Entwicklung eines Lean Smart Maintenance Konzepts am Beispiel der kontinuierlichen Prozessindustrie

Abstract

Aufgrund des hohen internationalen Wettbewerbsdrucks und der hohen Anforderungen an die Produktqualität ist die Chemie- und Prozessindustrie besonders auf ein zuverlässiges Instandhaltungsmanagement angewiesen. Eine funktionierende Instandhaltung gewährleistet einen stabilen Betrieb der hochgradig vernetzten Systeme, indem sie kostspielige, ungeplante Ausfallzeiten aufgrund unerwarteter Fehlfunktionen vermeidet. Der im Rahmen von Industrie 4.0 stattfindende technologische Transformationsprozess von konventionellen Fabriken zu intelligenten, vernetzten Fabriken eröffnet Unternehmen neue Möglichkeiten im Bereich der Anlagenüberwachung und -instandhaltung. Studien zeigen jedoch, dass das Potenzial der innovativen Technologien noch nicht ausreichend vom Instandhaltungsmanagement genutzt wird.Ziel dieser Arbeit ist es, ein Konzept für die kontinuierliche Prozessindustrie zu entwickeln, das etablierte Methoden und Konzepte der Instandhaltung mit innovativen Technologien der Industrie 4.0 kombiniert, um die Effizienz und Effektivität bei gleichbleibender Qualität und reduzierten Kosten zu steigern. Das entwickelte Konzept soll nicht nur der Wissenschaft dienen, sondern auch möglichst praxisnahe Handlungsempfehlungen und Instrumente für das Instandhaltungsmanagement der industriellen Praxis bereitstellen.Das Ergebnis der Arbeit ist ein entwickeltes Lean Smart Maintenance (LSM) Konzept, das aus einem Fundament und drei darauf aufbauenden Bausteinen mit jeweils dafür entwickelten Tools besteht. Der erste Baustein umfasst die dynamische Anpassung der Instandhaltungsstrategie mit Hilfe eines Anlagenkritikalitätsindex sowie ein Tool für die transparente Kostenübersicht bezogen auf die Anlagenkritikalität. Der zweite Baustein befasst sich mit der Implementierung von Lean-Management Methoden im Instandhaltungsprozess. Speziell die autonome Instandhaltung birgt ein enormes Potenzial, da aufgrund der hoch automatisierten Anlagen in der kontinuierlichen Prozessindustrie häufig freie Kapazitäten des Produktionspersonals verfügbar sind. Zusätzlich wird eine Balanced Score Card speziell für die Instandhaltung entwickelt. Der letzte Baustein befasst sich mit der Integration digitaler Enabler, um eine effizientere Durchführung von Instandhaltungsaktivitäten und -planung zu gewährleisten und den Informationskreislauf für eine kontinuierliche Verbesserung zu schließen. Letztlich ist die nachhaltige Integration und Standardisierung im Unternehmen mit Hilfe einer Qualifikationsmatrix, einem systematischem Wissensmanagement und einem auf Kata-Coaching basierendem Schulungskonzept das Fundament für den Erfolg des Konzeptes.Die Validierung des entwickelten LSM-Konzepts erfolgt anhand eines Chemieunternehmen, das Zellulosefasern in einem kontinuierlichen Prozess herstellt.

Due to high international competitive pressure and high demands on product quality, the chemical and process industry is particularly dependent on reliable maintenance management. Effective maintenance ensures stable operation of the highly networked systems by avoiding costly, unplanned downtime due to unexpected malfunctions. The technological transformation process from conventional factories to smart, networked factories that is taking place as part of Industry 4.0 is opening up new opportunities for companies in the area of plant monitoring and maintenance. However, studies show that the potential of innovative technologies is not yet sufficiently exploited by maintenance management.The aim of this work is to develop a concept for the continuous process industry that combines established methods and concepts of maintenance with innovative technologies of Industry 4.0 to increase efficiency and effectiveness while maintaining quality and reducing costs. The developed concept is not only intended to serve science, but also to provide recommendations for action and tools for maintenance management in industrial practice that are as practical as possible.The result of the work is a developed Lean Smart Maintenance (LSM) concept, which consists of a foundation and three modules based on it, each with tools developed for this purpose. The first module includes the dynamic adjustment of the maintenance strategy with the help of a plant criticality index as well as a tool for the transparent cost overview related to the plant criticality. The second module deals with the implementation of lean management methods in the maintenance process. Especially autonomous maintenance has an enormous potential, because due to the highly automated plants in the continuous process industry often free capacities of production personnel are available. In addition, a balanced score card is developed specifically for maintenance. The last module deals with the integration of digital enablers to ensure a more efficient execution of maintenance activities and planning and to close the information loop for continuous improvement. Finally, the sustainable integration and standardization in the company with the help of a qualification matrix, a systematic knowledge management and a training concept based on kata coaching is the foundation for the success of the concept.The validation of the developed LSM concept is based on a chemical company that produces cellulose fibers in a continuous process.