Die Instandhaltung 4.0 stellt ein Teilgebiet der Industrie 4.0 dar. Hierbei geht es insbesondere darum, Instandhaltungsstrategien sowie -maßnahmen zu optimieren. Die sogenannte Predictive Maintenance – die vorausschauende Instandhaltung – ist in diesem Zusammenhang ein wichtiges Instrument zur Vermeidung von Maschinenausfällen und zur Erhöhung der Lebensdauer von Maschinen und Anlagen.
Aber wir starten zunächst mit der Basis der „modernen“ Instandhaltung, der Industrie 4.0. Daraufhin erläutern wir den Zusammenhang von Industrie und Instandhaltung 4.0.
Außerdem wollen wir Ihnen Chancen und Risiken der Instandhaltung 4.0 für Ihr Unternehmen sowie deren Anwendungsfelder aufzeigen. Wir enden mit einem kurzen Abschnitt über den Menschen in der Instandhaltung 4.0 sowie einer Zusammenfassung des Status quo.
Was bedeutet Industrie 4.0?
Laut dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie ist Industrie 4.0 die „intelligente Vernetzung von Maschinen und Abläufen in der Industrie mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologie“.
Die Industrie 4.0 mit ihren verschiedenen Anwendungsfeldern (u.a. Fertigung, Instandhaltung, Gesundheit) befindet sich zurzeit in einem Wandel. Dieser wird begünstigt durch:
- kleiner werdende, besser vernetzte und günstigere Sensoren,
- schnellere Prozessoren und erhöhte Speicherkapazitäten zu sinkenden Kosten,
- eine ortsunabhängige Kommunikation durch übergreifende Netzwerke
Der Begriff Industrie 4.0 lässt sich aus den vorangegangenen drei Industriellen Revolutionen herleiten. Diese haben eine auffallende Gemeinsamkeit – die zunehmende Automatisierung von Prozessen, die mit der Industrie 4.0 ein neues Ausmaß erreicht hat. Wenn Sie mehr zum Thema Industrie 4.0 erfahren wollen, dann lesen Sie gerne unseren Artikel zu diesem Thema.
Der Zusammenhang von Industrie und Instandhaltung 4.0
Dieser ist eigentlich ganz schnell erklärt: Die Instandhaltung 4.0 ist ein Teilgebiet der Industrie 4.0. Man kann auch sagen, dass der Wandel der Industrie zu einer völlig neuen Instandhaltung führt.
Die konservative Instandhaltung
Um zu verstehen, wie die Instandhaltung 4.0 funktioniert, wollen wir Ihnen als Einstieg die „normale“ Instandhaltung in Verbindung mit deren größten Nachteil erklären:
Bei der gewöhnlichen bzw. konservativen Instandhaltung werden intakte Maschinenteile entsorgt, obwohl diese noch eine Weile funktioniert hätten. Grund dafür sind festgesetzte Wartungsintervalle, die ein flexibles Eingreifen nur schwer möglich machen.
Man kann sich vorstellen, dass diese sogenannte reaktive Methode hohe Instandhaltungskosten verursacht. Wenn man nun allerdings Wartungsintervalle verlängert, besteht das Risiko, eine Verschleißgrenze zu überschreiten. Dies wiederum führt im schlimmsten Fall zum Ausfall der Maschine. Es entstehen wiederum hohe Kosten durch die stillstehende Produktion.
Doch wie lassen sich diese Kosten vermeiden? Sie können es sich denken…der Schlüssel liegt in der intelligenten Instandhaltung – der Instandhaltung 4.0.
Die wichtigsten Merkmale der Instandhaltung 4.0
Im Zuge der Instandhaltung 4.0 sind Maschinen und Anlagen mit Sensoren ausgestattet, die kontinuierlich Daten sammeln. So sammeln sie beispielsweise Daten zu Zustand, Prozessfortschritt, Standort oder Nutzungsverhalten.
Die Sensoren an sich erschließen den Maschinenzustand über die Messung von Temperatur, Schwingung, Luftfeuchtigkeit und Druck. Abweichungen – z.B. in der Schwingung – sind ein Indikator für den baldigen Verschleiß eines Maschinenteils. Die Maschinen sind miteinander verknüpft, was eine rechtzeitige Identifikation von Fehlerquellen und ein Eingreifen möglich macht.
Im Gegensatz zur reaktiven Instandhaltung werden hier – bei der sogenannten vorausschauenden Instandhaltung (Predictive Maintenance) – Wartungen in optimalen Zeitintervallen möglich, was ungeplante Stillstände vermeidet, Instandhaltungskosten reduziert und den Lebenszyklus der Maschinen erhöht.
Wenn man diesen Prozess nun weiter ausführt, wird es möglich, Aufträge selbstständig zu steuern. Der Instandhalter muss also bei einem auftretenden Problem nicht manuell einen Auftrag auslösen. Die Auftragsgenerierung ist vielmehr durch intelligente Technik automatisch möglich. Es kommt durch den Zugewinn an Informationen und Wissen zur weiteren Automatisierung von Prozessketten.
Wenn mehr darüber lernen möchten, laden Sie sich dazu auch unseren 30-seitigen Guide „Digitale Instandhaltung in der Industrie“ herunter!
Chancen und Risiken der Instandhaltung 4.0
Die Instandhaltung 4.0 ist nicht nur mit Chancen, sondern auch mit zahlreichen Herausforderungen verbunden. Wir geben Ihnen einen Überblick:
Chancen der Industrie und Instandhaltung 4.0
- Maximierung der Attraktivität der Instandhaltung durch den Einsatz moderner Technologien.
- Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit und dadurch Senkung der Instandhaltungskosten.
- Vermeidung ungeplanter Stillstände und Verlängerung der Laufzeit der Maschinen und Anlagen durch Predictive Maintenance.
- Erhöhte Effizienz und automatisierte Prozessketten durch die Vernetzung von Maschinen und Anlagen.
- Wartung in optimalen Zeitintervallen.
Risiken der Industrie und Instandhaltung 4.0
- Wahrnehmung der Instandhaltung als „unnötiger Kostenfaktor“.
- Steigende Anforderungen an das Know-how der Mitarbeiter (z.B. Umgang mit Daten) aufgrund der zunehmenden Komplexität von Maschinen und Anlagen.
- Notwendigkeit eines professionellen Change-Managements zur Durchsetzung von Veränderungen.
- Schwierige Gewährleistung von Datenschutz und -sicherheit.
- Mangelnde Finanzierungsmöglichkeiten für die Umsetzung der Instandhaltung 4.0.
Konkrete Anwendungsfelder der Instandhaltung 4.0
Condition Based Maintenance (CBM)
Die vorhin bereits erwähnte Integration intelligenter Sensoren in Maschinen und Anlagen, womit die Erfassung und Bereitstellung der Daten erheblich erleichtert wird, nennt man Condition Based Monitoring.
Nach wie vor gestaltet es sich allerdings als schwierig, ein solches System in den gewöhnlichen Prozessablauf zu integrieren. Bei korrekter Anwendung aber kann der Instandhalter mithilfe des Condition Based Monitorings – bestenfalls automatisiert – aus den gewonnenen Daten konkrete Handlungsempfehlungen ableiten.
Um die eigenen Daten nun im ersten Schritt optimal erfassen zu können, ist es sinnvoll, eine entsprechende Softwarelösung einzusetzen. Diese kann eine Hilfe bei der Zusammenführung der Instandhaltungsdaten aus verschiedenen Quellen sein.
Vernetzung von Maschinen und Anlagen mit Sensoren
Mithilfe der intelligenten Vernetzung von Maschinen und Anlagen, können Maschinenzustände erfasst, gefiltert, verarbeitet sowie anschließend analysiert werden. Nicht nur Maschinenhersteller können so auf Daten zugreifen, sondern auch Instandhalter, die sich Statistiken visualisiert anzeigen lassen können.
Industrial Internet of Things (IIoT)
Hierunter versteht man den Einsatz einer Künstlichen Intelligenz (KI). Diese ist dazu in der Lage, Ursachen für Stillstände innerhalb weniger Sekunden automatisiert zu bestimmen.
Wenn eine bestimmte Maschine bzw. Anlage nun ausfällt, stellt die KI sofort mögliche Probleme vor. Zudem kann sie Ersatzteile und Werkzeuge empfehlen, die zur Behebung dieses Problems notwendig sind. Dies führt zu einer Entlastung des Instandhalters, der nicht auf langwierige Informationssuche gehen muss. Voraussetzung für die Anwendung dieser Technologie ist natürlich die Anbindung der KI an Maschinen und Anlagen.
Da die Instandhaltung – wie an diesen Beispielen ersichtlich wurde – in den letzten Jahren immer komplexer geworden ist, ändert sich infolgedessen auch der Anspruch an Instandhalter. Welche Kompetenzen diese nun beherrschen müssen, lesen Sie im folgenden Abschnitt.
Der Mensch in der Instandhaltung 4.0
Für Instandhalter reicht es innerhalb der Instandhaltung 4.0 nun nicht mehr aus, über fachliche Kompetenz zu verfügen. Sie müssen darüber hinaus IT-Kompetenz, methodische sowie Führungskompetenz aufweisen.
Aus diesen Gründen müssen u.a. neue Ausbildungsplätze geschaffen werden, die sich spezifisch an den heutigen Anforderungen an den Beruf orientieren.
Zudem sollten hinsichtlich der sich ändernden Arbeitswelt (z.B. Flexibilität der Arbeitszeiten) politische Rahmenbedingungen angepasst sowie neue Arbeitsformen wie Jobsharing oder Arbeitszeitkonten gefördert werden.
Status quo
Die Instandhaltung wird – wie bereits erwähnt – noch immer als großer Kostenfaktor im Unternehmen gesehen. Denn der Nutzen der Instandhaltungsmaßnahmen zeigt sich erst mittel- bzw. langfristig.
Wohl u.a. daher ist die intelligente Instandhaltung – bzw. Instandhaltung 4.0 – in den meisten Unternehmen noch nicht angekommen, wie eine Studie der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften Acatech und des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik herausfand. Weitere Erkenntnisse waren:
- Mit Echtzeitdaten und damit präventiv arbeiten die wenigsten Unternehmen, nämlich nur vier Prozent der befragten.
- Mehr als die Hälfte wiederum reagieren reaktiv, d.h. erst dann, wenn bereits eine Störung aufgetreten ist.
Es bleibt abzuwarten, inwieweit die Unternehmen die Potentiale der Instandhaltung 4.0 erkennen und für sich nutzen können. Bis sich allerdings Methoden der intelligenten Instandhaltung vollständig etabliert haben, wird es wahrscheinlich noch eine Weile dauern.
Legen Sie heute schon die Datengrundlage für die Instandhaltung 4.0 – mit einer Instandhaltungssoftware. Damit sind Sie für die Zukunft gerüstet und haben die Voraussetzungen für intelligente Algorithmen und die Predicitive Maintenance geschaffen.
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