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Die ÖVIA

Wissenschaftlich fundiert, praxisorientiert & unabhängig

Beiträge zum ÖVIA Tagungsband 2016

Smart Factory bedarf Smart Maintenance

  • Philipp GEISSLER
    BSc, Wissenschaftlicher Mitarbeiter
  • Tanja NEMETH
    Dipl.-Ing., Wissenschaftliche Mitarbeiterin
  • Wilfried SIHN
    Univ.-Prof. Prof.eh. Dr.-Ing. Dr.h.c., Institutsvorstand
  • alle Technische Universität Wien

Durch das zunehmende kundenseitige Verlangen nach maßgeschneiderten und individualisierten Lösungen wird die Produktion der Zukunft vor neue Herausforderungen gestellt. Neben der Notwendigkeit, die Produktionsprozesse intelligent, vernetzt und flexibel zu gestalten, wird es auch eine dem gleichen Vorbild folgende Instandhaltungsstrategie benötigen, bei der Daten aus unterschiedlichsten Bereichen verwendet werden, um instandhaltungsrelevante Informationsflüsse zusammenzuführen und somit eine Basis für die effiziente Analyse zur Planung und Durchführung von Instandhaltungstätigkeiten zu schaffen. Hierfür ist es essentiell, ein Bewusstsein zu konstituieren, die Bereiche Produktionsplanung und -steuerung, Qualitätsmanagement und Instandhaltung nicht als voneinander unabhängig agierende Systeme zu verstehen, sondern dass es vielmehr ein bereichsübergreifendes Zusammenspiel dieser Grundelemente brauchen wird.

Lean Smart Maintenance

  • Hubert BIEDERMANN
    o.Univ.-Prof. Dr.mont., Departmentleiter WBW, Montanuniversität Leoben, Präsident der ÖVIA

Neben den technologischen Herausforderungen bergen die unter dem Schlagwort Industrie 4.0 zusammengefassten Entwicklungen ökonomische, wertschöpfende Potenziale die durch innovative Geschäftsmodelle zu realisieren sind. Das hier vorgestellte Inhaltsmodell zeigt die wesentlichen Bausteine mit ihrer inhaltlichen Ausgestaltung und deren Wechselbezeichnungen zum Konzept „Lean Smart Maintenance“ auf.

Flexible Fertigungssysteme der Generation Industrie 4.0

  • Jochen DEUSE
    Univ.-Prof. Dr., Leiter des Instituts für Produktionssysteme, Technische Universität Dortmund
  • Ferdinand KLENNER
    Dipl.-Ing., Wissenschaftlicher Mitarbeiter, BMW Group
  • David  LENZE
    Wissenschaftlicher Mitarbeiter
  • Tilman FRIEDRICH
    Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Die moderne Großserienproduktion muss produktiv, flexibel und wandlungsfähig sein. Im Umfeld der Industrie 4.0 stellen Flexible Fertigungssysteme hierfür einen Lösungsansatz dar. Aufgrund des hohen Automationsgrades und der ungerichteten Verkettung flexibler Bearbeitungsstationen bilden diese Systeme die konzeptionelle Grundlage einer hoch flexiblen und zugleich produktiven Großserienproduktion. In der Praxis erschweren jedoch die mit der Flexibilisierung einhergehende Komplexität und Intransparenz das Erreichen eines effizienten Betriebszustandes. Daher müssen Methoden entwickelt werden, die sowohl den Betreiber wie auch den Instandhalter in der Entscheidungsfindung unterstützen und die Effizienz beim Lösen von Problemen mit begrenzten Ressourcen erhöhen.

Szenarien für die Anwendung von Additive Manufacturing in der Instandhaltung

  • Jens POTTEBAUM
    Dr.-Ing., Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Universität Paderborn
  • Iris GRÄßLER
    Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Additive Manufacturing (AM) bezeichnet eine Gruppe von Fertigungstechnologien, die repräsentativ für zukünftige, digitale und vernetzte Produktion im Sinne von Industrie 4.0 ist und Potenzial zur Veränderung bestehender Prozesse und Wertschöpfungsketten besitzt. In der Instandhaltung wird die Produktion von Ersatzteilen und die Reparatur von beschädigten Bauteilen mittels AM möglich. Dies kann zur Verlagerung von Fähigkeiten zwischen Standorten und Unternehmen führen. Mittels Szenariotechnik werden Szenarien erarbeitet, die unterschiedliche Formen der Integration in bestehende oder die Definition neuer Prozesse beschreiben. Diese werden am Beispiel der Luftfahrtbranche diskutiert.

Instandhaltungsoptimierung mittels Lean Smart Maintenance

  • Alfred KINZ
    Dipl.-Ing., Wissenschaftlicher Mitarbeiter
  • Robert BERNERSTÄTTER
    Dipl.-Ing., Wissenschaftlicher Mitarbeiter
  • Beide Lehrstuhl Wirtschafts- und Betriebswissenschaften, Montanuniversität Leoben

Stetige Prozessoptimierung unter Effektivitäts- und Effizienzaspekten zum Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit erfordert eine konsequente Weiterentwicklung in allen Bereichen eines Unternehmens. In der Instandhaltung wird dies durch den Lean Smart Maintenance Ansatz unterstützt, dessen Einführung anhand eines Prozessmodells, aufgeteilt in einen Lean und einen Smart Pfad, erfolgt. Eine Risikobewertung und -clusterung liefert den Input für die weiteren Prozessschritte und unterstützt sowohl den Lean als auch den Smart Pfad. Als stark datengetriebener Prozess, speziell im Smart Pfad, spielt die Eignung der Daten hinsichtlich automatischer Analyseverfahren eine wesentliche Rolle. Mittels vertiefender Kosten- und Risikoanalysen werden im Lean Pfad Verbesserungspotenziale zur Instandhaltungsoptimierung aufgezeigt und nach Kosten-Nutzen-Aspekten umgesetzt.

Personalorganisation in der Instandhaltung

  • Gert ZÜLCH
    Prof. Dr., Institutsleiter im Ruhestand, Karlsruher Institut für Technologie
  • Thorsten VOLLSTEDT
    Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Die Instandhaltung wirft besondere Fragen in Bezug auf die Personalstruktur und die Aufbauorganisation auf. Bezüglich der Personalstruktur ist zu klären, welche Qualifikation und Anzahl Mitarbeiter für einen bestimmten Fertigungsbereich benötigt werden und welche Qualifizierungsmaßnahmen vorzunehmen sind. Über allgemein gültige Richtlinien hinaus sind insbesondere in letzter Zeit spezielle Empfehlungen für Instandhaltungstätigkeiten im Bereich erneuerbarer Energien erschienen. Bezüglich der Aufbauorganisation ist ein Kompromiss zu finden zwischen der Einbeziehung von Fertigungsmitarbeitern in Instandhaltungsfunktionen und einer eher zentralen Organisationsform in spezialisierten Instandhaltungsabteilungen. Wie am Beispiel einer Umformfertigung gezeigt wird, kann die Simulation im Hinblick auf beide Fragestellungen eine wertvolle Unterstützung leisten.

Wandel der Instandhaltungsorganisation unter den Einflüssen von Industrie 4.0

  • Wilhelm HODAPP
    Dipl.-Ing., Lehrbeauftragter für Instandhaltung, Duale Hochschule Baden-Württemberg

Viele Probleme, mit denen sich heutige Instandhaltungsbereiche in ihrer Aufbau- und Ablauf-Organisation herumschlagen, werden mit den technischen Möglichkeiten von Industrie 4.0 nicht zwangsläufig gelöst, sondern eher noch verstärkt, wenn nicht bereits jetzt die Basis für Veränderungen geschaffen wird. Dabei werden die Mitarbeiter und ihre Verhaltensweisen weiterhin eine zentrale Rolle spielen, wenn es um das Gelingen oder Scheitern von Projekten in der Verknüpfung zu den Herausforderungen von Industrie 4.0 geht[1]. Deshalb ist ein systematischer Veränderungs- und Lernprozess gefordert, bei dem auch Aspekte der Demografie zu berücksichtigen sind. Eine entscheidende Rolle spielen dabei die Führungskräfte, die den hochspezialisierten Instandhaltungsmitarbeitern notwendige Gestaltungsspielräume bieten müssen, ohne dass die Zielrichtung aus den Augen verloren geht. [1] Vgl. Güntner, G.; et al. (2015), S. 9

Warum Komponenten versagen

  • Bruno BUCHMAYR
    o. Univ.-Prof. Dr., Leiter Lehrstuhl für Umformtechnik, Montanuniversität Leoben

Für die Instandhaltung ist ein Basiswissen über Schadensarten und deren sichere Erkennung, Bewertung und Vorbeugung essentiell. Je nach Beanspruchung, Werkstoffzustand und Umgebungsbedingungen kann die Tragfähigkeit einer Komponente überschritten werden und folgenschwere Gesamtschäden auftreten. Es werden daher typische Schadensursachen, die auf Produktfehler oder Betriebsfehler beruhen, mit industriellen Beispielen dargestellt. Zur Risikominimierung gehört aber auch die Auslegung in Richtung Schadenstoleranz, wobei für druckführende Systeme insbesondere das Leck-vor-Bruch-Kriterium eine große Bedeutung hat. Ebenso werden Beispiele aufgezeigt, wie Ermüdung, hohe Temperaturen, korrosive Medien oder Verschleiß zu vorzeitigen Bauteil- bzw. Maschinenausfällen führen. Neben werkstoffbedingten Fehlern werden auch fertigungsbedingte Schädigungen beleuchtet. Daraus wird auch klar, dass es Sinn macht, wenn Instandhaltungsexperten mit Fachleuten aus dem Bereich Werkstoffkunde bzw. Fertigungstechnik intensiv zusammenarbeiten.

Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit & Instandhaltungskonzepte von Meeresströmungsmaschinen

  • Rudolf BAUERNHOFER
    Dipl.-Ing., MBA, Managing Director, Andritz Hydro Hammerfest (UK) Ltd.

Etwa 70% unseres Planeten ist mit Wasser bedeckt, doch nur 3% davon ist Süßwasser. Der weit größere Salzwasseranteil von 97% birgt ein enormes Potential an nachhaltiger, sauberer Energie. Nach hundert Jahren der Erschließung von Süßwasserressourcen wie Flüssen und Seen von den Bergen bis in ihre Deltas beginnt die Menschheit damit, Energie direkt aus dem Ozean zu erzeugen. Unter den zahlreichen technischen Ansätzen gilt heute die Gezeitenkraft mit einem geschätzten weltweiten Potential von 150 TWh als eine der vielversprechendsten zusätzlichen Quellen für die zukünftige Energieversorgung.

Roadmap Industrie 4.0

  • Robert SCHWEIGER
    Dr., IT-Management, voestalpine Metal Engineering GmbH & Co KG

Industrie 4.0 ist ein vielbeschriebenes und ein vieldiskutiertes Themenfeld. Vielfältig sind die Studien und Erkenntnisse zu Industrie 4.0. In diesem Beitrag soll ein gesamtheitlicher – möglicher – Ansatz dargestellt werden.

Instandhaltung 4.0

  • Michael LEX
    Dipl.-Ing., Senior-Consultant IPS-Systeme, GiS Gesellschaft für integrierte Systemplanung mbH

Proaktive Instandhaltungsstrategien gewinnen in der heutigen Zeit immer mehr an Bedeutung bei der Optimierung des Asset Lifecycle. Der Schwerpunkt der Instandhaltungstätigkeiten wird sich im Rahmen von Instandhaltung 4.0 verstärkt in Richtung der Vermeidung von Ausfällen und die Sicherstellung der Funktionsfähigkeit entwickeln. Für den Bereich der proaktiven Instandhaltung ist die Digitalisierung in Form von Maschinensensorik, mobilen Endgeräten, Auswertungs- und Verarbeitungssoftware weiter auszubauen. Es müssen aber auch die Akteure dieser Entwicklung folgen und in der Lage sein, die Informationen zu verarbeiten und die richtigen Schlussfolgerungen hinsichtlich der zu treffenden Maßnahmen zu ziehen. Von einer großflächigen Einführung (Big Bang) ist hierbei abzuraten. Durch ein punktuelles Vorgehen in Form von Pilotprojekten unterschiedlicher Ausrichtung verbunden mit klarer Zielkontrolle (Kosten, Maschinenverfügbarkeit, etc.) wird die Grundlage für einen sinnvollen breitflächigen Rollout geschaffen.

Sicherheit von IT-Systemen in der Industrie

  • Thomas HEMKER
    Security Strategist, Symantec (Deutschland) GmbH

Das industrielle Internet, als Teil des Internets der Dinge oder Internet of Things (IoT) ist bereits heute Realität. Beispiele sind vernetzte Autos, Roboter in der Produktion, intelligente medizinische Geräte, intelligente Stromnetze und zahllose Steuerungssysteme 
in der Industrie. Leider bringt das Wachstum im Bereich vernetzte Geräte auch neue Sicherheitsrisiken mit sich. Bedrohungen entwickeln sich schnell und gezielt gegen dieses umfangreiche und verletzliche Umfeld. Gravierende Risiken reichen von Körperverletzungen bei Menschen über lange Ausfallzeiten bis hin zu Schäden an Geräten wie Pipelines, Hochöfen und Stromerzeugungsanlagen. Verschiedene solcher Einrichtungen und IoT-Systeme wurden bereits angegriffen und beschädigt. Sicherheit muss daher immer ein entscheidender Faktor bei der Planung oder beim Betrieb von IoT-Geräten oder -Systemen sein, insbesondere für Industrieanwendungen. Dieser Beitrag beschreibt anhand einer, von der Firma Symantec ausgearbeiteten, Referenzarchitektur verschiedene Maßnahmen zum Schutz industrieller IT-Systeme.

Smarte Instandhaltung und Service

  • Markus SCHRIEBL
    Ing., Geschäftsführer, TAGnology RFID GmbH
  • Andreas MÜNDLER
    Dipl.-Ing. Dr. mont., Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Lehrstuhl WBW, Montanuniversität Leoben

Hochwertige technische Innovationen und die konsequente Umsetzung des Industrie 4.0 Gedankens prägen das wirtschaftliche Erscheinungsbild eines erfolgreichen Unternehmens. Ein industrieller Wandel kann nicht nur in den Bereichen Forschung und Entwicklung gesehen werden, sondern auch in der Steuerung einer komplexen Produktionsstruktur im operativen Alltag. Ziel der mobilen Instandhaltung ist es, eine übergreifende Vernetzung mit allen zur Verfügung stehenden Daten aus dem Produktions- und Logistikumfeld zu vereinen, um diese Daten für Entscheidungsprozesse transparent zu gestalten und sie dem Benutzer zugänglich zu machen. Die Vernetzung der verschiedenen Komponenten ist für die Industrie 4.0 essentiell und verlangt ein gutes Zusammenspiel zwischen Sensorik, Erfassungs- und Identifikationstechnik, sowie eine klare Übersicht interner und externer Prozesse.

Smart Guide

  • Andreas MÜNDLER
    Dipl.-Ing. Dr. mont., Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Lehrstuhl WBW, Montanuniversität Leoben

Die wesentlichen Kostenverursacher in der Instandhaltung sind Mensch und Technik (Ersatzteile, Werkzeug, Diagnoseequipment). Bisherige Ansätze zur Reduzierung der Produktionsausfälle bedingt durch Störung sowie die Senkung der Instandhaltungskosten haben sich im Wesentlichen auf zwei Einflussfaktoren konzentriert, der Verbesserung von störanfälligen Anlagenteilen und der Effizienzsteigerung bei produktiven Tätigkeiten der Instandhaltungsmitarbeiter. Beide Tätigkeitsfelder sind auf hohem Niveau ausgereizt. Der Kostendruck für die Wirtschaft und damit auch für die Instandhaltung ist in den letzten Jahren stetig gestiegen und wird auch weiter anhalten. Die Motivation für Industrieunternehmen besteht darin diesem Kostendruck entgegen zu wirken und effiziente Lösungen zu finden, um die Resilienz ihres Wertschöpfungsnetzwerkes wesentlich zu erhöhen sowie permanent und maßgeblich die Kosten der Instandhaltung zu reduzieren.

 

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