Die optimale Instandhaltungsstrategie kann nicht generell festgelegt werden. Sie muss selektiv für jeden Anlagenteil ermittelt werden. Grundlage hierfür sind technische und wirtschaftliche Erwägungen und gesetzliche Rahmenbedingungen. Laut diverser Studien schrecken Kosten und Komplexität der zustandsorientierten Instandhaltung viele potenzielle Anwender vom Einsatz dieser modernen Instandhaltungsstrategie ab. Durch den Einsatz intelligenter Sensorik sind heute jedoch einfache und kostengünstige Lösungen möglich. Mit Aprol ConMon bietet B&R ein vorinstalliertes und vorkonfiguriertes Paket, mit dem die zustandsorientierte Instandhaltung mit wenig Aufwand eingeführt werden kann.
Instandhaltungsstrategien (Bild 1)
Reaktive Instandhaltung: Eine noch immer häufig angewandte Form von Instandhaltung ist die reaktive Instandhaltung. Maschinen oder Anlagen werden nur bei Ausfällen oder Defekten repariert.
Präventive Instandhaltung: Basierend auf Zeitintervallen oder Laufzeiten werden Maschinen oder Anlagen heruntergefahren und Bauteile überprüft, beziehungsweise ausgetauscht. Der Verschleiß wird kontrolliert, um die Lebensdauer der Maschine und die Verfügbarkeit zu erhöhen. Diese Art der Instandhaltung führt häufig dazu, dass intakte Bauteile ausgetauscht und noch vorhandene Restlaufzeiten nicht genutzt werden. Die Aufwendungen für präventive Instandhaltung fressen in vielen Unternehmen einen beträchtlichen Teil des Gewinns auf.
Zustandsorientierte Instandhaltung: Zielsetzung der zustandsorientierten Instandhaltung ist es, anhand der Zustände der Produktionsanlagen als notwendig erkannte Instandhaltungsmaßnahmen zeit-, qualitäts- und kostenoptimal zu planen und durchzuführen. Moderne Messtechnik ermöglicht es, den Zustand von Maschinen und Anlagen präzise und permanent zu erfassen, zu beschreiben und zu bewerten. Durch diese Informationen können Ursachen für mögliche Störungen und Schäden bereits im Vorhinein erkannt und gegebenenfalls beseitigt werden. Der Abnutzungsvorrat wird fast vollständig ausgenutzt, dennoch werden Primärschäden weitgehend ausgeschlossen und damit auch Folgeschäden verhindert. Die frühzeitige Erkennung von Schäden, z.B. durch eine Schwingungsanalyse, hilft einen eventuellen Totalausfall zu vermeiden. Potenziellen Anwendern gibt die VDI-Richtlinie 2888 eine Handlungsanleitung, wie die zustandsorientierte Instandhaltung in einem Unternehmen eingeführt werden kann. In der Richtlinie VDI/VDE 2651 \’Plant Asset Management (PAM) in der Prozessindustrie\‘ wird definiert, dass Condition Monitoring der Zustandsüberwachung dient und die Zustandserfassung und Bewertung eines Assets beinhaltet. Condition Monitoring (CM) hat sich vorwiegend im Bereich des rotierenden Equipments etabliert. Um Missverständnisse zu vermeiden, muss definiert werden, auf welche Assets oder Asset-Kategorien sich das Condition Monitoring bezieht. Wer der alten Volksweisheit \’Vorbeugen ist besser als Heilen\‘ folgt, ist für die ständig steigenden Anforderungen nach Sicherheit, Verfügbarkeit und Effizienz technischer Anlagen bestens gewappnet.
Vorausschauende Instandhaltung: Der Ansatz einer intelligenten Instandhaltung, die bereits vor dem Auftreten einer Maschinen- oder Anlagenstörung einsetzt, wird als vorausschauende Instandhaltung bezeichnet. In Zukunft sollen durch den Einsatz von vorausschauenden Analysemodellen und Techniken komplexe Zusammenhänge erkannt und daraus Vorhersagen über ungeplante Ereignisse gemacht werden. Eine große Menge heterogener Informationen bildet die Basis für die vorausschauende Instandhaltung. Hunderte feingranulare Parameter aus unterschiedlichen Quellen werden aggregiert und ausgewertet. Historische Daten werden mittels Data Mining nach Mustern durchsucht, die Aufschluss über bislang unerkannte – und häufig komplexe – Kausalitäten geben. In Kombination mit Herstellungsdaten und Informationen von Messwertgebern lassen sich so Ausfallwahrscheinlichkeiten vorhersagen. Darauf aufbauend können nachrangige Wartungsmaßnahmen aufgeschoben werden, während stark ausfallgefährdete Komponenten rechtzeitig identifiziert und bereits vor dem Ausfall instand gesetzt werden können. Zudem lassen sich systematische Fehlerbilder proaktiv mit ihren Abhängigkeiten erkennen. Entwicklung der Verteilung der Instandhaltungsstrategien
Die Anteile der reaktiven Instandhaltung (ungeplante Stillstände, Folgeschäden) und der präventiven Instandhaltung (Abnutzungsvorrat wird nicht ausgeschöpft) sind rückläufig zugunsten der zustandsorientierten und vorausschauenden Instandhaltung. Die Darstellung in Bild 2 zeigt die Situation im Bereich der Gebäudeautomatisierung. Die Anteile der reaktiven und der präventiven Instandhaltung sind dort seit Jahrzehnten stark rückläufig, in anderen Branchen wiederum stagniert diese Entwicklung seit vielen Jahren.
Automatisierungsgrad und Instandhaltungskosten
Bei der Betrachtung der Verschiebung der Kostenanteile in Abhängigkeit vom Automatisierungsgrad von Maschinen und Anlagen stellt man fest, dass die Personalkosten (ohne Instandhaltungspersonal) mit steigendem Automatisierungsgrad abnehmen. Zugleich steigen die Instandhaltungskosten bei komplexeren Anlagen (notwendige Wartung, Inspektion, Instandsetzung). Der Mehraufwand für die Instandhaltung ist jedoch geringer als die Einsparung an Personalkosten. Daraus geht klar hervor, dass der Instandhaltungsbereich von erheblicher Bedeutung für das Unternehmen ist und zukünftig bei weiterer Steigerung des Automatisierungsgrades noch weiter an Bedeutung gewinnen wird.
