(B) V11 - QM in der Produktnutzung

• Betriebsverhalten

• Je nach Produkt gibt es sehr unterschiedliche Erwartungen an das Betriebsverhalten

• Verhalten des Produkts in Bezug auf Funktionsfähigkeit

• Grundsätzlich gilt:

  • Funktionsfähigkeit muss in der Nutzungsphase gewährleistet sein

  • Aber Störungsfreiheit nicht immer möglicht

• Je nach Produkt gibt es sehr unterschiedliche Erwartungen an das Betriebsverhalten

• Grundsätzlich gilt:

  • Funktionsfähigkeit muss in der Nutzungsphase gewährleistet sein

  • Aber Störungsfreiheit nicht immer möglicht

• Je nach Produkt gibt es sehr unterschiedliche Erwartungen an das Betriebsverhalten

• Zuverlässigkeit

• Instandhaltung

  • Instandhaltbarkeit

  • Instandhaltungsvermögen

• Verfügbarkeit

• Sicherheit & Risiko

• Kundenanforderungen an Eigenschaften müssen früh ermittelt werden

  • Bspw. über Kano-Modell, QFD

• qualitativ => nach VDI 4003:2007-12

  • Fähigkeit einer Betrachtungseinheit, eine geforderte Funktion unter gegebenen Bedingungen für ein gegebenes Zeitintervall zu erfüllen

• quantitativ => als Überlebenswahrscheinlichkeit

  • reparierbares Systems => MTBF (mean time between failures)

  • nicht-reparierbares Systems => MTTF (mean time to failure)

  • Kennwerte müssen auf Basis mehrerer Baugleicher Systeme berechnet werden

  • Je höher die Kennzahl, desto höher die Zuverlässigkeit

• Fähigkeit einer Betrachtungseinheit, eine geforderte Funktion unter gegebenen Bedingungen für ein gegebenes Zeitintervall zu erfüllen

• quantitativ => als Überlebenswahrscheinlichkeit

  • reparierbares Systems => MTBF (mean time between failures)

  • nicht-reparierbares Systems => MTTF (mean time to failure)

  • Kennwerte müssen auf Basis mehrerer Baugleicher Systeme berechnet werden

  • Je höher die Kennzahl, desto höher die Zuverlässigkeit

• MTTF = t1 - t0

• Ist von Interesse bei nicht reperierbaren Systemen

• MTBF = [t(i+1)-t(i)] / Anzahl Ausfälle

• Ist von interesse bei reperierbaren Systemen

• Sytsemzuverlässigkeit

• Komponentenzuverlässigkeit

Werden Systeme betrachtet, die aus mehr als einer Komponente bestehen, unterscheidet man zwischen Sytsem und Komponentenzuverlässigkeit. Die Systemzuverlässigkeit hängt ab von:

• Komponentenzuverlässigkeit

  • Zuverlässigkeit der einzelnen Systemkomponenten, bestimmt durch Belastung und Belastbarkeit der Komponenten

• Systemarchitektur

  • Verknüpfung und Anordnung von Funktionen und Funktionseinheiten

• Zuverlässigkeit der einzelnen Systemkomponenten, bestimmt durch Belastung und Belastbarkeit der Komponenten

• Komponenten sollen so ausgelegt sein, dass sie den zu erwartenden Beanspruchungen standhalten

• Bei Komponentenauslegung gilt => Belastbarkeit soll jederzeit mindestens so hoch sein, wie die Beanspruchung

  • Belastbarkeit > Belastung (sonst: Ausfall)

  • Wenn Belastung einer Komponente größer als deren Belastbarkeit ist, fällt sie aus

• Bei Komponentenauslegung gilt => Belastbarkeit > Belastung (sonst: Ausfall)

• Komponenten haben eine nicht deterministische Lebensdauer

  • Belastung & Belastbarkeit unterliegen einer zufälligen Streuung, die sich über Zeit verändert

  • Dies führt zu unterschiedlichen Ausfallzeitpunkten der Komponenten (sobald Belastung > Belastbarkeit)

  • Bei der Komponentenauslegung wegen dieser Unsicherheit => Sicherheitsabstand (SA) zwischen Belastung & Belastbarkeit

• Belastung und Belastbarkeit können durch Wahrscheinlichkeitsverteilungen beschrieben werden

  • Der Sicherheitsabstand bezieht sich meist auf Mittelwerte oder Medianwerte dieser Verteilungen

  • Verteilungen sind zeitlich nicht konstant, da sich bspw. Materialeigenschaften der Komponenten nach einer gewissen Betriebszeit schleichend oder sprunghaft ändern können

• Das Lebensdauermodell untersucht die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Lebensdauer

  • Die Annahme einer konstanten Ausfallrate vereinfacht viele Lebensdaueruntersuchungen drastisch, was allgemeinzu einer breiten Verwendung führt

  • Häufig durchlaufen technische Produkte allerdings drei Phasen, in denen sich das Ausfallverhalten über den Lebenszyklus durch Verwendung geeigneter Ausfallfunktionen für die drei Bereiche hinreichend gut beschreiben lässt => Badewannenkurve

• Wichtigste Verteilungen: Weibullverteilung, Exponentialverteilung

• Häufig durchlaufen technische Produkte drei Phasen

• In denen sich das Ausfallverhalten über den Lebenszyklus durch Verwendung geeigneter Ausfallfunktionen für die drei Bereiche hinreichend gut beschreiben lässt

  • Phase 1 => Frühausfälle

    • λ´ < 0 => Je länger das Produkt überlebt, desto höher die Wahrscheinlichkeit, dass dieses überlebt

  • Phase 2 => Zufallsausfälle

    • λ´ = 0

  • Phase 3 => Altersausfälle

    • λ´ > 0 => Die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls steigt täglich

• Der Verlauf der Ausfallfunktion ähnelt dann in seiner Form einer Badewanne

• Phase 1 => Frühausfälle

  • λ´ < 0 => Je länger das Produkt überlebt, desto höher die Wahrscheinlichkeit, dass dieses überlebt

• Phase 2 => Zufallsausfälle

  • λ´ = 0

• Phase 3 => Altersausfälle

  • λ´ > 0 => Die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls steigt täglich

• Montagefehler

• Werkstofffehler

• Fertigungsfehler

• Konstruktionsfehler

• nicht ausgereifte Technologie

• Versuche

• Fertigungskontrolle

• Qualitätssicherung

• Bedienungsfehler

• Materialfehler

• Wartungsfehler

• Umgebungsbedingungen (Feuchtigkeit,Schmutz, Vibrationen, Spannungsspitzen)

• Schulung

• korrekte Bedienung

• Wartung

• richtiger Einsatz

• Verschleiß

• Ermüdung

• Korrosion

• Alterung,

• Dauerbruch

• Lebensdauerversuche

• Schadensanalyse

• Berechnungen

• Instandhaltungsmaßnahmen können nur Verschleißausfälle verhindern!

• Wirken sich also nur auf Altersausfälle positiv aus

• Zuverlässigkeit der Komponenten

• Systemarchitektur

• Systemarchitektur => Verknüpfung und Anordnung von Funktionen und Funktionseinheiten

• Systemarichtektur setzt sich zusammen aus

  • Serienstrukturen

  • Redundante Strukturen

• Serienstrukturen

  • Betrachtete Systemfunktion wird von genau einer Funktionseinheit erfüllt

  • Jeder Komponentenausfall führt zum Systemausfall

• Redundante Strukturen

  • Betrachtete Systemfunktion wird von zwei oder mehr Funktionseinheiten erfüllt

  • Ein Komponentenausfall führt nicht zwangsläufig zum Systemausfall

• Jede Funktion des Systems ist genau einmal vorhanden => Betrachtete Systemfunktion wird von genau einer Funktionseinheit erfüllt

• Jeder Komponentenausfall führt zum Systemausfall

• Die meisten technischen Systeme weisen eine Serienstruktur auf

  
  

• Um die Häufigkeit bestimmter Systemausfallarten zu reduzieren, werden redundante Strukturen eingestezt

• Betrachtete Systemfunktion wird von zwei oder mehr Funktionseinheiten erfüllt

• Ein Komponentenausfall führt nicht zwangsläufig zum Systemausfall

• Ziel von Redundanz

  • Bestimmte Systemausfallart vermeiden

  • Reduzierung der Ausfallhäufigkeit, kein gänzliches Verhindern

• Vorhandensein von mehr funktionellen Mitteln in einer Einheit, als für die Erfüllung der geforderten Funktion notwendig wäre

• Bestimmte Systemausfallart vermeiden

• Reduzierung der Ausfallhäufigkeit, kein gänzliches Verhindern möglich

• Durch Schutz- und Überwachungseinrichtungen

• Folge => Können sich negativ auf die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit auswirken

• Strukturelle Redundanz

• Zeitliche Redundanz

• Funktionale Redundanz

• Informationsredundanz

• Mehrfaches Vorhandensein von Ressourcen, die dieselbe Aufgabe erfüllen

• Bieten keine weitere Funktionalität

• Bsp.: Einbau mehrerer Sensoren mit gleicher Funktion

• Zeit, die für die Erbringung der funktionalen Redundanz zur Verfügung steht

  • Es werden keine zusätzlichen Ressourcen, sondern Zeit als Redundanzmaßnahme vorgehalten

  • Kann eine Operation nicht erfolgreich durchgeführt werden, kann diese in der vorgehaltenen Zeit wiederholt werden

• Bsp.: Wiederholung der zuvor nicht erfolgreich durchgeführten Operation

• Realisiert zusätzliche Funktionen, die im Normalbetrieb nicht benötigt werden

• Fehlertoleranz- oder Zusatzfunktionen

• Bsp.: Testfunktionen in einer Software (Unittests)

• Über die Nutzinhalte hinaus sind weitere Informationen vorhanden

  • Es werden Informationen bereitgestellt, die gegenüber dem Nutzinhalt eine Redundanz darstellen

• Dient der Fehlererkennung und -behandlung (vor allem in der Informationsverarbeitung)

• Bsp.: Netto und Bruttobeträge mit Prüfsummen

• Statische Redundanz

  • Mehrere (n) Module führen zeitgleich dieselbe Aufgabe aus

  • Ein Voter vergleicht die Ergebnisse der einzelnen Module

  • Sofern weniger als [𝑛−1 / 2] fehlerhafte Werte erkannt werden ist das System funktionsfähig

    • Das System gilt als funktionsunfähig, wenn mehr als die Hälfte der Module außer Betrieb ist

• Dynamische Redundanz (cold standby)

  • Das System besteht aus mindestens zwei Modulen

  • Es befinden sich die redundantenModule im Standby

  • Beim Ausfall einer Komponente wird eine Komponente aus dem Standby aktiviert

  • Die zugeschaltete Komponente kennt den Zustand des Systems nicht, da diese erst beim Ausfall aktiviert

• Dynamische Redundanz (hot-standby)

  • Wie cold standby , aber:

  • Die aktivierte Komponente kennt den Zustand des Systems, da diese permanent aktiv ist

• Mehrere (n) Module führen zeitgleich dieselbe Aufgabe aus

• Ein Voter vergleicht die Ergebnisse der einzelnen Module

• Sofern weniger als [𝑛−1 / 2] fehlerhafte Werte erkannt werden ist das System funktionsfähig

  • Das System gilt als funktionsunfähig, wenn mehr als die Hälfte der Module außer Betrieb ist

• Funktion 1 ist redundant ausgelegt.

  • Das System ist funktionsfähig, wenn K1 oder K2 oder K3 funktionieren.

• Funktion 2 hingegen ist nicht redundant ausgelegt

  • Ein Ausfall von K4 würde somit unmittelbar zum Ausfall des Gesamtsystems führen.

• Das System besteht aus mindestens zwei Modulen

• Es befinden sich die redundanten Module im Standby

• Beim Ausfall einer Komponente wird eine Komponente aus dem Standby aktiviert

• Die zugeschaltete Komponente kennt den Zustand des Systems nicht, da diese erst beim Ausfall aktiviert

• Das System besteht aus mindestens zwei Modulen

• Es arbeiten immer alle Komponenten

• Wenn in der Fehlerdiagnose der ausführenden Funktion ein Fehler detektiert wird, so wird das Ergebnis der anderen Komponente genutzt

• Die aktivierte Komponente kennt den Zustand des Systems, da diese permanent aktiv ist

• Das System ist funktionsfähig, wenn K1 oder K2 funktioniert.

• Statische Redundanz

• Funktion 1 ist redundant ausgelegt.

  • Das System ist funktionsfähig, wenn K1 oder K2 oder K3 funktionieren.

• Funktion 2 hingegen ist nicht redundant ausgelegt

  • Ein Ausfall von K4 würde somit unmittelbar zum Ausfall des Gesamtsystems führen.

• Dynamische Redundanz (hot-standby)

• Es arbeiten immer alle Komponenten

• Das System ist funktionsfähig, wenn K1 oder K2 funktioniert.

• Wenn in der Fehlerdiagnose der ausführenden Funktion ein Fehler detektiert wird, so wird das Ergebnis der anderen Komponente genutzt

• Im Falle dynamischer Redundanz (cold-standby)

  • Es würde zu Beginn ebenfalls ein Umschaltelement vorhanden sein

• Untersuchung zur Gewinnung von Aussagen über Zuverlässigkeitskenngrößen bzw. Verhaltenseigenschaften eines Systems

• Darunter fallen folgende Methoden

  • Lebensdauerverteilungen

  • Ausfallverhalten

• Schätzung von Parametern der Lebensdauerverteilung einzelner Systemkomponenten mit Hilfe statistischer Methoden

• Nutzung von Betriebs- und Ausfalldaten (z.B. Weibullanalyse)

• Untersuchung komplexer Systeme auf ihre Systemzuverlässigkeit

• Abbildung in einem (Zuverlässigkeits-) Modell mit zwei Eingangsgrößen:

  • Ausfallraten der Systemkomponenten

    • im Rahmen einer Weibullanalyse zu ermitteltn

    • Für manche Komponenten (Bauteile) können die benötigten Daten auch direkt einem Ausfallratekatalog entnommen werden

      • Dort sind für verschiedene Baumuster Referenzwerte und Korrekturfaktoren der Ausfallraten unter unterschiedlichen Belastungssituationen angegeben

  • Systemarchitektur

• Diese Modelle formulieren die mathematischen Zusammenhänge und Verknüpfungen zwischen dem Zuverlässigkeitsverhalten des Systems und seiner Systemkomponenten

• Beispiele:

  • Ausfalleffektanalyse FMEA

  • Fehlerbaumanalyse FTA

    • Berechnung der Unzuverlässigkeit bzw. Nicht verfügbarkeit

  • Zuverlässigkeitsblockdiagramm ZBD

    • Berechnung der Zuverlässigkeit bzw. Verfügbarkeit

• Ausfalleffektanalyse FMEA

• Fehlerbaumanalyse FTA

  • Berechnung der Unzuverlässigkeit bzw. Nicht verfügbarkeit

• Zuverlässigkeitsblockdiagramm ZBD

  • Berechnung der Zuverlässigkeit bzw. Verfügbarkeit

• In der Entwicklungsphase

  • Rückgriff auf Daten ähnlicher Produkte, welche im weiteren Verlauf möglichst durch systemeigene Daten ersetzt werden sollten

• Vor dem Kundeneinsatz

  • Vorserienerprobung

• Während des Kundeneinsatzes

  • Marktforschung

  • Felddatenerfassung

• Wahrscheinlichkeit, dass eine technische Einheit oder ein System unter gegebenen Bedingungen funktionsfähig ist und eingesetzt werden kann

  
  

• Wahrscheinlichkeit, dass an einer Betrachtungseinheit zur Betrachtungszeit keine als maßgeblich geltenden Störungen vorliegen, die unter den vorauszusetzenden Bedingungen die Erfüllung einer Funktion verhindern

• Die Verfügbarkeit berücksichtigt zusätzlich zur Zuverlässigkeit Ausfall- und Reparaturzeiten (Time to Repair - TTR) und setzt Zuverlässigkeit und Ausfälle zueinander in Beziehung.

  
  

• Die Verfügbarkeit berücksichtigt zusätzlich zur Zuverlässigkeit Ausfall- und Reparaturzeiten

• Setzt Zuverlässigkeit und Ausfälle zueinander in Beziehung

• Verfügbarkeit = (Gesamtzeit - Gesamtausfallzeit) / Gesamtzeit

• Unter der Annahme, dass im Betrachtungszeitraum die Anzahl der Betriebsdauern und die Anzahl der Ausfälle identisch (und > 1) sind, lässt sich die Verfügbarkeit auch aus MTBF und MTTR berechnen

  • Verfügbarkeit = MTBF / (MTBF + MTTR)

• Kennzahl für das Instandhaltungsvermögen und die Instandhaltbarkeit eines Produkts

• Sie gibt an wie lange die Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit des Produkts dauert.

• MTTR wird genau wie MTBF als Mittelwert der einzelnen Reparaturdauern TBF (time between failure), entweder auf Grundlage eines oder mehrerer baugleicher Systeme gebildet

• MTTR = Summe[ t(i+1) - t(i) ] / 2

• MTTR = Summe[ t(i+1) - t(i) ] / 2

• Im Beispiel der Folie gilt: MTTR = [(t2 – t1)+(t4 – t3)] / 2.

• Bei reparierbaren Systemen von Interesse

• MTTR = Summe[ t(i+1) - t(i) ] / 2

• Im Beispiel der Folie gilt: MTTR = [(t2 – t1)+(t4 – t3)] / 2.

• Berechnung der Verfügbarkeit ist vertraglich zwischen Hersteller und Betreiber geregelt

• Es können unterschiedliche Übereinkünfte getroffen werden, zu welchen Zeiten die Ausfälle sich verfügbarkeitsmindernd auswirken

  • berechnete Verfügbarkeit hängt davon ab, welche Ausfallzeiten als Verfügbarkeitsmindernd gelten und welche als verfügbarkeitsneutral

  • Bespw. => Ausfälle während der Bereitschaft

    • (1) Umfasst die Einsatzzeit (Zeit, in der Ausfälle verfügbarkeitsmindernd wirken) die Bereitschaft => verfügbarkeitsmindernd

    • (2) Betrieb nicht behindernbehindern => verfügbarkeitsneutral

    • Bei (1) ergibt sich eine längere Ausfallzeit => geringere Verfügbarkeit

• Folge => Verfügbarkeit ist somit keine Systemkonstante, sondern abhängig von vereinbarten Berechnungsgrundlagen

  • Unterschiedliche Vereinbarungen über den berücksichtigten Zeitverlust lassen unterschiedliche Verantwortlichkeiten für Ausfälle erkennen

  • Es sind vier Verfügbarkeitsebenen definiert

Verfügbarkeit ist keine Systemkonstante, sondern abhängig von vereinbarten Berechnungsgrundlagen (vertraglich zwischen Hersteller und Betreiber geregelt)

• Es können unterschiedliche Übereinkünfte getroffen werden, zu welchen Zeiten die Ausfälle sich verfügbarkeitsmindernd auswirken

  • berechnete Verfügbarkeit hängt davon ab, welche Ausfallzeiten als Verfügbarkeitsmindernd gelten und welche als verfügbarkeitsneutral

  • Bespw. => Ausfälle während der Bereitschaft

    • (1) Umfasst die Einsatzzeit (Zeit, in der Ausfälle verfügbarkeitsmindernd wirken) die Bereitschaft => verfügbarkeitsmindernd

    • (2) Betrieb nicht behindernbehindern => verfügbarkeitsneutral

    • Bei (1) ergibt sich eine längere Ausfallzeit => geringere Verfügbarkeit

• Unterschiedliche Vereinbarungen über den berücksichtigten Zeitverlust lassen unterschiedliche Verantwortlichkeiten für Ausfälle erkennen

  • Es sind vier Verfügbarkeitsebenen definiert

• Theoretische (innere)

• Technische (eingeprägte)

• Operationelle (systembedingte)

• Praktische (gesamte)

Analyse von Maschinen zeigt, dass meist erhebliches Potential zur Verfügbarkeitserhöhung besteht. Stark verkettete Anlagen in Serienschaltung erreichen oft nur niedrige Gesamtverfügbarkeiten

• Aufgabe => Erhöhung der MTBF und einer Verringerung der MTTR

• Hierfür sind gerade auch organisatorische, logistische und administrative Einflussgrößen der MTTR zu berücksichtigen

• Verfügbarkeitserhöhung und -sicherung durch

  • Zuverlässigkeit

    • Ziel => Erhöhung der MTBF

  • Instandhaltbarkeit

    • Ziel => Reduktion der MTTR

  • Instandhaltungsvermögen

    • Ziel => Reduktion der MTTR

• Verfügbarkeitserhöhung und -sicherung durch

  • Zuverlässigkeit

    • Ziel => Erhöhung der MTBF

  • Instandhaltbarkeit

    • Ziel => Reduktion der MTTR

  • Instandhaltungsvermögen

    • Ziel => Reduktion der MTTR

• Ziel => Erhöhung der MTBF

  • Geeignete Einsatz -und UmweltUmwelt-bedingungen

  • Redundante Systemstruktur

  • Hohe Bauteilqualität

  • Vorbeugende Instandhaltungsmaßnahmen

  • Zuverlässigkeitsplanung in der Entwurfsphase

    • Lebensdauerversuche

    • Berechnungen

    • Analysen (FMEA, FTA, Checklisten, etc.)

• Ziel => Reduktion der MTTR

  • Instandhaltungsgerechte Gestaltung

    • Zugänglichkeit

    • Prüfbarkeit

    • Überwachbarkeit

    • Austauschbarkeit

    • Standardisierung

    • Justierbarkeit und Kalibrierbarkeit

    • Sicherheit des Instandhalters

    • Lagerfähigkeit

• Aussagefähige Dokumentation

• Ziel => Reduktion der MTTR

  • Ersatzteilbevorratung

  • Ausrüstung und Hilfsmittel

  • Personalkapazität, Qualifikation, Erfahrung

  • Reaktionszeit der Instandhaltung (Dienst , Bereitschaft

  • Infrastruktur (Fahrt-, Transportzeit)

  • Informationsfluss

  • Unterstützung durch Hersteller oder Dienstleister

• Gesamtheit der Maßnahmen zur Bewahrung und Wiederherstellung des jeweils angestrebten Sollzustandes sowie der Feststellung und Beurteilung des Ist Zustandes von technischen Mitteln eines Systems

• Alle technischen Anlagen und Einrichtungen unterliegen zufallsbedingten Einflüssen und Abnutzungserscheinungen

• Folge => Sie müssem systematisch instandgehalten werden

• Bedeutung der Instandhaltung und des Kundenservice (Instandhaltungleitungs als After-Service) steigt aufgrund

  • immer komplexerer technischer Anlagen

  • Höherer Anforderungen an die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit

• Ziel von Unternehmen => Mit moderner und leistungsorientierter Instandhaltung zum Erfolg des Unternehmens beizutragen und die Wettbewerbsfähigkeit langfristig sicherzustellen

  
  

• beschreibt die Eigenschaft eines Produkts bezüglich dessen Eignung für die Instandhaltung

• Die Instandhaltbarkeit ist damit eine Produkteigenschaft

• beschreibt die Fähigkeit einer Instandhaltungsorganisation bezüglich der erforderlichen Instandhaltungstätigkeiten

• Das Instandhaltungsvermögen ist damit eine Eigenschaft der Instandhaltungsorganisation

  • z .B. des Kundenservice => Eigenschaft des Service

• Inspektion

  • Ist-Zustand feststellen und beurteilen

• Wartung

  • Soll-Zustand bewahren

• Instandsetzung

  • Soll-Zustand wiederherstellen

• Schwachstellenbeseitigung

  • Soll-Zustand erhöhen

  • Abbau des Ist-Zustandes verringern

• Aufgabe / Ziel

  • Ist-Zustand feststellen und beurteilen

  • Bestimmung der Ursache der Abnutzung

  • Ableiten der notwendigen Konsequenzen für eine künftige Nutzung

    • Bspw. Inspektionspläne

• Tätigkeiten

  • messen

  • fühlen

  • auswerten

  • vergleichen

• Aufgabe / Ziel

  • Soll-Zustand bewahren

• Tätigkeiten

  • schmieren

  • ergänzen

  • nachstellen

  • reinigen

• Aufgabe / Ziel

  • Soll-Zustand wiederherstellen

• Dazu werden Anlagen repariert / ausgetauscht

• Ausfgabe / Ziel

  • Soll-Zustand erhöhen

  • Abbau des Ist-Zustandes verringern

• Dazu werden Anlagen technisch verbessert / verändert

• Vorrat der möglichen Funktionserfüllungen unter festgelegten Bedingungen, der einer Betrachtungseinheit aufgrund der Herstellung, Instandsetzung oder Schwachstellenbeseitigung innewohnt

• Z3 > Z0 , wenn die Instandsetzung eine Verbesserung beinhaltet

• z.B. bessere Materialpaarung, Änderung der Schmiernuten

• Reaktiv vs. präventiv

  • Ausfallstrategie => Ausfallbedingte Instandhaltung

  • Präventivstrategie => Vorbeugende Instandhaltung

    • zeitabhängig

    • beanspruchungsabhängig

• Zustandsorientiert vs. prädiktiv

  • Inspektionsstrategie => Zustandsabhängige Instandhaltung

  • Prädiktionsstrategie => Vorausschauende Instandhaltung

• Ausfallstrategie => Ausfallbedingte Instandhaltung

  • Auch Feuerwehrstrategie genannt

• Instandsetzung nach Funktionsbeeinträchtigung bzw. -unterbrechung.

  • Es muss erst ein Ausfall vorliegen, bevor Instandsetzungsmaßnahmen ergriffen werden

• Anwendung

  • Wenn Ausfälle vergleichsweise unbedeutend sind

    • bspw. bei hohen Ersatzteilbeständen, redundanten Systemen oder wenn die Maschinen wenig genutzt werden

  • Sinnvoll für Einheiten sinnvoll, deren bedingte Überlebenswahrscheinlichkeit über die Zeit nicht abnimmt

• Wenn Ausfälle vergleichsweise unbedeutend sind,

  • bei hohen Ersatzteilbeständen

  • redundanten Systemen

  • wenn die Maschinen wenig genutzt werden

• Sinnvoll für Einheiten sinnvoll, deren bedingte Überlebenswahrscheinlichkeit über die Zeit nicht abnimmt

• Volle Ausnutzung des Abnutzungsvorrates

• Geringer Personalaufwand

• Hohe Ausfallfolgekosten

• Hohe Instandhaltungskosten

• Personalkapazitätsspitzen

• Präventivstrategie => Vorbeugende Instandhaltung

• Instandsetzung nach vorausberechneten oder geschätzten Zeitintervallen oder Beanspruchung

  • unabhängig von der tatsächlichen Abnutzung

• Wird unterschieden in

  • zeitabhängig => meist bei Produktionsanlagen

  • beanspruchungsabhänig

• Anwendung

  • Gesetzliche Vorschriften schrieben die vorbeugende Instandhaltung für sicherheitsrelevante Einheiten vor

  • Sie ist insbesondere für Komponenten mit deterministischer Abnutzung sinnvoll (bspw. Bremsflüssigkeit)

• Gesetzliche Vorschriften schrieben die vorbeugende Instandhaltung für sicherheitsrelevante Einheiten vor

• Sie ist insbesondere für Komponenten mit deterministischer Abnutzung sinnvoll (bspw. Bremsflüssigkeit)

• Instandhaltungsmaßnahmen im Vorfeld planbar

• Sicherstellung einer gewissen Anlagenverfügbarkeit

• Senkung der Produktionsausfallkosten

• Unvollständige Nutzung des Abnutzungsvorrates

• Hohe Kosten durch häufigen Teileaustausch

• Keine Daten über das Ausfallverhalten

• Inspektionsstrategie => Zustandsabhängige Instandhaltung

• Instandsetzung nach Funktionsbeeinträchtigung bzw. -unterbrechung

• Der minimale Abnutzungsvorrat wird zu Beginn definiert

• Ziel => Anhand der Zustände der Produktionsanlagen die als notwendig erkannten Instandhaltungsmaßnahmen zeit-, qualitäts-und kostenoptimal zu planen und durchzuführen

• Ziel => Anhand der Zustände der Produktionsanlagen die als notwendig erkannten Instandhaltungsmaßnahmen zeit-, qualitäts-und kostenoptimal zu planen und durchzuführen

• Hohe Planbarkeit

• Optimale Nutzung des Abnutzungsvorrates

• Hohe Anlagenverfügbarkeit

• Höherer Aufwand für Inspektion, Planung, Steuerung

• Höhere Qualifikation erforderlich

• Prädiktionsstrategie => Vorausschauende Instandhaltung

• Zustandsorientierte Instandhaltung, die mit Hilfe eines prädiktiven Modells den Abnutzungsgrad vorhersagt

  • Basiert auf Zustandsüberwachung der Inspektionsstrategie

  • Darauf aufbauend werden anhand der erfassten Daten Analysen durchgeführt, um auf bekannte Eigenschaften zu schließen, sowie zusätzlich Parameter zu bestimmen

  • Anhand von Vergangenheitsdaten und einem Prädiktionsmodell wird so versucht, den Verlauf des Abnutzungsgrad so gut wie möglich vorherzusagen

• Der minimale Abnutzungsvorrat wird zu Beginn definiert.

• Durch moderne Anlagen- und Messtechnik und technische Diagnose ist es möglich, den Zustand einer Anlage präzise zu erfassen, zu beschreiben und zu bewerten

• Sie ist besonders dort von Nutzen, wo die Abnutzung messbar ist

• Vermeidung ungeplanter Stillstände

• Detektion verdeckter Störungen

• Planbarkeit der Instandsetzung

• Durch die zustandsabhängige Instandhaltung kann der Abnutzungsvorrat einer Einheit weitestgehend ausgeschöpft werden, ohne erhöhte Ausfallrisiken in Kauf nehmen zu müssen

• Erhöhter Kostenaufwand

• Große zu verarbeitende Datenmenge

• Prädiktionsmodellerstellung sehr aufwendig

• Gesamtanlageneffektivität

• Verluste durch Anlagenausfälle (bspw. durch Störung)

• Rüst- und Einrichtverluste

• Verluste durch Leerlauf und Kurzstillstände / Stopp

• Verluste durch verringerte Taktgeschwindigkeit

• Qualitätsverluste (Ausschuss / Nacharbeit) durch Prozessfehler

• Verluste durch Anlaufschwierigkeiten => Reduzierte Ausbringungsmenge

• Betriebszeit = verfügbare Zeit - Verluste durch Ausfallzeiten

  • Verluste durch Ausfallzeiten setzt sich zusammen aus:

    • (1) Anlagenausfall durch Störungen

    • (2) Rüsten und Einstellen

• Relevante Kennzahl => Verfügbarkeit

  • Verfügbarkeit = (verfügbare Zeit - Ausfallzeit) / verfügbare Zeit

• Relevante Kennzahl => Verfügbarkeit

  • Verfügbarkeit = (verfügbare Zeit - Ausfallzeit) / verfügbare Zeit

• Relevante Kennzahl => Verfügbarkeit

  • Verfügbarkeit = (verfügbare Zeit - Ausfallzeit) / verfügbare Zeit

• Netto-Betriebszeit = Betriebszeit - Geschwindigkeitsverluste

  • Geschwindigkeitsverluste setzt sich zusammen aus:

    • (3) Leerlauf und kleiner Stopps

    • (4) verringerte Taktgeschwindigkeit

• relevante Kennzahl => Leistungsgrad

  • Leistungsgrad = (geplante Täktzeit x Output) / (Betriebszeit)

• relevante Kennzahl => Leistungsgrad

  • Leistungsgrad = (geplante Täktzeit x Output) / (Betriebszeit)

• Leistungsgrad = (geplante Täktzeit x Output) / (Betriebszeit)

• Wertschöpfende Betriebszeit = Netto-Betriebszeit - Verluste durch Fehler

  • Verluste durch Fehler setzt sich zusammen aus:

    • (5) Ausschuss, Nacharbeit durch Prozessfehler

    • (6) reduzierte Ausbringungsmenge durch Prozessfehler

• relevante Kennzahl => Qualitätsrate

  • Qualitätsrate = (Output - Auschussmenge) / Output

• relevante Kennzahl => Qualitätsrate

  • Qualitätsrate = (Output - Auschussmenge) / Output

• Qualitätsrate = (Output - Auschussmenge) / Output

• Verfügbare Zeit

  • (+) Verluste durch Ausfallzeiten (= Anlagenausfall + Rüsten und EInstellen)

  • (=) Betriebszeit

    • (+) Geschwindigkeitsverluste (= Leerlauf und kleiner Stopps + verringerte Taktgeschwindigkeit)

    • Netto-Betriebszeit

      • Verluste durch Fehler (= Ausschuss, Nacharbeit durch Prozessfehler + reduzierte Ausbringungsmenge durch Prozessfehler)

      • Wertschöpfende Betriebszeit

• OEE = Verfügbarkeit x Leistungsgrad x Qualitätsrate

• Definiert wie die Zuverlässigkeit, jedoch bezüglich sicherheitsgefährdender Ausfälle

• Kennzahl => MTBSF ( mean time between safety failures)

• Kennzahl => MTBSF ( mean time between safety failures)

• Berücksichtigt zusätzlich zur Sicherheit das Ausmaß von sicherheitsgefährdenden Ausfällen und gewichtet nach der Akzeptanz dieser Ausfälle

• Einflussfaktoren von Zuverlässigkeit und Sicherheit (bzw. Risiko) sind identisch

• Zuverlässigkeits- und Sicherheitsanforderungen können konkurrieren

• System, das bei Störungen prioritär einen sicheren Abschaltzustand einnimmt (fail safe Verhalten) => ist sicher aber unzuverlässig

• Beispiele:

  • Fahrsperren bei offenen Zugtüren

  • Reaktorschnellabschaltung bei Ausfall einer Überwachungsfunktion

  • Abschalten defekter Ampelanlagen

• Es ist anzunehmen, dass eine hohe Fluktuation unter den HiWis vorhanden ist, sodass auf wenig Erfahrung zurückgegriffen werden kann

• Das Instandhaltungsvermögen könnte bspw. verbessert werden, indem festangestellte Mitarbeiter für die Instandhaltung verantwortlich gemacht werden

• Es ist anzunehmen, dass eine hohe Fluktuation unter den HiWis vorhanden ist, sodass auf wenig Erfahrung zurückgegriffen werden kann

• Das Instandhaltungsvermögen könnte bspw. verbessert werden, indem festangestellte Mitarbeiter für die Instandhaltung verantwortlich gemacht werden