Industrie 4.0 14.04.2021, 08:00 Uhr

Maschinenbauer profitieren von intelligenter Instandhaltung

Computerized Maintenance Management Systems (CMMS) gestalten die Instandhaltung sogar im komplexen Fertigungsumfeld hocheffizient. Digitalisierung, Industrie 4.0 und IoT (Internet of Things) wirken dabei zusammen wie „in einem Guss“.

Computerized Maintenance Management Systems (CMMS) bieten Schnittstellen zu vielen weiteren Softwaresystemen. Foto: H&H Systems Software

Computerized Maintenance Management Systems (CMMS) bieten Schnittstellen zu vielen weiteren Softwaresystemen.

Foto: H&H Systems Software

CMMS sind ein Paradebeispiel für die konsequente Nutzung der Informationstechnologien. Und die Nachfrage ist da: Der Innovationsdruck auf dem Shop Floor durch internationale Konkurrenz war nie so groß wie heute. Hier kann der Anlagenbau jetzt „punkten“: Hardware mit integrierten CMMS-Features und standardisierten Schnittstellen sorgt für eine beispiellose Symbiose zwischen Hersteller und Betreiber.

Ist Industrie 4.0 bereits wieder eine „überholte Technologie“?

Seit Mitte der 2010er-Jahre werden in Fachkreisen, Medien und der Gesellschaft die Begriffe Industrie 4.0, Internet of Things und Digitalisierung geradezu mystifiziert. Sie gelten als Inkarnation des Fortschritts, als „Must-Have“ für die Adaption an die rasante Weiterentwicklung der Informationstechnologien (IT). Es steht außer Frage, dass die Entwicklung der IT unsere Gesellschaft bahnbrechend verändert hat. Da kann es nur verwundern, dass so ein „alter Hut“ wie das Schlagwort „Digitalisierung“ in den letzten Jahren wieder Hochkonjunktur hat. Ist der Begriff, ebenso wie der von Industrie 4.0, überhaupt noch „der Rede wert“?

In hoch industrialisierten Ländern ist die Produktion nach wie vor die treibende Kraft der Volkswirtschaft. Laut einer Studie des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI), Karlsruhe, aus dem Jahr 2018 [1] sind zwar deutschlandweit über 70 Prozent der Angestellten im Dienstleistungssektor tätig. Und dieser Bereich hat in den vergangenen zehn Jahren seinen Vorsprung gegenüber dem verarbeitenden Gewerbe um über 6 Prozent ausgebaut. Jedoch machen gerade die industrieorientierten Dienstleistungen mit über 30 Prozent den mit Abstand größten Anteil des Kuchens aus. Und nahezu das gesamte Wachstum der letzten zehn Jahre geht auf das Konto eben dieser industrienahen Dienstleistungen. Instandhaltung ist ein bedeutender Teil dieses Kuchenstücks.

Deutsche Maschinen- und Anlagenbauer sind konkurrenzfähig in Hochlohnländern

Im Kontext des verarbeitenden Gewerbes zeigt sich, dass Digitalisierung bei weitem mehr ist als eine Worthülse. Nachhaltig stabile Fertigungsprozesse basieren auf einer großen Menge von Daten. Die Möglichkeit, diese Daten als Ganzes analysierbar zu machen, eröffnet mächtige Verbesserungspotenziale im Hinblick auf Kosten und Qualität. Grundvoraussetzung ist ein ausreichendes Maß an Automatisierung, zusammen mit ausgeklügelter Datenerfassung und Sensorik an den Anlagen. Die Chancen liegen in allen Bereichen: Prozessstabilisierung, Verbesserung logistische Abläufe, Neuentwicklungen und nicht zuletzt die Optimierung der Wartung und Instandhaltung lassen sich realisieren. In diesem Sinne stärkt die Digitalisierung maßgeblich die nachhaltige Konkurrenzfähigkeit der Produktion in Hochlohnländern.

Eine besondere Bedeutung kommt dabei dem Anlagenbau zu. Dieser ist in Deutschlands verarbeitendem Gewerbe – neben der Metallbe- und -verarbeitung sowie dem Automotive-Sektor – der größte Arbeitgeber. Er ist vielseitig, innovativ, hat internationale Kunden und hegt ein weites Netz von Zulieferern. Es liegt „in seiner Hand“, das Produktions-Equipment der Zukunft mit Sensorik, Schnittstellen und Software auszustatten, um Industrie 4.0 in der Fertigung seiner Kunden Wirklichkeit werden zu lassen.

Jürgen Krall [2] von der Firma Imaco Products+Solutions beschäftigt sich seit Jahren mit der Verbindung von Fertigungshardware und Instandhaltungssoftware. Aus seiner Sicht hat der Anlagenbauer hier die Möglichkeit, mit Innovation sein Profil nachhaltig zu schärfen und seinen Kunden Komplettlösungen anzubieten, die ein gewaltiges Optimierungspotenzial erschließen.

Jede Produktionsanlage ist Teil einer vernetzten Prozesskette. Der gesamte Ablauf ist wesentlich bestimmt durch die „Performance“ jedes einzelnen Teils. Stillstand eines Rädchens im Getriebe stört den gesamten Prozess erheblich. Um eine ineinandergreifende Prozesskette mit hoher Effizienz zu betreiben, ist neben einem integrierten Produktionsleitsystem eine anspruchsvolle Systematik für den Umgang mit Anlagenstillständen erforderlich. Diese Systematik stellt ein CMMS bereit.

Instandhaltung im kom­plexen Produktionsumfeld beherrschen

Ein einfacher Ölwechsel wird im Produktionsumfeld zur Herausforderung. Die Anzahl der zu berücksichtigenden Randbedingungen wird schnell sehr hoch. Selbst bei turnusmäßig planbaren Wartungsvorgängen können die Zusammenhänge von Ursache und Wirkung kaum noch klassisch überblickt werden. Noch kritischer wird die Situation bei Vorfällen, die nicht planbar sind. Es liegt auf der Hand, dass die Tools der Informationstechnologie dabei wertvolle Dienste leisten.

Ziel ist es, trotz einer Vielzahl von planbaren und nicht planbaren Instandhaltungsvorgängen die Produktionsabläufe ungestört aufrecht zu erhalten. Genau das leistet ein CMMS. Entscheidendes Key-Feature ist die Erfassung und Vernetzung der relevanten Daten. Jede Fertigungsanlage wird so zum Teil eines „Intranet of Things“. Dabei agiert das CMMS eng vernetzt mit den anderen Informationssystemen des Unternehmens, wie dem Produktionsleitsystem oder dem Warenwirtschaftssystem. Auf Basis aggregierter Daten kann das CMMS für jeden Wartungsfall einen optimalen Projektplan liefern – einschließlich der Einsatzplanung für die Mitarbeiter und einer „Lead-Time-Betrachtung“ für die Beschaffung der erforderlichen Werkzeuge, Ersatzteile und Verbrauchsstoffe.

Die Zusammenführung der Daten macht einen effizienten Informationsfluss möglich. In Dashboards werden detaillierte Informationen zu aussagekräftigen Kennzahlen aggregiert und den verschiedenen Ebenen – vom Prozessingenieur über den Schichtführer und den Fertigungsleiter bis zum Geschäftsführer – zur Verfügung gestellt. Oliver Hofbauer [3], Inhaber der Firma H&H Systems Software, sieht hier eine entscheidende Stärke seiner CMMS-Software. Transparenz reduziere Stress und schaffe freie Kapazität für andere Kernaufgaben, zum Beispiel den kontinuierlichen Verbesserungsprozess (KVP). Und „en passant“ liefern die Kennzahlen eines CMMS dafür messbare Ansätze.

Insbesondere in gesetzlich intensiv regulierten Branchen, wie der Lebensmittelindustrie, dem pharmazeutischen Bereich oder der Medizintechnik, sei – so Hofbauer [3] – eine smarte Instandhaltungssoftware inzwischen ein Muss. Sie stellt durch Dokumentation Transparenz sicher – und das sowohl gegenüber gesetzlichen Regelwerken als auch im Hinblick auf eine Kundenauditierung.

Das modulare CMMS ist in Automotive-Unternehmen im Einsatz und bildet auch Basisfunktionen wie Auftragskonfiguration, Statusanzeige und Benachrichtigung ab.

Foto: H&H Systems Software

Usage-Based & Predictive Maintenance senkt Kosten

Basierend auf den Anlagendaten, können geplante Wartungsmaßnahmen auf den Durchsatz abgestimmt werden. Dann findet die Wartung nicht mehr nach festen Zeitintervallen, sondern abhängig von Stückzahlen statt. Das führt zu einer reduzierten Zahl von Wartungen, also kürzeren Stillstandzeiten, sowie zur Kostenreduzierung bei Ersatzteilen und Betriebsmitteln. Die vorbeugende Wartung ist also „treffsicherer“. Martin Kopfer [4], Digital-Service Specialist bei der TGW Logistics Group, sieht hier einen wesentlichen „Selling Point“ für Anlagenhersteller: Betreiber der Anlagen profitieren von (ständig mit aktuellen Daten gefütterten) Lebensdauermodellen für Verschleißteile. Kopfer sieht durchweg großes Interesse der Anlagenkäufer, mit dem Erwerb der Hardware auch in ein umfassendes CMMS zu investieren.

Weitere Einsparungsmöglichkeiten ergeben sich, wenn der nächste Schritt getan wird: In Richtung prädiktiver Wartung. Zum Beispiel können schon einfach zu realisierende Temperatur- und Stromüberwachungen den Ausfall von Bauteilen ankündigen. Verschleißteile werden erst dann getauscht, wenn sich ein Problem messtechnisch anbahnt. Mit dem klassischen, präventiven Wartungsansatz würde das Bauteil prophylaktisch getauscht, ohne Kenntnis seines Zustands. Oder der Tausch findet erst beim Ausfall statt, was die Probleme einer ungeplanten Wartung mit sich bringt. Solche anlagenspezifischen „Key-Features“ in einem CMMS schärfen das Profil des Anlagenherstellers beim Kunden.

Science-Fiction von gestern wird Realität von heute

Ein modernes CMMS nutzt das gesamte Hard- und Softwarespektrum. Mobile Endgeräte erlauben es den Service-Technikern, sich direkt vor Ort mit Datenbanken kurzzuschließen, Zeichnungen und Betriebsanleitungen einzusehen oder Wartungshistorien abzurufen. Fehlerbefunde können noch vor Ort eingepflegt und Ersatzteilbeschaffungen sofort ausgelöst werden.

Augmented-Reality-Features lassen sich einfach in die Kamerafunktion eines Smartphones einspielen oder über die entsprechende Brille zur Verfügung stellen werden. So kann sich der Service-Techniker vor Ort bei Bedarf anhand eines Overlays von Pfeilen, Markierungen und Texthinweisen durch eine Reparatur leiten lassen. Andersherum sind Fern­wartungen von beliebigen Arbeitsplätzen aus im Remote-Modus möglich. Mit 20 Jahren Erfahrung bewertet Hofbauer [3] die Möglichkeiten der neuen Technologien ganz anwendungsorientiert: „Wir tun die Dinge nicht, weil sie angesagt sind, sondern deshalb, weil sie unsere Kunden weiterbringen.“

Interviewpartner und Quellen

  1. Andreas Koch et al.: Wirtschaftliche Bedeutung industrieorientierter Dienst­leistungen. Institut für Angewandte Wirtschaftsforschung (IAW) e. V., Tübingen; Fraunhofer- Institut für System- und Inno­vationsforschung (ISI), Karlsruhe; Hochschule Bochum.
  2. Jürgen Krall, IMACO Products + Solutions GmbH: über 20 Jahre Erfahrung als Geschäftsführer im Bereich des industriellen Anlagenbaus und Experte im Bereich CMMS.
  3. Oliver Hofbauer, Inhaber H&H Systems Software: mit der eigens entwickelten Instandhaltungsmanagementsoftware „isproNG“ seit über 20 Jahren erfolgreich im Markt.
  4. Martin Kopfer, Digital-Service Specialist, TGW Logistics Group: Experte für Anlagen und Komplettlösungen im Logistikbereich mit vollintegrierten Instandhaltungsmanagementsystemen.

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Von Peter Weber

Peter Weber ist Professor an der University of Applied Sciences in Frankfurt/Main und arbeitet als Journalist in Wissenschaft und Technik. Zuvor leitete er Fertigungs- und Engineeringbereiche im Halbleiter-Anlagenbau und in der Brillenglasindustrie.
Foto: Autor

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