Eine neue Ära für den Field Service
Mit einer Instandhaltung 4.0 verbinden Unternehmen schnellere Reaktionszeiten, weniger Dokumentationsaufwand und hohe Kundenzufriedenheit: Welche Rolle intelligente Software spielt...
Die Instandhaltung hat sich in den letzten zehn Jahren rasant verändert, Automatisierung und Digitalisierung haben die Art und Weise revolutioniert, wie Maschinenbediener Ihre Aufgaben erledigen. Big-Data-Analysen haben den Betreibern neue Einblicke verschafft - schnell und über alle Ebenen hinweg. Roboter haben immer neue Fähigkeiten und sind preiswerter als je zuvor. All dies führt auch zu höheren First Time Fix Rates.
Trotz dieser grundsätzlich positiven Entwicklungen ist die Welt der Instandhaltung natürlich nicht frei von Herausforderungen und Schwierigkeiten. Hierbei ist der Fachkräftemangel bei den Servicetechnikern vielleicht der gravierendste Punkt. Der technologische Fortschritt, der demografische Wandel und geänderte (Lebens-)Prioritäten der jüngeren Generationen haben zu dieser Lücke geführt. In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf alles, was für das Thema Instandhaltung relevant ist und zeigen auf, was die fortschreitende Digitalisierung für Unternehmen bedeutet.
Inhalt (per Klick auf die Links gelangen Sie direkt zum jeweiligen Kapitel):
- Auswahl: Welche Instandhaltungsstrategie ist sinnvoll?
- Der Servicetechniker heute und morgen
- Trends in der Instandhaltung
- Instandhaltung 4.0
1. Auswahl: Welche Instandhaltungsstrategie ist Sinnvoll?
Die gewählte Instandhaltungsstrategie hat einen erheblichen Einfluss auf den Unternehmenserfolg. Trotzdem gibt es mitunter Schwierigkeiten bei der Ausarbeitung einer geeigneten Strategie oder Instandhaltung wird überhaupt nicht unter Strategiegesichtspunkten betrachtet. Dabei ist es wichtig, einen Mix aus verschiedenen Ansätzen und Maßnahmen zu entwickeln, denn nur so können Anlagen zu vorhersehbaren Kosten ordnungsgemäß gewartet und ihre Funktionsfähigkeit sichergestellt werden. Das gilt insbesondere im Maschinenbau.
Trotzdem gibt es Unternehmen, die grundsätzlich warten bis eine Komponente ausfällt, bevor sie Maßnahmen ergreifen, um diese zu reparieren oder zu ersetzen. Das führt zu ungeplanten Stillzeiten – einem der größten, gleichwohl oftmals vermeidbaren Kostentreiber in der Fertigung. So gilt es, die richtige Balance zwischen den verschiedenen Wartungsansätzen zu finden, dem Schlüssel zur Minimierung von Ausfallzeiten und Reparaturkosten.
Hier ein Blick auf die gängigsten Instandhaltungsstrategien und -konzepte:
1.1 Run-to-Failure Instandhaltung
Dies ist die einfachste Instandhaltungsstrategie, bei der Anlagen tatsächlich so lange betrieben werden, bis sie ausfallen. Die Anlage wird nicht gewartet, bis das Ausfallereignis eintritt und wird dann so schnell wie möglich repariert, um den Ausfall zu minimieren. Bei dieser Methode ist es jedoch wichtig, eine sehr flexible Einsatz- und Auftragsplanung sowie ein passendes, hochverfügbares Ersatzteilmanagement zu implementieren. Die Run-to-Failure Instandhaltungsstrategie wird meist bei Anlagen angewendet, die keine Sicherheitsrisiken bergen und nur minimale Auswirkungen auf die Gesamtproduktion haben.
1.2 Präventive Instandhaltung
Diese Strategie zielt darauf ab, Probleme zu erkennen und zu beheben, bevor sie auftreten. Sie wird meist in Form von regelmäßigen Inspektionen durchgeführt, die in der Praxis oft mehrmals pro Jahr stattfinden. Es handelt sich um einen Zeit- oder Zählerstand-basierten Ansatz, der in vorbestimmten Intervallen durchgeführt wird. Er dient dazu, das Ausfallrisiko oder die Leistungsverschlechterung von Anlagen zu reduzieren. Dadurch werden ungeplante Stillstände minimiert und Reparaturkosten gesenkt.
1.3 Vorausschauende Instandhaltung/Predictive Maintenance
Hierbei werden Tools zur Zustandsüberwachung und Condition Monitoring (vor allem. auf Basis von Sensorik und Maschinendaten) verwendet, um Anzeichen für eine Verschlechterung und Probleme der Geräteleistung zu erkennen.
Basierend auf diesen Messungen können prädiktive Algorithmen abschätzen, wann ein Gerät mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit ausfallen wird. Dadurch wird der Einsatz der Wartungsressourcen des Unternehmens optimiert. Denn mit dem Wissen, wann ein bestimmtes Teil ausfallen wird, werden Wartungsarbeiten genau dann durchgeführt, wenn sie tatsächlich erforderlich sind. Dies vermeidet eine übermäßige Wartung und verringert gleichzeitig ungeplante Stillstände bzw. Ausfälle von Anlagen. So wird der den allgemeinen Zustand und die Leistung der Anlage nachhaltig verbessert.
Eine effiziente vorausschauende Instandhaltung sollte die folgenden Komponenten beinhalten:
- installierte Sensoren zum Senden von Echtzeitzustands- und Umgebungsdaten bzw. Tools zum Auslesen von Maschinendaten
- IoT-Technologie, um die Kommunikation zwischen Maschinen, Softwarelösungen und Systemen zu ermöglichen, sowie Cloud-Technologien, die das Sammeln und Analysieren großer Datenmengen ermöglichen.
- prädiktive Datenmodelle, die mit allen verarbeiteten Daten gefüttert werden, sodass sie Fehlervorhersagen treffen können
Smart Factory: Die Produktion End to End optimieren! Quelle: All for One Group/YouTube
1.4 Korrektive Instandhaltung
Diese Strategie ähnelt dem Run-to-Failure-Ansatz und bezieht sich auf das Wiederherstellen eines betriebsbereiten Zustandes nachdem ein Ausfall eingetreten ist. Allerdings ist er rein reaktiv zu sehen. D.h. sobald ein Problem bemerkt wird, soll es behoben werden, ohne entsprechende vorbereitende Maßnahmen. Somit ist zu hinterfragen, ob hier wirklich von einer Strategie gesprochen werden kann. Die Notwendigkeit von Korrekturen kann auf viele Arten entdeckt werden. Ein Wartungstechniker kann ein beschädigtes Teil bemerken, während er eine Inspektion durchführt. Auch ein Maschinenführer kann das Wartungsteam darauf aufmerksam machen, dass die Anlage nicht wie erwartet funktioniert. Sogar das saisonale Wetter, wie zum Beispiel ein Sturm, kann die Notwendigkeit einer Korrekturmaßnahme vorgeben.
Bei der korrektiven Instandhaltung wird die Anlage je nach Bedarf repariert, wiederhergestellt oder ersetzt. Der Aufwand hinsichtlich Planung und Überwachung ist so minimal, allerdings wird dieser Ansatz in den allermeisten Fällen zu langen Ausfällen und Stillstandzeiten führen.
2. DER SERVICETECHNIKER HEUTE UND MORGEN
Deutsche Fertigungsunternehmen sind auch im Bereich der industriellen Instandhaltung schon seit geraumer Zeit stark vom Fachkräftemangel betroffen, was den Wettbewerb um geeignete Bewerber anheizt. Gleichzeitig gibt es eine wachsende Kluft zwischen dem von den Unternehmen gewünschten Ausbildungsniveau bzw. Erfahrungsstand und den tatsächlichen Qualifikationen der Bewerber.
Zu den Faktoren, die das Problem verschärfen, gehören:
2.1 Bedarf an vielfältigeren Qualifikationen
Der Betrieb einer effizienten, profitablen Anlage erfordert ein Engagement für Best Practices und den Einsatz modernster Technologien. Ein Trend zur Digitalisierung der Industrie und die kontinuierliche Erfassung und Auswertung einer Flut von Betriebsdaten führen zu einem erhöhten Bedarf an zusätzlichen Fähigkeiten. Der technologische Fortschritt macht auch Fertigungsprozesse, Anlagen und Maschinen immer komplexer. Fachkräfte benötigen daher spezielle Schulungen und Kenntnisse, um moderne Anlagen effizient zu bedienen. Außerdem müssen sie ihre Kenntnisse regelmäßig erweitern und mit den Entwicklungen Schritt zu halten.
2.2 Folgen des demographischen Wandels
Die Gewinnung von Fachkräften mit hoher Qualifikation und langjähriger Erfahrung wird gewissermaßen zu einem Wettlauf mit der Zeit. Erfahrene Arbeitskräfte gehen in Folge des demographischen Wandels in Scharen in den Ruhestand, verlassen die Facharbeiterschaft und nehmen ihr Spezialwissen und ihre Fähigkeiten mit.
2.3 Gesunkenes Interesse am Einstieg in den Fertigungsbereich
Hinsichtlich der Berufswahl leiden fertigungsnahe Berufe unter einem Imageproblem. Die Fertigung gilt, etwa mit Blick auf eine ausgewogenen Work-Life-Balance, nicht gerade als fortschrittlicher, innovativer Bereich. Einige Firmen haben auch Schwierigkeiten, mit den flexiblen Leistungen und höheren Gehaltspaketen ihrer Konkurrenz mitzuhalten.
Immer mehr Unternehmen bauen deshalb Beziehungen zu externen Anbietern und Dienstleistern auf, um eine kostengünstige und zuverlässige Möglichkeit zu finden, die Qualifikationslücke in ihrer Belegschaft schnell zu schließen. Sie erhoffen sich, direkten Zugriff auf voll ausgebildete Mitarbeiter mit tiefgreifender Erfahrung zu erhalten. Hinzu kommen Einsparungen bei den Schulungs- und Rebranding-Kosten.
3. TRENDS IN DER INSTANDHALTUNG
Technologische Innovationen verändern das Gesicht der Fertigung und Instandhaltung. Sie helfen Unternehmen, die Effizienz und Effektivität zu maximieren und intelligentere Entscheidungen zu treffen. Die Rolle des Menschen in diesen Prozessen ändert sich ebenfalls. Hier sind sechs Trends, die die Instandhaltung in der Zukunft weiter beeinflussen werden:
3.1 Mobile Kommunikation
Die mobile Kommunikation wird in allen Bereichen immer beliebter, auch in der Fertigung und Instandhaltung. Mobile Kommunikationstools ermöglichen Mitarbeitern die Zusammenarbeit und den Austausch von Informationen in Echtzeit und ohne Verzögerung. Servicetechniker und andere Mitarbeiter im Außendienst haben sofortigen Zugriff auf Informationen wie Wartungshistorie oder Betriebsanweisungen, egal wann und wo sie diese benötigen.
Mit mobilen Apps und Tools können Mitarbeiter Informationen auch direkt in Systeme wie Computerized Maintenance Management Systems (CMMS) oder Customer Relationship Management (CRM)-Programme eingeben. Zuarbeitende Mitarbeiter können wichtige Details augenblicklich hinzufügen und so Informationen genau und aktuell halten. Dies ist hilfreich in einer Zeit, in der viele Unternehmen gezwungen sind, ihre Teams zu verschlanken. Mobile Kommunikationstools steigern zudem die Produktivität und helfen Organisationen in ihrem Unterfangen, mit weniger Mitarbeitern mehr zu erreichen.
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3.2 5G
Mobilfunkanbieter implementieren langsam die Technologie, die bis zu 10-mal schneller ist als 4G. Schnellere Internetgeschwindigkeiten bedeuten einen schnelleren Informationsfluss. Für Außendienstmitarbeiter ist dies besonders vorteilhaft. Sie können Berichte oder andere relevante Informationen zehnmal schneller als bisher herunterladen. Noch wichtiger als die Geschwindigkeit ist dabei die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit.
3.3 Zustandsorientierte Instandhaltung/Predictive Maintenance
Die Fähigkeit, den aktuellen Zustand einer Anlage zu erfassen, war früher nur den größten Anlagen vorbehalten. Jetzt hat sich der Markt durch wettbewerbsfähigere Preise für Hardware-Innovationen verschoben. Selbst für Start-ups oder kleine Unternehmen ist es mittlerweile durchaus möglich, über modernste Technologien zu verfügen. Investitionen in die Sensoren, die es Maschinen ermöglichen, zu "sprechen", gewinnen an Dynamik.
Ein gründliches Verständnis der eigenen Anlagen kann zu maximaler Betriebszeit führen, da die Anlage auf Hochtouren läuft und das Personal jedes Problem leicht erkennen kann. Wenn jeder ein mobiles Gerät und Zugang zu einem System hat, das Maschinen und Mitarbeiter in Echtzeit miteinander verbindet, gibt es weniger Überraschungen und klar definierte Arbeitsabläufe. Ausnahme-basiertes Handeln wird möglich. Solche Systeme führen zu einer besseren Performance des Wartungspersonals.
3.4 Wartung mit Augmented Reality
Die AR- und VR-Technologien gewinnen im Field Service immer mehr an Bedeutung. Ein Techniker kann zum Beispiel AR- und VR-basierte Anwendungen nutzen, um auf Informationen über das Gerät zuzugreifen, das er reparieren soll. Er erhält die Reparaturhistorie und Diagnosen, ohne das Gerät auseinandernehmen zu müssen. Bestimmte AR-Software ermöglicht darüber hinaus Self-Service Maintenance. Eine Schritt-für-Schritt-Reparaturanleitung erscheint, wenn man über das Bild eines Geräts fährt. So sind auch Kunden in der Lage, kleinere Reparaturen an ihren Geräten selbst durchzuführen.
Mit AR und VR können Unternehmen auch bei der Fernwartung Zeit und Geld sparen. Anstatt die Wartung und Instandhaltung von Maschinen durch Techniker des Herstellers vor Ort durchzuführen zu lassen, können Techniker des Betreibers Wearables wie Smart Glasses verwenden. Hersteller können so ohne Anfahrt aus der Ferne Live-Kundendienst leisten. Die AR- und VR-Technologien sind auch in Situationen nützlich, in denen ein Techniker des Herstellers entsandt wurde, aber auf Probleme stößt, die eine zweite Meinung erfordern. Ein Unternehmen kann die Augmented Glasses nutzen, um den ersten Techniker mit einem zweiten Team zu verbinden, das an der Basis arbeitet. Dies ist effizienter und kostengünstiger, als ein weiteres Team an den Standort zu schicken.
3.5 Digitaler Zwilling und mobile Instandhaltung
Unter dem digitalen Zwilling versteht man ein Abbild einer Anlage oder einer Maschine in der virtuellen Welt. Diese tauscht ununterbrochen mittels Sensoren Daten mit der physischen Anlage aus. Hierdurch können Prozesse simuliert, Defekte rechtzeitig gefunden und Stillstände besser geplant werden. Darüber hinaus begünstigt der digitale Zwilling die Zusammenarbeit externer und interner Arbeitskräfte. So sorgt er für mehr Sicherheit und Qualität innerhalb der Services.
Hierin zeigt sich auch deutlich der digitale Wandel der Instandhaltung. Dank der technischen Fortschritte ist eine mobile Form der Instandhaltung möglich. Der Arbeitsort der Service-Techniker ist nicht mehr einzig und allein an die Produktionsstätten gebunden. Dabei geht das Bild eines Instandhalters weg vom Blaumann und Öl-verschmierten Händen hin zu einem Spezialisten mit zunehmenden IT- und Anlagenkenntnissen.
3.6 Maintenance as a Service
Bei diesem Modell berechnet der Verkäufer die tatsächliche Nutzung des Wartungsservices. Dies ist vergleichsweise günstiger als die Zahlung einer pauschalen Servicegebühr. Das MAAS-Modell wird zunehmend für komplexe Maschinen oder Anlagen angeboten und umfasst Folgendes:
- Vorhersage des Asset Lifecycle
- Bereitstellung von Erkenntnissen über den optimalen Zeitpunkt für die Wartung
- Bereitstellung von Informationen zur Instandhaltung, einschließlich Handbüchern, Videos, VR-Darstellungen und interaktiver Unterstützung
- Konfiguration von IT- und Betriebsinformationssystemen in der Anlage basierend auf den Ergebnissen der Analyse
- Bereitstellung von detaillierten Statistiken und Berichten über den Betrieb der Maschine
All diese Dienste können auf Abruf bereitgestellt werden, wann und wo sie tatsächlich benötigt werden. In Zukunft könnte MaaS ein Game-Changer in der Instandhaltung werden. Es motiviert Maschinenhersteller, den besten Service zu bieten, zusammen mit zuverlässigen und funktionalen Geräten. ThyssenKrupp Elevators zum Beispiel nutzt dieses Modell, um Wartungsprobleme vorherzusagen, bevor sie auftreten und benachrichtigt die Wartungstechniker entsprechend. Auch BMW setzt MaaS-Programme ein. Diese lassen Autobesitzer frühzeitig den bestmöglichen Zeitpunkt für die Durchführung von Wartungs-, Reparatur- und Servicearbeiten an ihren Fahrzeugen wissen.
4. INSTANDHALTUNG 4.0
Industrie 4.0 stellt die vierte Revolution in der Fertigungsindustrie dar. Die erste industrielle Revolution begann mit der Mechanisierung durch Wasser- und Dampfkraft. Die zweite folgte mit Massenproduktionen und Fließbändern durch Elektrizität. Die dritte hingegen steht für die Einführung von Computern und Automatisierung. Nun wird durch Industrie 4.0 das, was in der dritten industriellen Revolution begonnen wurde, mit maschinellem Lernen und IoT-Technologien erweitert. Dies ermöglicht es Maschinen, Menschen und Systemen (bzw. in den Systemen liegenden Prozessen), miteinander zu kommunizieren. So können in vielen Fällen Entscheidungen automatisch getroffen bzw. Prozesse angestoßen werden, der Mensch muss nur noch in speziellen eingreifen (Ausnahme-basiertes Handeln).
Für die Instandhaltung bringt Industrie 4.0 den Einsatz von Sensoren und cyber-physischen Systemen. Diese ermöglichen die Digitalisierung physischer Prozesse und eine datengesteuerte Automatisierung. Industrie 4.0 bietet zudem eine Fülle von industriellen Innovationen wie Predictive Maintenance, Condition Monitoring, den digitalen Zwilling oder und AR/VR-Technologien. So vielversprechend Industrie 4.0 auch ist, so zögerlich gehen viele Unternehmen das Thema jedoch in der Praxis an. Dabei sind die Potentiale auch für die Instandhaltung immens – hier einige beispielhafte Anwendungsszenarien:
4.1 Optimale Anlagenauslastung
Um die Nutzung von Anlagen zu optimieren, können die Erkenntnisse aus der Instandhaltung genutzt werden, um Automatisierungs- und Kontrollfunktionen zu steuern und so den Wartungsintervalle zu vergrößern und die Lebensdauer zu erhöhen. Wenn sich etwa ein relevanter Betriebsparameter einer Anlage einem kritischen Wert nähert, kann automatisch ein anderer Betriebsmodus aktiviert werden.
4.2 Optimierung von Instandhaltungsplänen
Aufgrund erhöhter Datenmengen und -qualität können sowohl Wartungspläne unter technischen Gesichtspunkten optimiert werden als auch vor dem Hintergrund der im ERP liegenden Informationen und Geschäftsprozesse. Auf diese Weise kann ein optimierter Produktionswartungsplan erstellt werden. Unternehmen können dabei nicht nur ihre Anlagenauslastung maximieren, sondern auch Wartungskosten sparen.
Produktionsfortschritte in Echtzeit nachvollziehen (PP/DS). Quelle: All for One Group/YouTube
4.3 Den zukünftigen Zustand der Anlage simulieren
Ein digitaler Zwilling kann das zukünftige Verhalten der Anlage simulieren sowie Was-wäre-wenn-Szenarien bezüglich der Wartung und des Betriebs. Das hilft den Technikern, alternative Wartungsoptionen und deren Auswirkungen auf den Geschäftsbetrieb zu bewerten. Neben dem zukünftigen Zustand der Anlage kann der digitale Zwilling auch bei der Zustandsüberwachung der Anlage helfen. Er gibt dem Servicetechniker in Echtzeit Einblicke und warnt ihn vor möglichen Ausfällen.
4.4 Fehler-Ursachen-Analyse
Hierbei wird der Zustand von Anlagen analysiert, um mögliche Ursachen für deren Leistungsverschlechterung zu identifizieren. Die Ermittlung solcher Gründe hilft Unternehmen, die Nutzung und Wartung ihrer Anlagen zu verbessern. In vielen Fällen können KI-Algorithmen Muster einer Verschlechterung über das vorhandene Domänenwissen hinaus identifizieren. Dadurch werden die Grundursachen von Ausfällen aufgedeckt und geeignete Abhilfemaßnahmen identifiziert.
4.5 Nutzung von Augmented Reality für den Remote Service
Die AR-Technologie vereinfacht den Remote Service. Wann immer ein neues oder komplexes Problem auftritt, können sich Außendiensttechniker mit Experten verbinden, um eine schnellere Diagnose und Lösung zu erhalten. Dies verringert die Ausfallzeiten bei Reparaturen und spart Zeit und Geld. Darüber hinaus werden durch die Audio- und Videofunktionen in Echtzeit die Kosten für den Einsatz von Fachkräften vor Ort drastisch reduziert.
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