Die Modellanlage für Ausbildungs- und Simulationszwecke soll helfen, den Qualifikationsherausforderungen der modernen Instandhaltung zu begegnen.

Die Modellanlage für Ausbildungs- und Simulationszwecke soll helfen, den Qualifikationsherausforderungen der modernen Instandhaltung zu begegnen. - Bild: Markus L. v. Schwerin

| von Prof. Dr.-Ing. Markus L. von Schwerin, Hochschule München

Während des Lebenszyklus einer Anlage sorgen technische und administrative Tätigkeiten zur Erhaltung des funktionsfähigen Zustandes oder zur Rückführung in diesen. Auf diese Weise erfüllt das technische System kontinuierlich die geforderte Funktion. So beschreibt die DIN 31051 global die Aufgaben der Instandhaltung.

Längst hat die Welle der Anforderungen für den Wandel in das Zeitalter von Industrie 4.0 nicht nur große Konzerne, sondern auch KMU, also kleine und mittelständische Unternehmen, erreicht. Der Wert von Daten spielt dabei eine immer größere Bedeutung. Auch im Bereich Produktion, und damit verbunden in der Instandhaltung, nimmt dieser Wert der Daten kontinuierlich zu.

So sind als wesentliche Aspekte von Industrie 4.0 unter anderem kürze Rüstzeiten von Maschinen und eine bessere Auslastung der Produktionsanlagen, vorausschauende Wartung sowie Qualitätssteigerung in Prozessen und Produkten durch Fehlerreduktion genannt. Insbesondere der letzte Punkt zeigt, dass die Kompetenz und Qualifizierung der Fachkräfte bei der Planung von Industrie 4.0 immer wichtiger wird

Nicht nur der Fachkräftemangel, verstärkt durch den demografischen Wandel, führt die Unternehmen zu neuen, innovativen Strategien, um diese Wissenslücke nachhaltig zu schließen. Größeren Konzernen stehen andere Möglichkeiten zur Qualifizierung von Personal zur Verfügung, als dies bei KMU der Fall ist.

So sind kreative Methoden, wie Personal im Bereich der Instandhaltung schnell, flexibel und kostengünstig geschult werden kann, willkommen. Diese Möglichkeit ist auch von Vorteil, wenn global produzierende Unternehmen an unterschiedlichen Standorten dieselbe Qualität mit lokalen Gegebenheiten realisieren müssen. Ein Ansatz, zumindest für den europäischen Vergleich von Qualifikationen, wurde mit dem European Qualification Framework (EQF) geschaffen.

Warum das Modell entwickelt wurde

Das hier beschriebene Projekt berücksichtigt sowohl die Herausforderung, wie moderne Anforderungen an die moderne Qualifizierung in der Instandhaltung vermittelt werden können, als auch die oftmals begrenzten Möglichkeiten einer betriebsspezifisch individuellen Situation, die Weiterbildung oder Qualifizierung in der Instandhaltung betreffend. Beide Aspekte werden im vorliegenden Projekt verfolgt, um effiziente, individuelle Möglichkeiten zur Qualifizierung zu zeigen und als Methoden zur Kosteneinsparung weiterzuentwickeln.

Die nachgewiesene bedeutende Verknüpfung theoretischer Aspekte und ihrer praktischen Anwendung bei der Weiterbildung komplexer Instandhaltungsaspekte wurde berücksichtigt. Denkbar ist zudem, das beschriebene Modell mit realen Prozessdaten zu individualisieren. Die Basis dafür bildet im beschriebenen Projekt eine Miniaturisierung einer Anlage, deren Komponenten, Funktionen und Prozess eine vereinfachte Simulation eines realen Systems erlauben, sei es zur Schulung oder zur Prozessoptimierung. Hierfür wurde in einer ersten Phase ein Versuchsstand auf der Grundlage einer bestehenden Anlage aufgebaut. Er ist auf dem obersten Bild dieses Artikels zu sehen.

Darstellung der Vorgehensweise

Qualifizierungsmodell für die Instandhaltung
Grafik: Markus L. v. Schwerin

Die hier gezeigte Grafik veranschaulicht die einzelnen Prozessschritte. Dabei wurden die Funktionen und Komponenten der realen Anlage (Nummer 1 in der Grafik) analysiert und so weit wie nötig abstrahiert (Nummer 2). Im Anschluss wurde diese generalisierte Anlage als Miniaturmodell abgebildet (3) und die nötigen SPS-Programme sowie Skripte für den Transfer der Prozessdaten an das IPSS-System erstellt (4).

In einer zweiten Phase wurde eine Methodik entwickelt, um die Implementierung neuer Instandhaltungsstrategien zu betrachten. Hierfür wurde eine vorherrschende präventive IH-Strategie an der Modellanlage implementiert und daraus resultierende Prozessdaten aufgezeichnet (6). Analog wurde das Verfahren für die zustandsabhängige IH-Strategie angewandt.

Ein Modell für die Simulation der Abnutzungsvorräte musste dafür entwickelt werden (7). Aus den damit gewonnenen Prozessdaten der beiden Strategien konnten somit Leistungskennzahlen definiert und daraus resultierend eine Wertung über die Effektivität sowie Effizienz der Systeme abgegeben werden (8). Die Auswahl der für die Bewertung nötigen Kennzahlen kann dabei individuell für die jeweils vorhandene Anlage angepasst werden.

Die somit gewonnenen Erkenntnisse können zum einen für eine Anpassung der Steuerung verwendet werden (5) und zum anderen in die Instandhaltungsstrategie und die Wartungsmaßnahmen einfließen (11), um somit den Wartungsaufwand zu verringern (12). Diese auf das Modell angewandten Einsichten können anschließend auf die reale Anlage projiziert werden (13) und der Prozess bei Bedarf erneut gestartet werden.

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Neben dem Vorteil mit geringem Kapitaleinsatz aussagekräftige Tendenzen für die Erfolgsaussichten einer abgeänderten IH-Strategie zu erhalten, bietet diese Methode auch die Möglichkeit, Personal an diesem Modell zu schulen. Da das Modell ebenso verwendet werden kann, um in kurzen Zeitintervallen Instandhaltungspläne auf Praktikabilität zu prüfen, können die Auswirkungen von einzelnen Handlungen, bezogen auf den gesamten Prozessablauf, anschaulich dargestellt und nachvollzogen werden. Damit ist die Möglichkeit gegeben, den Anlangenbediener noch enger mit seinem System vertraut zu machen.

Zusammenfassung des Projekts

Die Verwendung des Modells zeigt Risiken und Chancen bei der Implementierung neuer Instandhaltungsstrategien auf. Die gewonnen Daten können so Auskunft über technische und betriebswirtschaftliche Potenziale geben. Hierbei legt die intelligente Datennutzung den Grundstein, um komplexere Instandhaltungsstrategien zu planen und umzusetzen, wodurch sich Kosten für aus technischer Sicht nicht notwendiger Instandhaltungsarbeiten bei gleichzeitiger Wahrung der Risikobeherrschung einsparen lassen.

Ebenso bietet die Nutzung des Modells die Möglichkeit, Personal mit nur geringem Kapitaleinsatz zu schulen und bezüglich der modernen Tätigkeiten der Instandhaltung stärker vertraut zu machen. Die Erstellung von Szenarien für Übungs- und Trainingszwecke ist somit gegeben und lässt sich auf verschiedene Hierarchieebenen und Arbeitsumfelder anpassen. Die daraus resultierende Darstellung des gesamten Prozesses erlaubt es, in einem national wie international tätigen Umfeld einen homogenen Leistungs- und Qualitätsstandard zu ermitteln und einzuführen

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