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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?
Das Projekt ´DM4AR`, welches am 1. Juni gestartet ist, hat sich zum Ziel gesetzt, die automatische Generierung von Augmented Reality Inhalten aus verschiedenen Datenquellen zu ermöglichen. Hierbei wird eine AR-Plattform zur automatisierten Aufbereitung und Umwandlung von Daten geschaffen und den Mitarbeitern ermöglicht über diese Plattform auf vorhanden Informationen und generierten Inhalte zu zugreifen. So können notwendige Informationen während des Leistungsprozesses kontextbezogen abgerufen werden. Dabei müssen die Mitarbeiter mit geeigneten Ziel- und Anreizsystemen sowie Referenzprozessen in der Bereitstellung von implizitem Wissen unterstützt werden. Die informationstechnische Realisierung erfolgt in Kooperation mit der oculavis GmbH und der Software AG. Die Erhebung der Anforderungen und Validierung der Forschungsergebnisse erfolgt mit der TOP Mehrwert-Logistik GmbH & Co. KG, thyssenkrupp Industrial Solutions AG und der YNCORIS GmbH & Co. KG.. Das Projekt wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und durch den Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.
Um den wachsenden Anforderungen an die globalen Wertschöpfungsnetzwerke in Bezug auf Effizienz und Zuverlässigkeit gerecht zu werden, sehen sich produzierende Unternehmen damit konfrontiert, mit minimalem Ressourceneinsatz höchsten Ansprüchen an Qualität und Versorgungssicherheit gerecht werden zu müssen. Dies rückt die zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung als Mittel für den effizienten Ressourceneinsatz bei gleichzeitiger Minimierung von Risiken für die Verfügbarkeit, die Produktivität und die Qualität der Anlagen in den Mittelpunkt einer auf die Zukunft ausgerichteten Instandhaltungsgestaltung. Eine Möglichkeit, die Aufwände und die Erfolgswahrscheinlichkeit für die Einführung und den Betrieb der zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung zu steigern, bietet sich durch die zunehmende, kostengünstige Verfügbarkeit und Auswertbarkeit von Daten. Dadurch wird ein Beitrag für die nachhaltige Steigerung des Wertbeitrags der Instandhaltung für das gesamte Wertschöpfungsnetzwerk geleistet. Die vorliegende Arbeit dient dem Ziel, praktikable Modelle für eine datenbasierte zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung zu schaffen. Dafür werden die Elemente der zuverlässigkeitsorientierten Instandhaltung beschrieben und ihre Zusammenhänge erklärt. Die Beschreibungs- und Erklärungsmodelle werden durch ein Vorgehensmodell ergänzt, welches die praktische Implementierung der datenbasierten zuverlässigkeitsorientierten Instandhaltung in der produzierenden Industrie ermöglicht. Für die Entwicklung und Validierung der Modelle wurde ein intensiver Austausch mit der Praxis über Experteninterviews, Workshops und Projekten gewährleistet. Die entwickelten praxisnahen Modelle leisten damit einen Beitrag für die Verbesserung und Gestaltung von Instandhaltungsprozessen und -organisationen. Darüber hinaus können die Modelle der Gestaltung von Anwendungssystemen für die Entscheidungsunterstützung in der Instandhaltung dienen.
(Quelle: https://www.apprimus-verlag.de/datenbasierte-zuverlassigkeitsorientierte-instandhaltung-von-produktionsanlagen.html)
Augmented reality seems to offer great potential benefits in the field of industrial services. However, the question of the exact benefits, both monetary and qualitative, is difficult to evaluate, as is the case with IT investments in gen-eral. Within the framework of the DM4AR research project, an evaluation model was therefore developed. Based on group discussions and interviews on potential AR use cases, a list of monetary and qualitative benefits was compiled to form the basis for selecting suitable evaluation modules in the existing literature. These include an impact chain analysis in the form of a strategy map, a monetary eval-uation as a calculation of the return on investment, based on the assumptions of the use case as well as existing studies, and a qualitative evaluation in the form of a utility analysis. The outcome is an evaluation model in the form of a multi-perspective approach that considers the impact of AR in the four perspectives of the balanced scorecard (financial, customer, internal business processes, learning and growth). The results of the qualitative and monetary evaluation can be sum-marized in a 2D matrix to support decision-making.
Today, however, agility is seen more than ever as a critical success factor for companies. In times of an increasing degree of digital interconnection and minimum viable products, a mentality is entering the industrial service sector that has so far only been exemplified by Internet companies (e.g. Google): New products and especially digital services are developed in highly iterative processes. To this end, customers are involved in early test phases of development and provide feedback on individual functional modules, which – in contrast to the previous approach – are only gradually assembled into a market-ready “100 percent version”. But especially with the development of new digital services, companies must ensure more than ever that both the existing analog service business and the design of new digital services are geared to effectiveness and efficiency in order to meet the growing demands of customers and competitors.
To achieve this, companies must not only be familiar with the products currently on the market, but also master the entire product history, which in some cases goes back more than 30 years and varies greatly from one industry to another.
Lean Services ist ein am FIR an der RWTH Aachen entwickeltes Managementkonzept, das die Vermeidung von Verschwendung und die konsequente Ausrichtung der Serviceprozesse an der Erzielung eines möglichst hohen Kundennutzens fokussiert. Konkret bedeutet dies, die Gestaltung schlanker Prozesse bei gleichzeitig komplexer werdenden Markt- und Kundenanforderungen zu berücksichtigen.
Im Mittelpunkt von Industrie 4.0 steht die echtzeitfähige und Intelligente Vernetzung von Menschen, Maschinen und Software, mit dem Ziel, komplexe Systeme transparent zu gestalten und dynamisch zu managen. Industrie 4.0 kann somit als Ergänzung des Lean-Services-Ansatzes dazu beitragen, die zunehmende Komplexität in der Leistungserbringung beherrschbar zu machen. Die Potenziale digitaler Technologien müssen dabei allerdings zunächst durch die Anwendung grundlegender Lean-Prinzipen "nutzbar" gemacht werden. Der Lean-Services-4.0-Zyklus gibt vor, wie Unternehmen diesen Weg gestalten können, indem die fünf Phasen des bewährten Aachener Lean-Services-Zyklus, ergänzt durch die drei übergeordneten Schalen Technologische Enabler, 'Lean Services 4.0'-Methoden und Potenziale von Lean Services 4.0 durchlaufen werden.
Erfolgsprinzipien der Smart Maintenance – Was wir von den Besten aus der Praxis lernen können
(2019)
Der Industriestandort Deutschland befindet sich im Wandel. Neue, digitale Technologien ermöglichen es, Betriebs-, Zustands- und Ereignisdaten in stetig steigender Menge zu erfassen, aufzubereiten, zu analysieren und für die industrielle Anwendung nutzbar zu machen. Dieser Nutzen zeichnet sich durch die Beschleunigung der unternehmerischen Entscheidungs- und Anpassungsprozesse aus und stellen damit das eigentliche Potenzial von ‚Industrie 4.0‘ dar. An dieser Stelle stehen Unternehmen heute vor der Herausforderung, die Transformation zur Smart Maintenance effektiv und effizient zu gestalten. Zu häufig neigen Unternehmen dazu, „das Rad wiederkehrend neu zu erfinden“, da Praxiseinblicke über die eigenen Standort- und Unternehmensgrenzen hinweg fehlen. Um eben jene benötigten Praxiseinblicke und Erfahrungswerte liefern zu können, wurde am FIR an der RWTH Aachen gemeinsam mit sechs Industriepartnern sowie dem Fraunhofer IML aus Dortmund das „Konsortial-Benchmarking Smart Maintenance“ durchgeführt. Anhand eines eigenen Ordnungsrahmens wurden zentrale Fragestellungen der Smart Maintenance identifiziert und mittels Fragebogenstudie untersucht. Durch die angeknüpfte statistische Auswertung konnte zwischen sogenannten ‚Top-Performern‘ (TP) und ‚Followern‘ (FL) unterschieden werden. In diesem Beitrag werden ausgewählte Ergebnisse der Studie sowie der Interviews den Ebenen des Ordnungsrahmens folgend vorgestellt.
Die Potenziale einer Smart Maintenance sind vielseitig und reichen von der Bereitstellung bzw. Steigerung der Produktivität und Qualität bis hin zur langfristigen Sicherung interner Kompetenzen. Im Zuge dieser Entwicklung versteht sich die Instandhaltungsorganisation zunehmend als Inkubator interner, digitaler Transformationsprozesse und wird so zu einem essenziellen Wertschöpfungspartner innerhalb des Unternehmens. Mit Hilfe der Smart Maintenance Roadmap wird dieser Weg für produzierende Unternehmen aufgezeigt und umgesetzt. Nach der Bestimmung des Zielsystems und der Positionsbestimmung mit Hilfe des adaptierten Industrie 4.0 Maturity Index werden in der Roadmap alle Projekte entlang der dafür notwendigen Fähigkeiten verortet und umgesetzt.