Instandhaltungswandel und dessen Auswirkungen
Empirische Untersuchung der Instandhaltungsanforderungen und deren Auswirkung auf das Produktionssystem

Die allgemein gültigen Veränderungen der IH wirken sich auf jede Branche unterschiedlich stark aus und müssen fallspezifisch untersucht werden, um praxisnahe Lösungen zu erhalten. So ist auf der einen Seite in der Automobilindustrie festzustellen, dass gerade durch den verschärften Wettbewerb im Automobilmarkt auch auf die Zulieferer ein erhöhter Kostendruck entstanden ist. Hiervon ist die gesamte Wertschöpfungskette betroffen und die IH stellt dabei einen entscheidenden Erfolgsfaktor im Produktionssystem dar [1]. 

Auf der anderen Seite nimmt der Siebdruckprozess an sich und mit seinen Maschinen eine besondere Nische für Anlagenhersteller ein und formuliert somit auch spezielle IH-Anforderungen. Für die Hersteller – meist von kleiner Unternehmensgröße und schwacher Kapitalsituation – sind neue Maschinengenerationen nur mit hohen finanziellen Risiken entwickelbar. Da die Hersteller nur selten dieses Risiko eingehen, folgt daraus, dass eine immer größere werdende Kluft zwischen stagnierenden Maschinenentwicklungsniveaus aufgrund der schwach ausgeprägten Innovationskraft der Hersteller und den zunehmenden IH-Anforderungen in der Automobilzulieferindustrie entsteht, welche die Anlagenbetreiber ausgleichen müssen. Die Komplexität der IH-Probleme wirkt sich somit auch negativ auf das Produktionssystem aus.

Aufgrund der vorliegenden Problemsituation stellen sich folgende Forschungsfragen: welche IH-Anforderungen liegen aktuell vor, wie werden diese und die IH selbst in der Industrie wahrgenommen und mit welchen Problemen hat die betriebliche Praxis, insbesondere im Nischensegment des Siebdruckprozesses mit den Anforderungen der Automobilindustrie zu kämpfen? 

Zum Bedeutungswandel in der IH

Matyas nennt vier wesentliche Entwicklungsphasen der IH, in denen mit den stetig wachsenden Anforderungen mit neuen Technologien und Modellansätzen entgegengewirkt wurde [2]. So transformierte sich die IH von der ungeplanten über die geplante hin zur autonomen IH. Die derzeit vierte Phase ist zuverlässigkeits- und anlagenoptimiert, um IH-Aufwendungen generell zu vermeiden. 

Der Bedeutungswandel in der IH wurde aus Studien und dem aktuellem Schrifttum entnommen und in einem Ursache-Wirkungsdiagramm (Bild 1) dargestellt [2-16]. Die Autoren unterscheiden dabei zwischen Maschine, Mensch, Methode, Material und Mitwelt, welche auch im Konzept der Industrie 4.0 integrierbar sind, und beschreiben im Folgenden die wesentlichen Ergebnisse. Die Maschinen Verfügbarkeits- und Nutzungsgradanforderungen steigen und führen mit Automatisierungen und Anlagenverkettungen zu einer höheren Anlagenkomplexität. Des Weiteren verursachen kapitalintensivere Anlagen höhere Stillstandkosten. Als zweiter Faktor rückt der Mensch immer mehr in den Betrachtungsmittelpunkt, sodass insbesondere höher qualifizierte und spezialisierte Personen erforderlich werden, die die anspruchsvollen Aufgaben in der IH effizient bewältigen. Für die Mitarbeiter der IH muss ein ergonomisch und zugleich auf den demografischen Wandel angepasstes Arbeitsumfeld geschaffen werden. Bei den Methoden als dritter Ast des Diagramms sind die Entwicklungen bei Mensch und Maschine zurückzuverfolgen. Ansätze wie KVP, TPM oder TQM führen zu einer ‚Inflation der Managementansätze‘ in der IH [17]. Von entscheidender Bedeutung für die IH im Maschinenbetrieb ist insbesondere der Machine-Life-Cycle, da dieser in Design- und Entwicklungsphase bei der Maschinenentstehung mit 70-85 % den Großteil der Gesamtkosten festlegt [18]. Des Weiteren erhebt das IH-Material vor allem im Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnik (IuK-Technik) den Anspruch auf Integration der einzelnen Module. Insbesondere die Verwendung von Messmitteln und Prozessüberwachungssystemen ist unabdingbar. Zuletzt bewirken in der Mitwelt die Kundenanforderungen in Bezug auf Kosten, Qualität, Zeit und Flexibilität einen erhöhten Wettbewerbsdruck. Eine globale Ressourcenverknappung zwingt die Industrie zu einer effektiveren Verarbeitung der Rohstoffe, ohne dabei die verschärften Umweltauflagen oder die Arbeitssicherheit zu missachten.

Bild 1: Ursache-Wirkungsdiagramm des Bedeutungswandels der IH.

Methodische Vorgehensweise zur Untersuchung der IH-Anforderungen

Um fallspezifische Industrieaussagen zu gewinnen, wurden Experteninterviews durchgeführt. Die Basis hierfür bildet ein Gesprächsleitfaden mit Stichpunkten zu einzelnen Themen und Schlüssel- bzw. Ergänzungsfragen. Mittels Notizen und Gedächtnisprotokoll erfolgt die Dokumentation. Mit einer offenen Fragestellung, kompetenter Gesprächsführung und einer vertrauensvollen Gesprächsatmosphäre gilt es dabei, möglichst reichhaltige und mehrdimensionale Informationen von den Experten zu erhalten [19, 20].

Die Interviewziele waren im Detail: a) das IH-Verständnis der Industrie mit dem von Wissenschaftsvertretern abzugleichen, b) die IH-Wahrnehmung und -Relevanz in der Industrie zu beurteilen, c) den IH-Bedeutungswandels durch Experten zu eruieren, d) die Eruierung der spezifischen IH-Anforderungen im Siebdruck der Automobilzulieferindustrie sowie e) die Sammlung von Barrieren für eine erfolgreiche IH-Modell-Implementierung in der Praxis.

Zur Befragung wurde eine Expertengruppe von zwölf Personen ausgewählt, wovon je die Hälfte in mittelgroßen Unternehmen (10-499 Mitarbeiter, <50 Mio. € Umsatz) und großen Unternehmen (>500 Mitarbeiter, >50 Mio. € Umsatz) beschäftigt ist. Der Automobilzulieferbranche gehörten fast 70 % der Befragten an, die Verbleibenden sind den Sparten IT, Konsumgüter und Anlagenbau zuzurechnen. Über die Hälfte der Experten sind in den Tätigkeitsfeldern Produktion und IH aktiv, weitere im Controlling, Supply Chain Management, General Management und der Beratung. Die 40-90-minütigen Interviews fanden im 4. Quartal 2013 statt und wurden in persönlichen Vier-Augen-Gesprächen oder telefonisch durchgeführt.

Ergebnisse der Untersuchung zum Instandhaltungswandel

Im Folgenden stellen wir nun die Ergebnisse der Untersuchung dar. Zu Beginn des Interviews definierten alle Befragten die IH ähnlich: Die IH hat als oberstes Ziel die Gewährleistung einer permanenten Verfügbarkeit der Anlagen zu optimalen Kosten. Bei der Beschreibung des IH-Aufgabenumfelds aus Sicht der Befragten variierten die Antworten jedoch stark zwischen der 2. und 4. IH-Generation nach Matyas [2] und können im Wesentlichen in drei Gruppen zusammengefasst werden. Für die erste Gruppe ist die IH eine Unternehmenseinheit, die rein für Inspektionen, Wartungen und Instandsetzungen verantwortlich und dabei idealerweise durch ein Anlagen-Monitoring mit Analysefunktion unterstützt wird. Der zweite Teil der Experten hebt insbesondere die IH-Mitarbeiter als Schlüsselfaktoren im Produktionssystem hervor und versteht die IH als erfolgsentscheidende Schnittstelle zwischen Produktion und Maschinenhersteller. Dadurch beeinflusst die IH auch die Produktqualität und wichtige Sicherstellungsfunktionen maßgeblich. Das am weitesten entwickelte IH-Aufgabenfeld definiert die dritte Gruppe als eine die Maschinen unterstützende Organisationseinheit, die wichtige Unternehmensdisziplinen wie (Maschinen-)Einkauf und Konstruktion, Produktion, Ersatzteillogistik, IT-Systemintegration und Gebäudemanagement ganzheitlich betrachtet. Sie vollzieht eine Anlagenbetrachtung über den gesamten Machine-Life-Cycle, inkl. stetiger Verbesserung der Anlagen, Wissensübertragung auf Folgegenerationen und permanente Kostenbetrachtung und leistet durch schnelle Reaktionsfähigkeit und Proaktivität optimalen Anlagensupport. Die ermittelten Ergebnisse zeigen, dass insgesamt ein stark branchenabhängiges, inhomogenes IH-Aufgabenverständnis besteht. 

Bei der IH-Wahrnehmung herrscht hingegen Einigkeit darüber, dass in der Praxis flächendeckend die IH vernachlässigt wird und viele IH-Aktivitäten ausfallen oder in minderer Qualität durchgeführt werden, um (direkte) Kosten zu sparen. Über die Hälfte der Befragten bemängelt das Fehlen von realistischen Ausfallkosten. Eine unzureichende Datenquantität und -qualität mit einer nicht automatisierten und damit zeitaufwendigen Berechnung der Ausfallkosten ist oftmals der Grund dafür. Die IH wird vom Management mehr als reiner Kostentreiber und weniger als maßgebende Supportfunktion gesehen, welche entscheidenden Einfluss auf das Unternehmensergebnis hat. Dadurch angetrieben werden Abnutzungsvorräte der Maschinen restlos ausgeschöpft und auf vorbeugende IH verzichtet. Der reaktive IH-Anteil nimmt so rapide zu und das IH-Personal ist daher und aufgrund oft fehlender Notfallstrategien hohen Arbeitsbelastungen ausgesetzt. Der Anteil der indirekten IH-Kosten wird um Faktor 2-10 höher als die direkten IH-Kosten geschätzt, was Kuhn u. a. und Schröder [3, 6] qualitativ bestätigen.

Der Bedeutungswandel wurde anhand des Ursachen-Wirkungsdiagramms diskutiert (Bild 2). Die Interviewten hatten die Möglichkeit, pro Ursache den Wandel zu bestätigen (positiv), keinen Wandel zu verzeichnen (neutral), eine rückläufige Entwicklung festzustellen (negativ) oder keine Aussage zu tätigen. Die positiven und neutralen Einschätzungen der Befragten bestätigen den Bedeutungswandel. Lediglich bei dem Automatisierungsgrad, den kapitalintensiven Anlagen und den spezialisierten Mitarbeitern scheint eine Trendwende eingeleitet. Die Produktionsbetriebe haben sich an ständig steigende Flexibilitätsansprüche der Kunden angepasst und suchen einfache, schnell realisierbare und leicht anpassbare Lösungen. Den Ursprung des Bedeutungswandels der IH sehen die Experten in steigenden Kundenanforderungen, verstärktem Wettbewerbsdruck und dem in der Folge herrschenden Kostendruck. Der Wandel verändert das Profil eines Instandhalters deutlich, was zeitgleich eine Vertiefung und eine Erweiterung des Wissens bedeutet. Neben Technikaffinität kommen IT-Kenntnisse, Analyse- und Problemlösungsmethoden sowie Präsentations- und Moderationstechniken hinzu. Durch den demografischen Wandel und der gesteigerten Arbeitsbelastung (physisch und psychisch) besteht ein höheres Ausfallrisiko von Personal. Pro Ausfalltag eines Mitarbeiters entstehen Kosten von ca. 400 € [21]. Diese Problematik ist zwar bereits bekannt, tiefgründige Gegenmaßnahmen werden aber in der Arbeitsergonomie nur spärlich ergriffen.

Bild 2: Befragungsergebnis zur Wahrnehmung des IH-Bedeutungswandels.

Der Siebdruckmaschinenmarkt stellt eine besondere Nische der Anlagenhersteller dar und formuliert somit, wie eingangs erwähnt, auch spezielle IH-Anforderungen. In der Praxis verschärft die fehlende Management-Unterstützung der IH die Lage. So wird aufgrund von Personalengpässen der Maschinenpark unzureichend instand gehalten. Eine nachhaltige Anlagenoptimierung bleibt aus, da die Zeit, aber auch Fach- und Methodenkompetenz bei den IH-Mitarbeitern unzureichend sind. Die Experten sahen hier Gefahrenpotenzial für Ablehnung und Demotivation der Mitarbeiter. Als Lösungsansatz wurde ein Wissensmanagement in der IH vorgeschlagen. Jeder muss zeit- und ortsunabhängig die Fähigkeit besitzen, erforderliche Maßnahmen in der dafür vorgesehenen Zeit in geforderter Qualität durchzuführen. Dadurch können die raren Ressourcen so geplant werden, dass die Verfügbarkeits- und Kostenanforderungen bewältigt werden. Des Weiteren muss die IH als Partner der gesamten Wertschöpfungskette verstanden werden, die die Produktionsleistung sicherstellt und als Bindeglied der Schnittstellen Produktion, Qualität, Logistik, Gebäude-IH etc. agiert. Für stark reduzierte IH-Aktivitäten, um hohe Maschinenauslastungen zu geringen Kosten und sinkende Bestände zu realisieren, sind Notfallkonzepte mit einer Ausfallkostenbewertung unabdingbar, um die Lieferfähigkeit weiterhin zu gewährleisten. Für eine Erhebung der IH-Kennzahlen eigenen sich dabei Frühwarnsysteme aus der IT. Die Herausforderung liegt demnach in der Eruierung kostengünstigerer, einfacherer Lösungen.

Auch wenn IH-Modelle wie TPM bekannt sind, besteht die Herausforderung in einer fallspezifischen Anpassung, die auch vollständig implementiert wird. Ein Experte bezifferte den Anpassungsgrad auf die eigene Produktionssituation von TPM nach Hartmann auf 80 % sowie hohen Ressourcenaufwand, um Erfolg zu haben. Die Implementierung muss ausgehend vom Management aus eigenem Willen und eigener Kraft passieren, wobei diese auch mit externer Unterstützung begleitet werden kann. Bei der Umsetzung sind Risikomanagement, Ressourcenbetrachtung (Auslastung), Training und Betreuung der Mitarbeiter im Change Prozess sowie stringentes Vorgehen unabdingbar.

Implikationen für die Praxis

Das stark divergierende IH-Verständnis in der Praxis erfordert weiteren Aufklärungsbedarf. Insbesondere dem Top-Management muss die IH als entscheidender Erfolgsfaktor für das gesamte Unternehmen aufgezeigt werden, denn nur top-down können nachhaltig Veränderungen herbeigeführt werden. Erstaunlicherweise machten die Befragungsteilnehmer auch keine Angaben zur Bedeutung von Industrie 4.0 in der IH, obwohl es ein sehr aktuelles Thema in unternehmerischer Praxis und Wissenschaft ist. So nimmt die Industrie den IH-Bedeutungswandel bislang nur in Teilen wahr. Dabei haben Anlagenverfügbarkeit, Prozessorientierung, Mitarbeiter- und  Kundenanforderungen in der Zulieferindustrie und dem damit einhergehenden Wettbewerbs- und Kostendruck in Tier-2 und Tier-3 der Lieferkette den größten Stellenwert. Es bedarf Lösungen, die streng begrenzten IH-Ressourcen optimal einzusetzen. Dabei spielen insbesondere die stetigen Weiterbildungen und Qualifikationssteigerungen der IH-Belegschaft, aber auch die Optimierung der Anlagen sowie der Aufbau und die Weiterentwicklung eines Wissensmanagements eine tragende Rolle. Ein IH-Modell muss für eine erfolgreiche Implementierung auf Unternehmensspezifika angepasst werden, um nachhaltig mit der eigenen Belegschaft erfolgreich zu sein.

Schlüsselwörter:

Literatur:

Literatur
[1] Becker, H.: Auf Crashkurs. Automobilindustrie im globalen Verdrängungswettbewerb, 2. Auflage. Berlin u. a. 2007.
[2] Matyas, K.: Instandhaltungslogistik. Qualität und Produktivität steigern, 5. Auflage. München Wien 2013.
[3] Kuhn, A.; Schuh, G.; Stahl, B.: Nachhaltige Instandhaltung. Trends, Potenziale und Handlungsfelder Nachhaltiger Instandhaltung. Frankfurt am Main 2006.
[4] Wildemann, H.: Instandhaltungsmanagement. Leitfaden zur Steigerung der Instandhaltungseffizienz, 2. Auflage. München 2006.
[5] Lorenz, B.: Wertorientierte Gestaltung der betrieblichen Instandhaltung. Aachen 2011.
[6] Schröder, W.: Ganzheitliches Instandhaltungsmanagement. Aufbau Ausgestaltung und Bewertung. Wiesbaden 2010.
[7] Pawellek, G.: Integrierte Instandhaltung und Ersatzteillogistik. Vorgehensweisen, Methoden, Tools. Berlin Heidelberg 2013.
[8] Lee, J.; Lapira, E: TPM gets smart – Prognostics and health management algorithm helps Total Productive Maintenance step up its game. In: Manufacturing Engineering Juni (2011),
S. 70-75.
[9] Lee, J. et al.: Recent advances and trends in predictive ma-
nufacturing systems in big data environment. In: Manufacturing Letters, 1 (2013), S. 38-41.
[10] Provost, F.; Fawcett, T.: Data Science and its Relationship to Big Data and Data-Driven Decision Making. Big Data, 1 (2013), S. 51-59.
[11] Lee, J. u. a..: Service innovation and smart analytics for Industry 4.0 and big data environment. In: Procedia CIRP 16 (2014), S. 3-8.
[12] Bundesministerium für Bildung und Forschung: Zukunftsbild „Industrie 4.0“. URL: http://www.bmbf.de/pubRD/Zukunftsbild_Industrie_40.pdf, Abrufdatum 04.10.2014.
[13] Kagermann, H. u. a. (Hrsg.): Deutschlands Zukunft als Produktionsstandort sichern. Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0. Abschlussbericht des Arbeitskreises Industrie 4.0. URL: http://www.bmbf.de/pubRD/Umsetzungsempfehlungen_Industrie4_0.pdf, Abrufdatum 05.10.2014.
[14] PwC: Asset Management 2020. A Brave New World. URL: http://www.pwc.com/gx/en/asset-management/publications/pdfs/pwc-asset-ma..., Abrufdatum: 05.10.2014.
[15] Bauernhansl, T. u. a.: Industrie 4.0 in Produktion, Automatisierung und Logistik. Anwendung · Technologien · Migration. Wiesbaden 2014.
[16] Schwießelmann, J.: Instandhaltung – Strategiefindung: Möglichkeiten, Auswahl und Einführung an einem Praxisbeispiel. Hamburg 2014.
[17] Stender, S.: Von TPM bis zur DAPV die Instandhaltungsorganisation im Spannungsfeld sich neu ausrichtender Unternehmen. In: Westkämper E. u. a. (Hrsg): Instandhaltungsmanagement in neuen Organisationsformen. Berlin u. a. 1999, S. 33-63.
[18] VDI 2884: Beschaffung, Betrieb und Instandhaltung von Produktionsmitteln unter Anwendung von Life Cycle Costing (LCC). Berlin 12/2005.
[19] Flick, U.: Qualitative Sozialforschung. Eine Einführung, 2. Auflage. Reinbek bei Hamburg 2009.
[20] Strübing, J.: Qualitative Sozialforschung. Eine komprimierte Einführung für Studierende. München 2013.
[21] Reviol, K.: Betriebliches Gesundheitsmanagement. Psychische Gesundheit. URL:
http://www.v-sued.de/
uploads/images/
1351606017235757790897/ bgm-psychische-gesundheit-zukunftsinitiative-personal-2012.pdf, Abrufdatum 02.01.2014.