Entwicklung einer Vorgehensweise zur ganzheitlichen Instandhaltungsstrategiewahl : Unter Berücksichtigung des Anlagenausfallverhaltens und der Anlagenpriorität

Abstract

Die derzeitige Entwicklung zur Industrie 4.0 fordert eine hohe Anlagenverfügbarkeit und gleichzeitig hohe Flexibilität von produzierenden Unternehmen. Das neue industrielle Zeitalter strebt die Autonomisierung der Produktionssysteme und dabei die technologische Weiterentwicklung der Instandhaltung an. Die Instandhaltung soll intelligent und zukunftsfähig gestaltet werden, konventionelle Maschinen sollen zukünftig mit zusätzlichen Technologien ausgestattet werden. Das Treffen von antizipativen Instandhaltungsmaßnahmen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Im Forschungsprojekt -Instandhaltung 4.0- soll ein Instandhaltungsleitstand entwickelt werden, der aufgrund aktuell eingehender Echtzeit-Maschinensteuerungsdaten und Vergangenheitsdaten (Qualitätsdaten, Produktionsprogrammdaten und Ausfalldaten), Maßnahmen für eine antizipative Instandhaltung vorschlägt und zusätzlich den Ausfallzeitpunkt der Anlage genau prognostiziert. Die Grundlage hierfür bildet ein Regelwerk zur ganzheitlichen Instandhaltungsstrategiewahl, das im Laufe dieser Diplomarbeit entwickelt wurde. Basierend auf bisherigen Modellen in der Literatur, erfolgte die Entwicklung eines Vorgehens und Entscheidungsmodells zur ganzheitlichen Strategiewahl. Zu Beginn wurden einige Grundlagen der modernen, industriellen Instandhaltung behandelt, auf denen anschließend das Modell aufgebaut wurde. Die Folgen eines Ausfalls für den Produktionsprozess und das Ausfallverhalten der Betrachtungseinheiten stellen die wesentlichen Faktoren zur Strategiebestimmung dar. Die Vorgehensweise für eine geeignete Instandhaltungsstrategiewahl gestaltet sich aus den vier Schritten: Auswahl der Betrachtungseinheit, Bestimmung des charakteristischen Ausfallverhaltens, Bestimmung der Anlagenpriorität und Festlegung der Instandhaltungsstrategie. Die Bestimmung des Ausfallverhaltens erfolgte durch eine statistische Analyse, für die Bestimmung der Anlagenpriorität wurde ein eigenes Kriterienbewertungsmodell entwickelt. Durch die Verknüpfung der beiden Einflussgrößen erfolgte schließlich die Ableitung einer optimalen Instandhaltungsmaßnahme anhand eines Strategieportfolios. Zum Schluss erfolgte die Verifikation und praktische Umsetzung des Modells anhand der Anlagen eines Automobilherstellers.

The current development in the field of smart or digital manufacturing, referred to as industry 4.0, calls for high machine availability and at the same time a high degree of flexibility of manufacturing companies. That new industrial era should result in the total autonomy of production systems and, as an integrated aspect, in a new approach to industrial maintenance. Thereby maintenance should be viable for the future as conventional machines are going to be equipped with new technologies. The transition from reactive to predictive maintenance strategies will gain significant importance. Within the research project -Instandhaltung 4.0- a maintenance control center is developed, which will be capable of predicting the failure time of the system and additionally propose anticipatory maintenance activities, based on historical data (quality data, production program data and failure data) and incoming real-time machine control data. In the course of this thesis a set of rules for selecting the appropriate maintenance strategy was developed, which forms the basis for this research project. Based on existing models in the literature, a new model for a holistic strategy choice was developed. In the first section of the thesis some of the foundations of modern, industrial maintenance are discussed, on which the model is constructed. The consequences of a failure for the performance of the production process and the failure behavior of the units represent the key factors for determining the appropriate maintenance strategy. The development of the model for the selection of maintenance strategies encompasses four steps: Selecting the unit, determining the characteristic failure behavior, determination of priorities and determining the appropriate maintenance strategy. The determination of the failure mode was carried out by a statistical analysis, to determine the priority of the unit for the production process a criteria evaluation model was developed. Deriving an adequate maintenance strategy was made by linking the two key factors (consequences of failure and failure behavior of the unit). The final decision which maintenance strategy should be carried out was based on a strategy portfolio. The final part of the thesis shows the verification and implementation of the model using the plant facilities of an automobile manufacturer.