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Planen und Einleiten von Instandhaltungsmaßnahmen → A 5.2.6

01. Welche Strategien der Instandhaltung gibt es?

Die Tatsache, dass maschinelle Anlagen einem permanenten Verschleiß unterliegen, begründet die Notwendigkeit der Instandhaltung. Im Mittelpunkt steht die Frage der Instandhaltungsstrategie:

Grundsätzlich möglich ist eine

  • Präventivstrategie (= vorbeugender Austausch von Verschleißteilen) oder

  • eine störungsbedingte Instandsetzung (= Austausch der Teile bei Funktionsuntüchtigkeit).

Die jeweils notwendige Strategie der Instandhaltung ergibt sich aus der Art der Anlagen, ihrem Alter, dem Nutzungsgrad, der betrieblichen Erfahrung usw.

In den meisten Betrieben ist heute eine vorbeugende Instandhaltung üblich, die zu festgelegten Intervallen durchgeführt wird, sich auf eine Wartung und Kontrolle der Funktionsfähigkeit der gesamten Anlage erstreckt und besondere Verschleißteile vorsorglich ersetzt.

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Im Überblick:

Instandhaltungsmethoden (auch: Strategien, Konzepte)
Störungsbedingte InstandhaltungInstandsetzung nach Ausfall (Feuerwehrstrategie):
Eine Instandsetzung nach Ausfall ist meist die ungünstigste Variante, da sofort nach Eintreten der Störung Ausfallzeiten und Kosten entstehen. Der Austausch der Verschleißteile erfolgt immer zu spät. Sollte nur dann angewendet werden, wenn die Funktion der Maschine/Anlage aus der Erfahrung her unkritisch ist.
Vorteile:
  • die Lebensdauer der Bauteile wird vollständig genutzt
  • es entstehen keine Kosten für Kontrollmaßnahmen und Wartung
Nachteile:
  • ungeplante Ausfallzeiten
  • Personaleinsatz und Ausweichen der Produktion nicht planbar
  • Instandsetzung unter Termindruck (Qualitätsproblem)
Zustandsabhängige InstandhaltungEs erfolgt eine vorbeugende Instandhaltungsstrategie, die sich exakt am konkreten Abnutzungsgrad des Instandhaltungsobjekts orientiert. Sie lässt sich mithilfe von Einrichtungen zur Anlagenüberwachung und -diagnose für kritische Stellen durchführen (Anwendung der technischen Diagnostik, Condition Monitoring).
Vorteile:
  • rechtzeitiges Erkennen von Schäden
  • Vermeidung von Kosten durch ungeplante Stillstände
Nachteile:
  • ggf. hohe Kosten der Vorratshaltung
  • ggf. hohe Schulungskosten
Zeitabhängige, periodische InstandhaltungVorbeugende Instandhaltung mit den Varianten:
Präventiver Austausch einzelner Bauteile, wenn sich zum Beispiel Verschleißgeräusche, Ermüdungserscheinungen oder Spielvergrößerungen zeigen.
Vorbeugender Austausch von Bauteilen und Baugruppen basierend auf Erfahrungen, Schadensanalysen oder aufgrund von Herstellervorgaben bzw. gesetzlichen Auflagen u. Ä.; Nachteil: Austausch erfolgt zu früh oder ggf. zu spät.
Vorteile:
  • gezielte Suche nach Fehlern, die sofort behoben werden.
  • Berücksichtigung erkannter Fehler in der Neukonstruktion.
Nachteile:
  • zeitintensiv und hohe Anforderungen an die Instandhaltung
  • ggf. hohe Schulungskosten

02. Wie erfolgt die Planung der Instandhaltung?

Die Planung der Instandhaltung muss sich an den Kostenverläufen orientieren. Sie muss sowohl Schadensfolgekosten durch Abschalten, Stillstand und Wiederanlauf als auch Zusatzkosten durch Verlagerung der Produktion auf andere Anlagen, Überstundenlöhne und andere Zusatzkosten berücksichtigen. Diesen Kosten sind die Vorbeugekosten durch entsprechende Wartung und Inspektion gegenüberzustellen (vgl. 1.2.1/04./07.).

Es müssen ferner die Ausfallursachen analysiert werden (Schwachstellenanalyse); sie müssen sich in einem Ablaufplan niederschlagen: Hier werden die für jede Anlage notwendigen Überwachungszeiten und der Umfang der auszuführenden Tätigkeiten festgelegt. Diese Zeiten müssen mit den Produktionsterminen und der jeweiligen Kapazitätsauslastung abgestimmt sein.

Spezielle Wartungspläne legen den Umfang der einzelnen Maßnahmen je Anlage fest, bestimmen die Termine und gewährleisten damit die notwendige Kontrolle. Parallel zum Ablauf der Instandhaltung müssen das erforderliche Instandhaltungsmaterial, die Personaldisposition der Mitarbeiter der Instandhaltung sowie die Betriebsmittel geplant werden. Die Instandhaltungsplanung ist also eng mit der Betriebsmittelplanung verknüpft. Die nachfolgende Abbildung zeigt die notwendigen Arbeiten im Rahmen der Instandhaltungsplanung:

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03. Wer ist im Betrieb für die Anlagenüberwachung/Instandhaltung zuständig?

Die Anlagenüberwachung kann vom „Technischen Dienst“ verantwortlich übernommen werden (zentrale Organisation der Anlagenüberwachung). Er kann dabei Fremdleistungen heranziehen oder die gesamte Instandhaltung selbst durchführen (Makeor-buy-Überlegung).

Bei dezentraler Organisation der Anlagenüberwachung übernehmen die Mitarbeiter in der Fertigung die erforderlichen Arbeiten. Der Vorteil liegt in der Einbindung/Motivation der unmittelbar Betroffenen und der Chance zur laufenden Weiterqualifizierung.

In der Praxis existiert häufig eine Mischform: Instandsetzung und Inspektion übernimmt der technische Dienst; Wartung und Pflege werden vom Mitarbeiter der Fertigung durchgeführt.

Eine Ausnahme bildet dabei selbstverständlich die Kontrolle, Wartung und ggf. Instandsetzung elektrischer Anlagen wegen des Gefährdungspotenzials und der existierenden Sicherheitsvorschriften; hier ist ausschließlich Fachpersonal einzusetzen.

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04. Welche Maßnahmen sind im Rahmen der Wartung zu planen und durchzuführen?

  • Zur Wiederholung:

    „Wartung umfasst alle Maßnahmen zur Bewahrung des Soll-Zustandes von technischen Mitteln eines Systems“ (vgl. DIN 31051).

  • Maßnahmen der Wartung:

    1. Erstellung der Wartungspläne: zu beachten sind folgende Gesichtspunkte:

      • Umfang der Wartung

      • Einzelmaßnahmen

      • Ablauf

      • Wartungstermine

      • erforderliches Werkzeug

      • erforderliches Material

      • Erfordernisse der Arbeitssicherheit

      • Vorgaben des Herstellers.

    2. Feststellen des Abnutzungsvorrats:

      Im Rahmen der Wartung ist der Abnutzungsvorrat von Verschleißteilen zu erfassen und für zukünftige Wartungsarbeiten vorzumerken (z. B. Abnutzung von Kohlebürsten bei Elektromotoren, Abnutzung keramischer Scheiben bei der Garnführung).

    3. Rückmeldung der durchgeführten Wartung und ggf. Bericht über Erschwernisse bei der Wartungsdurchführung:

      Die Durchführung der Wartung ist zu dokumentieren; ggf. sind Erschwernisse zu melden und geeignete Folgemaßnahmen zu veranlassen (z. B.: ein Verschleißteil lässt sich korrosionsbedingt nur mit höherem Arbeitsaufwand auswechseln; Einrichtungen zur Justierung zeigen eine Materialermüdung, sind nur noch schwierig einzurichten und müssen mittelfristig ersetzt werden).

05. Welche Einzelmaßnahmen der Wartung gibt es?

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Reinigen=Entfernen von Fremd- und Hilfsstoffen
Konservieren=Schutzmaßnahmen gegen Fremdeinflüsse
Schmieren=Schmierstoffe zuführen zur Erhaltung der Gleitfähigkeit und Verminderung der Reibung
Ergänzen=Nachfüllen von Schmierstoffen
Justieren=Beseitigung einer Abweichung mithilfe einer dafür vorgesehenen Vorrichtung (Feststellen der Abweichung nach Art, Größe und Richtung und Einstellen auf den Sollwert)
Auswechseln=Austausch von Kleinteilen und Hilfsstoffen

06. Aufgrund welcher Datenbasis können Wartungsmaßnahmen ausgelöst werden?

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Beispiele für Wartungspläne vgl. im Anhang (S. 120) zu diesem Abschnitt.

07. Welche Maßnahmen sind im Rahmen der Inspektion zu planen und durchzuführen?

  • Zur Wiederholung:

    „Inspektion ist die Einleitung von Maßnahmen zur Feststellung und Beurteilung des Ist-Zustandes von technischen Mitteln eines Systems“ (vgl. DIN 31051).

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    In der Praxis erfolgt die Inspektion der Anlagen durch periodisch regelmäßige Begehung und Überprüfung auf den äußeren Zustand, ihre Funktionsfähigkeit und Arbeitsweise sowie auf allgemeine Verschleißerscheinungen.

  • Maßnahmen der Inspektion:

    1. Inspektionsintervalle planen nach Vorgaben des Herstellers

    2. Ist-Zustand feststellen durch Sichten, Messen, Prüfen:

      (vgl. Kapitel 9., Qualitätsmanagement, z. B. vergleichende/messende Prüfung, Fähigkeitskennwerte)

      • messbare Größen vergleichen

      • kritische Zustände erkennen

      • Ergebnisse der Betriebsdatenerfassung (BDE) auswerten

      • Betriebsüberwachungsgeräte einsetzen und nutzen (Sensoren)

      • Qualitätsregelkarten auswerten

      • Fähigkeitskennwerte ermitteln und berücksichtigen

      • Checklisten einsetzen.

    3. Inspektion durchführen nach einer Checkliste:

      Angabe der Prüfpunkte, der Grenzwerte und der Prüfschärfe

    4. Inspektions-/Prüfbericht erstellen:

      • Prognosen über die weitere Verwendungsfähigkeit der Anlage ableiten

      • ggf. Folgemaßnahmen (z. B. Austausch von Teilen, Reparatur) ableiten

08. Wie können Diagnosesysteme im Rahmen der Inspektion genutzt werden?

Mithilfe von Diagnosesystemen kann eine Überwachung/Unterstützung der Inspektionstätigkeit vorgenommen werden – im Online oder Offlinebetrieb. Zum Beispiel haben Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren ein eingebautes Fehlerdiagnosesystem zur rechtzeitigen Fehlererkennung, um Schäden und Produktionsstörungen zu vermeiden. Vielfach gelingt es dadurch, Fehler zu erkennen, bevor sie den Produktionsprozess nachhaltig negativ beeinflussen.

Diese Überwachung kann sich z. B. beziehen auf:

  • Abnutzung

  • Schadensüberwachung

  • technologische Prozessführung

  • Überwachung der Beanspruchung.

Beispiel

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Bei modernen CNC-Maschinen kann der Verschleiß des Werkzeuges mithilfe folgender Verfahren gemessen werden: Wirkleistungsverfahren, Drehmomentmessung, Körperschallverfahren und Laserlichtschranke.

09. Welche Vorteile ergeben sich aus der Zusammenfassung von Wartungs- und Inspektionsmaßnahmen?

Fasst man Wartungs- und Inspektionsarbeiten in geeigneter Weise zu einer geplanten Instandhaltungsmaßnahme zusammen, ergeben sich Vorteile, z. B.:

  • Durchführung von Wartungs- und Inspektionsarbeiten in einem Arbeitsgang

  • Vermeidung von Doppelarbeiten

  • Minimierung der Rüst- und Wegezeiten.

10. Welche Maßnahmen sind im Rahmen der Instandsetzung zu planen und durchzuführen?

  • Zur Wiederholung:

    Instandsetzung (= Reparatur) ist die Wiederherstellung des Soll-Zustandes durch Ausbessern und Ersetzen (DIN 31051).

  • Planung von Instandsetzungsmaßnahmen:

    • Instandsetzungsmaßnahmen müssen je nach Größe und Komplexität der Anlage mittel- bis langfristig geplant werden, da oft die Maschine/Anlage für eine größere Dauer für den Fertigungsprozess nicht zur Verfügung steht.

    • Ebenso erwartet der Fertigungsbereich, dass die voraussichtliche Dauer der Reparaturmaßnahme exakt geplant wird. Eine Forderung, die sich in der Praxis nicht immer erfüllen lässt.

      Beispiel

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      Zur Inspektion, Wartung und Instandsetzung eines Wälzlagers.

      1. Inspektion des Wälzlagers (äußerer/innerer Rollbahnring, Käfig, Wälzkörper) durch Sichtkontrolle, Abhören des Laufgeräusches und Messen der Lagertemperatur.

      2. Wartung:

        • Schmieren bei Bedarf oder nach vorgegebenen Betriebsstunden mit geeignetem Schmiermittel laut Herstellervorgabe; Kennzeichnung z. B.: KP4E (KP = Schmierfett für hohe Druckbelastung, 4 = Konsistenzzahl, E = Gebrauchstemperatur – 20 °C … + 80 °C).

        • Reinigen bei Bedarf oder in Verbindung mit einer Reparatur der Anlage: Mit geeignetem Reinigungsmittel (z. B. Waschbenzin oder einem alkalischen Reiniger), Trocknen und Einölen (Korrosion).

      3. Instandsetzung: Austausch des Lagers bei Bedarf oder bei hochbelasteten Lagern nach vorgegebenen Betriebsstunden.

11. Welche Vorschriften des Arbeitsschutzes und der Arbeitssicherheit sind bei Instandhaltungsmaßnahmen zu beachten?

  1. Der Unternehmer muss Personen, die Maschinen reinigen, warten oder in Stand setzen,

    • die erforderlichen und geeigneten technischen Arbeitsmittel zur Verfügung stellen und

    • über die mit dieser Arbeit verbundenen Gefahren und deren Abwehr eingehend unterrichten.

  2. Die Reinigungs-, Wartungs- und Instandsetzungsvorgaben des Herstellers sind zu beachten. Dabei sind folgende Sicherheitsmaßnahmen zu beachten: besonderer Raum mit Be- und Entlüftung, Sammelbehälter für Reinigungsmittel und PSA.

  3. In Gang befindliche Maschinen dürfen nur gereinigt, gewartet oder in Stand gesetzt werden, soweit dies ohne Gefahr für Personen erfolgen kann.

  4. Für die Dauer der Durchführung von Reinigungs-, Wartungs- oder Instandsetzungsarbeiten an einer Maschine, die für diesen Zweck stillgesetzt wurde, müssen an den Betriebspunkten, an denen sie in Gang gesetzt werden kann, Warntafeln mit der Aufschrift angebracht werden, dass die Maschine nicht in Gang gesetzt werden darf.

  5. Dabei sind folgende Sicherheitmaßnahmen zu beachten: besonderer Raum mit Be- und Entlüftung, Sammelbehälter für Reinigungsmittel und PSA.