung
Einkauf
Externe Dienstleister
IT
Controlling Management
Wiederverwendung von
Bauteilen
Standardisierung
Optimierung Lagerhaltung
Senkung der Lagerkosten
Bedarfsbündelung
Lieferantenkonsolidierung
Lieferanten Portal
Prozessoptimierung
Kostensenkung & Steigerung
der Unternehmenseffizienz
© Fraunhofer ·· Seite 29
Stammdaten
Globale Stammdatenharmonisierung und Dublettenabgleich
Globale Stammdaten-
datenbank
Überprüfen und Ergänzen
der Stammdaten
und Merkmale
Harmonisierung
Lokale Stammdaten
(SAP, Maximo,…)
Teil-automatische Klassifizierung und Merkmals-
pflege
Werk Konzernweites Projekt
Dublettenabgleich und Bewertung der Wahrschein-
lichkeit einer Übereinstimmung
Bewertung der potentiellen Dubletten
Manuelle Dubletten-
prüfung
Stammdatenstruktur
© Fraunhofer ·· Seite 30
Stammdaten
Erwartete Entwicklung des Bestandswertes
Projektlaufzeit
Beschaffungsvolumen von Ersatzteilen
globaler Ersatzteilbestand
Stammdaten- Harmonisierung
Pilot-Werke
Bestandsreduktion durch
transparente Bestände in den
Werken
Die Standardisierung der
verbauten Komponenten
beginnt.
Das volle Potential der
Beschaffungsvorteile kann
ausgeschöpft werden
Stammdaten- erfassung übrige
Werke
Durch die Aktivierung der
Bestände steigt der tatsächliche
Lagerbestand an.
Erste Rahmenverträge können
abgeschlossen werden,
Synergien im Bestand.
Wert (€)
© Fraunhofer ·· Seite 31
Verlagerung zum Lieferanten
Stammdatenharmonisierung
Aufbau eines Super- marktes
Virtuelles Lager und Pooling
Drucken/ Fertigen
Stammdaten
Logistische Strategiezuordnung von konzernweit harmonisierten Ersatzteilen
Klassifizierung mit dem Baukasten der
Materialwirtschafts-Strategien
Vor-Ort Lager, Bestands-
optimierung
© Fraunhofer ·· Seite 32
Agenda
Das Fraunhofer IML
Neue Technologien
Stammdaten
Pooling-Modelle
Lebenszyklusbetrachtung
Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck
Fazit
© fotolia.com # 7154408
© Fraunhofer ·· Seite 33
Pooling
Potentiale der gemeinsamen Ersatzteilbevorratung
Zusammenlegung und gemeinsame Verwaltung von Beständen
Unternehmensintern und in Kooperation/im Netzwerk möglich
Benötigt eine schnittstellen-gerechte Verwaltungssoftware
Verbrauchsorientierte Kostenverrechnung
Geteiltes Risiko von Beständen
Resultiert in einem reduzierten Gesamtbestand der Partner
S 25 St.
4x
2x
2x
4x
1x
2x
0x
10x
0x
Pool
2x
1x
1x
2x
1x
1x
0x
7x
0x
Pool
S 15 St. - 40%
© Fraunhofer ·· Seite 35
Von der Bestellung zur Lieferung
Assistenzsystem/ virtuelles Lager
KMS-Auftrag
KMS: Kommissionierung
Transport- Auftrag
© Fraunhofer ·· Seite 36
Agenda
Das Fraunhofer IML
Neue Technologien
Stammdaten
Pooling-Modelle
Lebenszyklusbetrachtung
Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck
Fazit
© fotolia.com # 7154408
© Fraunhofer ·· Seite 37
Lebenszyklusbetrachtung
Wissensentstehung im Anlagenlebenszyklus
Ersatzteilauswahl, Instandhaltungs- und
Garantievorgaben
Erkennen von Problemen bei der Inbetriebnahme
Erstes Abnutzungs-verhalten von Bau-teilen, Belastung,
technische Änderungen, …
Abnutzungsverhalten von Bauteilen, Belastung, technische
Änderungen, Instandhaltungsstrategie…
Bauteildimensionierung, Materialauswahl,
Instandhaltbarkeit
© Fraunhofer ·· Seite 38
Lebenszyklusbetrachtung Spezifisches Anlagenwissen im Lebenszyklus - Konventionell
Das anlagenspezifische Fachwissen (Kernkompetenz) der Instandhalter wächst mit zunehmender Betriebsdauer.
Das Fachwissen des Herstellers nimmt hingegen ab.
Anlagenlebensdauer
Anlagenspezifisches Wissen
Inbetriebnahme
Betreiber
Hersteller
Wissensdifferenz
© Fraunhofer ·· Seite 39
Lebenszyklusbetrachtung
Kooperative MTBF-Ermittlung
Datentransparenz
Zugriff auf Lebensdauer der Ersatzteile
Zugriff auf (anonymisierte) Condition-Monitoring-Daten anderer Betreiber
Fehlerhäufungen baugleicher oder ähnlicher Maschinen werden bekannt
Überwachungsfenster (spezielle Frequenzen, Warnschwellen) können angepasst werden
Lösungsansätze für Probleme können recherchiert werden
Ersatzteilbestände und Instandhaltung können an Probleme anderer Betreiber angepasst werden
© Fraunhofer ·· Seite 40
Lebenszyklusbetrachtung
Wissensnutzung im Ersatzteilwesen / der Instandhaltung
Betreiber
Hersteller
Wissensspeicher
Auswertung: Visualisierung von Erkenntnissen, Lebensdauer-auswertung der Bauteile, Anpassung der Bestandsprognose für das eigene Ersatzteillager, Feststellen des Abnutzungsverhaltens
Auswertung beim Betreiber: Anpassen des Ersatzteil-sortiments an aktuelle Lebens-dauern von Ersatzteilen, Anpassung der Wartungs- und Inspektionsintervalle an das Abnutzungsverhalten der Bauteile, Anpassung von Grenzwerten der Überwachung, Suche nach auffälligen Schadensmustern, Überwachungsstellen
Nutzungsphase
Einsatz von CMT
Übertragen von CM-Daten
© Fraunhofer ·· Seite 41
Lebenszyklusbetrachtung
Spezifisches Anlagenwissens im Lebenszyklus - Wissensspeicher
Durch den Einsatz eines Wissensspeichers wird das anlagenspezifische Wissen für alle Teilnehmer verfügbar, so dass ein wirtschaftlicher Nutzen für
Hersteller und Betreiber erzielt werden kann und Optimierung in Instandhaltung und Ersatzteilmanagement initiiert werden können.
Anlagenlebensdauer
Anlagenspezifisches Wissen
Inbetriebnahme
Betreiber
Hersteller
© Fraunhofer ·· Seite 42
Kosten für Anlagenstillstände in
Verhältnis zur Bestandshöhe
Lebenszyklusbetrachtung
Gesamtkostenberechnung im Ersatzteilmanagement
Gesamtkosten basierend auf den
einzelnen Kostenfaktoren
Lagerkosten im Verhältnis zur Bestandshöhe
Abschätzung der voraussichtlichen
Verschrottungskosten
© Fraunhofer ·· Seite 43
Lebenszyklusbetrachtung – Gesamtkostenberechnung im Ersatzteilmanagement
Beispiel Bestandsfestlegung: Bestandsplanung
Wunsch-bestand
Berechneter Bestand
Differenz
Lagerkosten pro Jahr [€/a] 16.423,98 € 17.459,40 € - 1.035,42 €
voraussichtliche Verschrottungs-kosten pro Jahr [€/a]
339,35 € 510,55 € - 171,20 €
voraussichtliche Stillstandskosten pro Jahr [€/a]
202.100,07 € 56.517,41 € 145.582,66 €
voraussichtliche Gesamt-kosten pro Jahr [€/a]
218.863,40 € 74.487,36 € 144.376,04 €
Vergleich der Berechnung mit den Bestandswünschen der Betriebsingenieure für die neu anzulegenden Materialien
Ergebnis: Nicht der Bestandswert weicht wesentlich von der bisherigen Vorgehensweise ab, sondern – insbesondere im mittleren Preissegment – die Menge an Ersatzteilen.
Die voraussichtliche Stillstandsdauer ändert sich damit allerdings erheblich
© Fraunhofer ·· Seite 44
Lebenszyklusbetrachtung – Gesamtkostenberechnung im Ersatzteilmanagement
Ergebnisse
Ergebnisse der Methode
■ Strukturierte Vorgehensweise zur Bestandsfestlegung von Ersatzteilen
■ Entscheidungsgrundlage für
■ Die Erhöhung von Beständen zur Vermeidung von Stillständen
■ Die Senkung von Beständen und Inkaufnahme von Stillständen
■ Die Inkaufnahme von Verschrottungen
Vorteile durch die kooperative MTBF-Ermittlung
■ Spezifizierung der Lebenszyklusdaten insbesondere der MTBF von Komponenten
■ Optimierung der Berechnung mit validierten Daten und sukzessive Bestandsoptimierung
© Fraunhofer ·· Seite 45
Agenda
Das Fraunhofer IML
Neue Technologien
Stammdaten
Pooling-Modelle
Lebenszyklusbetrachtung
Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck
Fazit
© fotolia.com # 7154408
© Fraunhofer ·· Seite 46
Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck
Visionen
www.esa.int www.tagesschau.de
© Fraunhofer ·· Seite 47
Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck
Praxisanwendung am Fraunhofer IML
EOS P395 Lasersinteranlage für Kunststoff
Maker-Bot Fused Deposition Modeling Anlage für Kunststoff
Sauggreifer mit Bajonettverschluss
Pneumatikzylinder Kühlhaube für Makerbot
© Fraunhofer ·· Seite 48
Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck
Einschränkungen im Bereich des 3D-Drucks
Potentielle Restriktionen:
Menge
Größe
Material
Gewicht
Herstellungsdauer und Folgekosten Ausfall vs. Lagerkosten
Montageeigenschaften
Schweißteile
© Fraunhofer ·· Seite 49
Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck
Möglicher flächendeckender Einsatz: 3D-Druck on demand
Zu beachtende Aspekte
Beschaffung erforderlicher Konstruktionsdaten
Kapazitätsplanung
Preisverhandlung bzw. Kostenaufteilung
Transportaufwand
Zuverlässigkeit
Verantwortlichkeiten
Priorisierung der Nutzer
© Fraunhofer ·· Seite 50
Agenda
Das Fraunhofer IML
Neue Technologien
Stammdaten
Pooling-Modelle
Lebenszyklusbetrachtung
Generative Fertigungsverfahren: 3D-Druck
Fazit
© fotolia.com # 7154408
© Fraunhofer ·· Seite 51
Fazit
Wir sind niemals am Ziel, sondern immer auf dem Weg.
(Vinzenz von Paul, 1581-1660)
Neue Technologien der Industrie 4.0 wirken sich in vielen Punkten auf Produktion, Instandhaltung und Ersatzteilwesen aus.
Standardisierte Stammdaten und die Kooperationen im Unternehmen und in Netzwerken wird zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Die Industrie 4.0 ist ein komplexes Gebilde und entsteht aus vielen kleinen und größeren Bausteine, die flexibel in jedes Unternehmen integriert werden können.
© Fraunhofer ·· Seite 52
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Björn Schweiger M.Sc. Anlagen- und Servicemanagement Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML Joseph-von-Fraunhofer-Str. 2-4 l 44227 Dortmund Telefon +49 231 9743-488 l Mobil +49 152 54501351 [email protected]