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Viele Erwartungen an Predictive Maintenance werden durch clevere Werbebotschaften und die Hoffnung der Anwender befeuert. Es gibt keine Technologie, welche sofort, kostengünstig und zuverlässig alle Probleme löst. Störungen lassen sich auch nicht durch PowerPoint-Folien oder – ehrlicherweise – durch ein paar schön gestaltete Seiten in einer Fachzeitschrift beheben. Was diese dreiteilige Reihe jedoch kann, ist, Ihnen eine weitere Perspektive aufzuzeigen, damit Sie Ihre Instandhaltung nachhaltig weiterentwickeln können. Um zu verstehen, warum von Predictive Maintenance so viel auf
Folien und so wenig in der Realität sehen ist, ist es wichtig, den Begriff und die Zusammenhänge, die dahinterstehen, zu verstehen. Predictive Maintenance bedeutet Zustandsprognose und hat zum Ziel, die Frage zu klären, wie der Zustand einer Maschine oder Anlage in der Zukunft sein
wird. In diesem einen Wörtchen ‚wird‘ liegt auch die besondere Herausforderung bei der Zustandsprognose. Fangen wir aber vorne an und klären, wie sich die Technologie beziehungsweise das ‚Buzzword‘ Predictive Maintenance in die Industrie 4.0 einfügt. Die Zustandsprognose wird in den Industrie 4.0 Maturity Index der Acatech in die Reifegradstufe 5 ‚Prognosefähigkeit‘ eingeordnet. Die Stufen des Reifegradmodells beruhen darauf, dass jede Stufe mit einer Fähigkeit verbunden ist, welche notwendig für das Erreichen der darauffolgenden ist. Im Folgenden werden daher zusätzlich die Stufen 3 ‚Sichtbarkeit‘ und 4 ‚Transparenz‘ erläutert, da diese aufeinander aufbauen, die Differenzierung der Stufen erleichtern und die Logik des I 4.0 Maturity Index verdeutlichen.
Die Smart Maintenance befähigt die Mitarbeitenden in der Instandhaltung dazu, datenbasierte Entscheidungen zu treffen, dabei unternehmensinterne und -externe Anspruchsgruppen zu berücksichtigen und so den unternehmerischen und gesellschaftlichen Wertbeitrag der Instandhaltung und des Service zu steigern. In der Fachgruppe Smart Maintenance am FIR entwickeln Expert:innen Modelle, Methoden und Werkzeuge für die umfassende technologische und organisatorische Transformation der Instandhaltung und des Service.
Predictive Maintenance ist überall: in den Vorstandsebenen, in unzähligen Veröffentlichungen und auf Messeständen, die vollgepackt mit Softwareapplikationen und Sensorik sind. Der einzige Ort, an dem Predictive Maintenance noch nicht angekommen ist, ist der Shopfloor.
Viele Erwartungen an Predictive Maintenance werden durch clevere Werbebotschaften und die Hoffnung der Anwender befeuert. Es gibt keine Technologie, welche sofort, kostengünstig und zuverlässig alle Probleme löst. Störungen lassen sich auch nicht durch PowerPoint-Folien oder – ehrlicherweise – durch ein paar schön gestaltete Seiten in einer Fachzeitschrift beheben.
Was diese dreiteilige Reihe jedoch kann, ist Ihnen eine weitere Perspektive aufzuzeigen, damit Sie Ihre Instandhaltung nachhaltig weiterentwickeln können.
Der Weg zum flächendeckenden Einsatz von Predictive Maintenance ist noch weit. Einzelne Anwendungsfälle können jedoch jetzt schon umgesetzt werden und sich auch wirtschaftlich rentieren. Der Aufwand zur Umsetzung betrieben werden muss ist jedoch sehr hoch, daher sollten Projekte nicht unbedarft angegangen werden.
In den letzten Ausgaben haben wir uns angeschaut, was Predictive Maintenance eigentlich ist und wie eine effektive Weiterentwicklung der Instandhaltung aussehen kann. Der folgende Artikel baut darauf auf und soll ein Gefühl dafür vermitteln, welche Anforderungen an die Infrastruktur und Datengrundlage für Predictive Maintenance gestellt werden und mit welchem Aufwand eine Einführung verbunden ist.
Predictive Maintenance als solches ist noch sehr weit weg von einer Plug-and-Play-Lösung und erfordert einen immensen Aufwand, der nicht angestoßen werden sollte, ohne vorher die eigenen Hausaufgaben gemacht zu haben und sich im Klaren über das Kosten-Nutzen-Verhältnis zu sein.
Predictive Maintenance ist eine vielversprechende Technologie, die jedoch mit einem großen Implementierungsaufwand verbunden ist. Ein strukturiertes Vorgehen in Form einer Roadmap kann dabei helfen, den richtigen Hebel zu finden und die eigenen Ressourcen bestmöglich einzusetzen. Die Roadmap schafft Sicherheit für die Mitarbeiter, setzt einzelne Investitionsentscheidungen in einen größeren Kontext und sichert sie dadurch ab. Im ersten Teil der Serie haben wir uns im Artikel "Predictive Maintenance – überall, nur nicht am Shopfloor" angeschaut, was "predictive" im Kontext der Instandhaltung bedeutet. Der Weg zu einer Etablierung von Predictive Maintenance in der Produktion ist noch weit, kann sich aber lohnen. Wie das geht, soll der folgende Artikel dadurch vermitteln, dass er aufzeigt, wie eine effektive Entwicklungsstrategie für die Instandhaltung aussehen kann.
Sales-Service - Analytics-basierte Vertriebsunterstützung für Servicetechniker im Maschinenbau
(2020)
Das Projekt hatte zum Ziel, Servicetechniker in den aktiven Vertrieb von Services und Produkten zu integrieren und damit das Vertriebspotenzial aus ihrer regelmäßigen und intensiven Kundeninteraktion zu nutzen. Der Zielstellung standen dabei die in Abbildung 1 dargestellten Hürden gegenüber, welche durch das Projekt gelöst wurden. Hierzu wurde Analytics-basierte Vertriebsunterstützung für Servicetechniker (Algorithmen für Open Source-Software) gestaltet, die ihnen die notwendigen Vertriebsinformationen bereitstellt. Zudem werden Aufbau- und Ablauforganisation (Blueprints & Referenzprozesse) sowie die entsprechenden Managementinstrumente (Balanced Scorecard & Anreizsystem) für einen vertriebsorientierten Service entwickelt. Dabei gliederte sich das Vorgehen in acht Arbeitspakete, welche von den Forschungseinrichtungen nach der beschriebenen Aufteilung, jedoch in enger Verzahnung miteinander, bearbeitet wurden.
Eine Vielzahl innovativer, digitaler Technologien, wie z. B. Machine Learning und AR/VR, drängen derzeit auf den Markt. Die Nutzung dieser Technologien eröffnet der Instandhaltung das große Potential, die bedarfsgerechte Verfügbarkeit von Maschinen/Anlagen datenbasiert, effektiver und effizienter gewährleisten zu können. Folglich gewinnt die Instandhaltung künftig einen noch höheren Stellenwert hinsichtlich ihres Beitrags zum Unternehmenswert. Die Basis hierfür bilden digital verfügbare Daten, genauer Betriebs-, Zustands, und Ereignisdaten. Als ein vielversprechender Use Case hat sich hier in den letzten Jahren das Konzept „Predictive Maintenance“ hervorgetan, bei dem mittels Prognosemodellen Ausfallzeitpunkte von Maschinen/Anlagen bzw. deren Komponenten vorhergesagt und entsprechende Instandhaltungsbedarfe abgeleitet werden können. Die resultierende prädiktive Instandhaltungsstrategie zählt zu einem wichtigen Bestandteil der Smart Maintenance. Einblicke in die Praxis zeigen jedoch, dass es vielen Unternehmen aktuell noch schwerfällt, die notwendigen Technologien mit der bestehenden Instandhaltungsorganisation zusammenzuführen. Die dafür notwendigen Entwicklungsschritte, wie sie z. B. der „acatech Indsturie 4.0 Maturity Index“1 beschreibt, sind Unternehmen häufig unbekannt. Zudem fehlen oftmals praxisnahe Einblicke, die über die eigenen Unternehmensgrenzen hinausgehen. Entsprechend neigen viele Unternehmen dazu, auf dem Weg zur Etablierung von Predictive Maintenance das Rad für sich stets neu zu erfinden.
Vor diesem Hintergrund hat das FIR an der RWTH Aachen eine umfangreiche Konsortialstudie zum Thema Smart bzw. Predictive Maintenance erstellt2. Zusammen mit sieben Partnern aus Industrie und Forschung (u.a. Daimler, Evonik und thyssenkrupp Industrial Solutions) konnten vielversprechende Ansätze von erfolgreichen Unternehmen (Top-Performer) identifiziert und durch zusätzliche Fallstudien sowie Unternehmensbesuche, übergeordneten Erfolgsprinzipien definiert werden. Die Ergebnisse unterstützen somit Unternehmen bei der Gestaltung ihrer Aktivitäten.
Die Studie konnte zeigen, dass für die Anwendung datenbasierter Instandhaltungskonzepte, wie Predictive Maintenance, zunächst eine geeignete Basis geschaffen werden muss. Diese setzt sich aus einer (detaillierten) digitale Anlagenstruktur sowie dem systematischen Erfassen von Betriebs-, Zustands- und Ereignisdaten zusammen. Hier konnte den Ergebnissen der Studie entnommen werden, dass Top-Performer viel Aufwand in eine klare, prozessorientierte Datenerfassung investieren und bevorzugt auf vorhandene Standards (z. B. OPC UA) zurückgreifen. Das Abarbeiten dieser „Hausaufgaben“ im ersten Schritt ist für Top-Performer unerlässlich, bevor mit dem Aufbau prädiktiver Fähigkeiten begonnen werden kann. Für das Meistern des nächsten Entwicklungsschrittes, im Sinne des Industrie 4.0 Maturity Index, bedarf es anlagespezifischer Prognosemodelle, mit deren Hilfe potentielle Störungen oder kritische Ereignisse frühzeitig identifiziert werden können. Auch hier hat die Studie angesetzt und konnte so unter anderem die Aufarbeitung schwerwiegender Störungen als einen Haupt-Anwendungsfall für die Datenanalyse identifizieren. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass erfolgreiche Instandhaltungsorganisationen häufig langfristige Partnerschaften mit IT-/Data-Analytics-Dienstleistern eingehen, um so die neuen Technologien agil und flexibel an die eigenen Bedürfnisse anpassen zu können. Hierdurch können Top-Performer sowohl vorhandene Kapazitäts- als auch Know-How-Engpässe auffangen.
Neben der Entwicklung digitaler Kompetenzen liegt das Hauptaugenmerk aus Unternehmenssicht auf dem wirtschaftlichen Potential von Predictive Maintenance – insbesondere in der Einsparung indirekter Instandhaltungskosten (z. B. Ausfallfolgekosten). Allerdings zeigt die Studie, dass erst wenige Unternehmen solche indirekten Kosten – bspw. entgangene Deckungsbeiträge durch Produktionsausfall/Qualitätsverluste oder erhöhte Aufwände für die Neu-/Umplanung des Produktions-/Instandhaltungsprogramms – messen können. Trotzdem können Unternehmen durch den Erfahrungsgewinn im Bereich Datenerfassung/-analyse auf dem Weg zu Predictive Maintenance bereits andere Nutzenpotentiale realisieren, die wiederum zur Steigerung von Produktivität oder Qualität genutzt werden können. In diesem Sinne leistet die Transformation zu Predictive Maintenance vor allem hier einen wichtigen Wertbeitrag für produzierende Unternehmen, der über die reine Vorhersage von Ausfallzeitpunkten hinausgeht.
The maintenance department is an incubator for further developments in many companies and drivers for digital transformation. The basic essence of industry 4.0 is the optimisation of the information flows within and outside the company for accelerated adjustment of corporate organisations in the context of increasing competitive pressure. Due to the multitude of interfaces, information and data streams as well as their service characteristic, the maintenance department is ready to take the next step towards industry 4.0 and smart maintenance.
Despite endless publications and advertisements, the promise of smart maintenance is not technology but productivity. To achieve sustainable transformation, use cases need to be transformed into business cases. For that matter, lighthouse projects are not the key to success but transforming your departments, processes, data management, reporting and so on is. Another big misconception of industry 4.0: Transformational change does not happen with sensors or dashboards but with people. Therefore, companies which already invested in their people, culture and in lean six sigma have a head start. Nevertheless, it is no reason to rest. The journey to smart maintenance is long and no company can truly say that they achieved it already. In order to advance in industry 4.0 a digitisation roadmap is the best tool to show the big picture and at the same time link this vague vision to concrete measures. It is the only way to justify investment in infrastructure and guide your people into change.
But the first two questions on your way to smart maintenance are always the hardest:
1. What do I aim to achieve and how can industry 4.0 contribute to my goals?
What measure am I already pursuing to reach that goal and how do they further my aspirations?