Bewertung der Gesamtanlageneffektivität für die Software iTPM. Ermittlung und Entwicklung von Kennzahlen


Bachelorarbeit, 2012
115 Seiten, Note: 1,9

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Management-Summary

Verzeichnisse

1. Einleitung
1.1. Zielsetzung
1.2. Aufgabenstellung
1.3. Aufbau der Arbeit

2. Rahmenbedingungen
2.1. Automobilbranche
2.2. Fraunhofer IML

3. Total Productive Management (TPM)
3.1. Der Begriff TPM und dessen Entstehung
3.2. Die Ziele von TPM
3.3. Die Säulen von TPM
3.3.1. Kontinuierliche Verbesserung
3.3.2. Autonome Instandhaltung
3.3.3. Geplante Instandhaltung
3.3.4. Training und Ausbildung
3.3.5. Anlaufüberwachung
3.3.6. Qualitätserhaltung
3.3.7. TPM in administrativen Bereichen
3.3.8. Arbeits-, Umwelt- und Gesundheitsschutz
3.4. Die sechs größten Verlustquellen

4. Overall Equipment Effectiveness
4.1. Kennzahlen allgemein
4.2. Faktoren zur Messung der OEE
4.3. Mean Time Between Failures (MTBF)
4.4. Mean Time To Recover (MTTR)

5. Konzept zur Datenermittlung und -zusammenführung
5.1. Verfügbarkeit
5.2. Leistung
5.3. Qualität
5.4. Zusammenfassung Konzept iTPM

6. Berechnung der OEE an einer Beispielmaschine
6.1. Verfügbarkeit
6.2. Leistung
6.3. Qualität
6.4. Berechnung der OEE
6.5. Daten aus der Steuerung

7. Zusammenfassung / Ausblick

Literaturverzeichnis

Eidesstattliche Erklärung

Management-Summary

In der vorliegenden Bachelor-Thesis wird untersucht, wie ein Konzept zur Bewertung der Gesamtanlageneffektivität von Produktionsanlagen für eine benutzerunterstützende Software erstellt werden kann. Diese Software wird als iTPM bezeichnet und soll eine einheitliche Oberfläche für den Benutzer zur Verfügung stellen. Die Oberfläche der Software besteht aus drei wesentlichen Bereichen:

- Overall Equipment Effectiveness (OEE)
- Störungsmanagement
- dynamischer Wartungsplan

Diese Bachelor-Thesis behandelt den ersten Bereich.

Die Berechnung der Gesamtanlageneffektivität, im englischen Overall Equipment Effectiveness (OEE) genannt, ist eine Kennzahl, die der Beurteilung von Produktionsanlagen dient. Sie sagt aus, ob der Produktionsprozess von den Mitarbeitern in der Produktion beherrscht wird. Die Berechnung der OEE ist ein wesentlicher Bestandteil des Managementsystems Total Productive Management (TPM).

Zu Beginn der Bachelor-Thesis liegt der Fokus auf der Betrachtung von TPM. Es werden sowohl der Begriff als auch die Entstehung des Konzeptes erläutert, aber auch die Ziele von TPM. Im weiteren Verlauf werden die acht Säulen des Konzeptes und die sechs größten Verlustquellen von Produktionsanlagen beschrieben.

Der zweite Teil der Bachelor-Thesis widmet sich der Thematik Overall Equipment Effectiveness und der Konzepterstellung. Die Zielsetzung dabei ist eine Überwachung der Anlage mit Kennzahlen in Echtzeit mit Hilfe eines Tablet-PCs und einer sich in der Entwicklung befindlichen Software (Fraunhofer IML, Dortmund). Dazu müssen in einem späteren Schritt die Kennzahlen, Störungen und Wartungspläne aufbereitet und visualisiert werden. Diese Bachelor-Thesis dient als Vorlage für diese Aufbereitung bzw. zur Visualisierung mit Hilfe einer Software. Letztlich soll mit den gewonnenen Erkenntnissen eine Übertragung auf andere Produktionsanlagen stattfinden. Die Software soll in der Lage sein, basierend auf automatisch übermittelter Werte (Ausbringungsmengen, Verfügbarkeit, Qualität, Störungen und Inspektionsintervalle), einen optimalen Produktionsplan zu erstellen und ständig über den technischen Stand der Produktionsanlage zu informieren.

Das in dieser Bachelor-Thesis entwickelte Ergebnis wird im letzten Abschnitt an einer Beispielmaschine mit realen Daten verifiziert.

In this bachelor thesis is examined as an approach can be created to assess the overall equipment effectiveness of plant production for a user-supported software. This software is called iTPM and provide a standard interface for the user. The interface of the software consists of three main areas:

- Overall Equipment Effectiveness (OEE)
- Support Management
- dynamic Maintenance schedule

This Bachelor thesis deals with the first category.

The calculation of Overall Equipment Effectiveness (OEE) is a business ratio that is used for evaluation of production systems. It declares if the production process is dominated by the production employees. The calculation of OEE is an essential part of the management system Total Productive Management (TPM).

At the beginning of the Bachelor's thesis the focus is on the analysis of TPM. There are both the concept and development of the concept, but also the goals of TPM. In the course the eight pillars of the concept and the six major sources of loss of production are described.

The second part of the Bachelor's thesis is devoted to the topic of Overall Equipment Effectiveness and the concept development. The objective target is to monitor the system with performance indicators in real time using a tablet PC and software (Fraunhofer IML, Dortmund). In a subsequent step the business ratios, troubles and maintenance plans have ti be processed and visualized. This bachelor's thesis serves as a template for the preparation and visualization with the help of a software. Finaly with the gained knowledge the transfer to other producktion systems is possible The software should be able to create based on automatically transmitted values (application rates, availability, quality, breakdown and inspection intervals), an optimal production plan and informed constantly about the technical state of the production system.

The result developed in the last section of this Bachelor's thesis is verified with a sample machine with real data.

Verzeichnisse

Abkürzungen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabellenverzeichnis

Tabelle 5-1: Datenerfassung Verfügbarkeit (eigene Darstellung)

Tabelle 5-2: Beispiel: Datenerfassung Verfügbarkeit (eigene Darstellung)

Tabelle 5-3: Datenerfassung Leistung (eigene Darstellung)

Tabelle 5-4: Beispiel Datenerfassung Leistung (eigene Darstellung)

Tabelle 5-5: Datenerfassung Qualität (eigene Darstellung)

Tabelle 5-6: Beispiel Datenerfassung Qualität (eigene Darstellung)

Tabelle 6-1: Verfügbarkeitsgrad (eigene Darstellung)

Tabelle 6-2: Leistungsgrad (eigene Darstellung)

Tabelle 6-3: Qualitätsgrad (eigene Darstellung)

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1-1: Aufbau der Bachelor-Thesis (eigene Darstellung)

Abbildung 3-1: Productive Maintenance (in Anlehnung an Al-Radhi 2002, S. 104)

Abbildung 3-2: Total bei TPM (in Anlehnung an Brunner 2008, S. 76)

Abbildung 3-3: Entwicklungsgeschichte von TPM (in Anlehnung an Al-Radhi 2002, S. 106)

Abbildung 3-4: Die acht Säulen des TPM (in Anlehnung an Reitz 2008, S. 15)

Abbildung 3-5: PDCA-Zyklus (in Anlehnung an Imai 1997, S. 19)

Abbildung 3-6: Pareto-Diagramm (eigene Darstellung)

Abbildung 3-7: Lebenszykluskosten (Bünting 2009, S. 36)

Abbildung 3-8: 8er-Methode (in Anlehnung an May und Schimek 2009, S. 74)

Abbildung 3-10: Verlustbereich TPM (eigene Darstellung)

Abbildung 3-11: Verfügbarkeitsverluste (eigene Darstellung)

Abbildung 3-12: Leistungsverluste (eigene Darstellung)

Abbildung 3-13: Qualitätsverluste (eigene Darstellung)

Abbildung 4-1: Kennzahlen im Entscheidungsfluss (in Anlehnung an Preißler 2008, S. 4)

Abbildung 4-2: Maximierung der GAE (in Anlehnung an Rasch 2000, S. 229)

Abbildung 4-3: GAE und Verluste (in Anlehnung an Al-Radhi 2002, S. 11)

Abbildung 5-1: Schema für die zeitliche Definition einer Störung (eigene Darstellung)

Abbildung 5-2: Datensatz für einen Stillstand (eigene Darstellung)

Abbildung 5-3: Visualisierung des Verfügbarkeitsgrades (eigene Darstellung)

Abbildung 5-4: Soll-Ist-Vergleich zur Bestimmung der Leistung (eigene Darstellung)

Abbildung 5-5: Daten zur Bestimmung des Leistungsgrades (eigene Darstellung)

Abbildung 5-6: Qualität (eigene Darstellung)

Abbildung 5-7: Datenerfassungsblatt OEE (eigene Darstellung)

Abbildung 5-8: Anforderungsprofil für die Datenerfassung (eigene Darstellung)

Abbildung 5-9: Elementare Datentypen (John und Tiegelmann 2000, S. 79)

Abbildung 5-10: Entwicklungsstufen für die Erfassung und Ermittlung der OEE (eigene Darstellung)

Abbildung 6-1: Maschineninfotafel Beispielmaschine LF32G (Quelle: Fa. Steiger GmbH)

Abbildung 6-2: Wöchentliche Ausbringungsmenge LF32G (Quelle: Fa. Steiger GmbH)

Abbildung 6-3: Stillstände pro Tag (Quelle: Steiger GmbH, vom 02.03.12, LF32 G)

Abbildung 6-4: SQL-Abfrage aus der Steuerung Turbo (Quelle: Steiger GmbH, SQL-Abfrage)

Abbildung 6-5: Zeitstempel für die Bearbeitungszeit (Quelle: Fa. Steiger GmbH, SQL-Abfrage)

1. Einleitung

Im ersten Kapitel erfolgt eine allgemeine Einführung in die Thematik dieser Arbeit. Begonnen wird die Einleitung mit der Zielsetzung dieser Bachelor-Thesis. Der zweite Abschnitt der Einleitung beschreibt die allgemeine Aufgabenstellung und der Rahmen in dem sich die Arbeit bewegt. Einen Überblick über den Aufbau der Bachelor-Thesis erhält der Leser im letzten Abschnitt der Einleitung.

1.1. Zielsetzung

Grundlage der Bachelor-Thesis ist das Management-System Total Productive Management (TPM). Die grundsätzliche Idee von TPM ist die kontinuierliche Verbesserung in allen Bereichen eines Unternehmens. Der Fokus liegt jedoch in der Produktion. Hier sollen jegliche Verluste und Verschwendungen identifiziert und eliminiert werden. Innerhalb des TPM-Konzeptes ist die Overall Equipment Effectiveness (OEE) eine wesentliche Kennzahl zur Messung der Effektivität von Produktionsanlagen. Durch Messen der Faktoren (Verfügbarkeits-, Leistungs- und Qualitätsverlust), die für die Berechnung der OEE nötig sind, wird ersichtlich, wie gut die Anlage bzw. der jeweilige Produktionsprozess beherrscht wird.

Die Bachelor-Thesis soll zeigen, wie Informationen und Daten über eine Anlage beschafft werden können. Dazu wird ein grundsätzliches Konzept erstellt, das auf andere Maschinen übertragbar ist.

Neben einem grundsätzlichen Konzept zur Datenermittlung und -zusammenführung, ist die Berechnung von Kennzahlen, anhand der o. g. Daten, ein weiteres Ziel. Diese zeigen, ob eine Anlage planmäßig läuft, das entstandene Produkt einwandfrei ist und wie hoch die Produktionsgeschwindigkeit ist.

„You cannot control what you cannot measure.“

(DeMarco 1982)

Dadurch können Verschwendungen, Verluste und Potenziale der Anlage aufgedeckt und eliminiert bzw. genutzt werden.

1.2. Aufgabenstellung

Das Fraunhofer IML plant die Entwicklung einer Software, die auf einem Tablet-PC im Rahmen von TPM direkt an den jeweiligen Produktionsanlagen zum Einsatz kommen soll. Diese Software wird als iTPM bezeichnet. Zur Umsetzung der Software sind drei wesentliche Bereiche notwendig, die zugleich die Basis für weitere Bachelor-Thesen bilden:

- Overall Equipment Effectiveness (OEE)
- Störungsmanagement
- Dynamischer Wartungsplan

Im Rahmen dieser Bachelor-Thesis werden die Kennzahlen zur Bewertung der OEE mit Hilfe der nötigen Daten ermittelt und bewertet. Zusätzlich wird ein Konzept zur allgemeinen Datenermittlung erstellt. Im Anschluss dienen die Daten als Grundlage für die Erstellung einer Historie, um zukünftige Störungen effizienter zu beseitigen. Nachfolgend können beispielsweise die Kennzahlen OEE, Mean Time Between Failures (MTBF) und Mean Time to Repair (MTTR) berechnet und interpretiert werden.

Verlustquellen können dadurch aufgespürt und eliminiert werden. Ziel ist es, eine Null-Ausfallzeit der Anlagen zu erreichen. Dazu sind die notwendigen Daten für die Berechnung einer Gesamtanlageneffektivität zu identifizieren.

Die identifizierten Daten werden im Rahmen einer späteren Bachelor-Thesis erfasst und verarbeitet, dem sogenannten Störungsmanagement. Dazu ist es nötig, den Bedienern bei der Erfassung von Störungen und bei der Behebung dieser durch eine Anleitung zu unterstützen.

Die letzte Bachelor-Thesis behandelt die Erstellung eines dynamischen Wartungsplans. Dieser Wartungsplan wird virtuell dargestellt und enthält Daten über Zeitpunkt der Wartung, den Ablauf, benötigte Hilfsmittel und Personen. Hierdurch findet eine dynamische Instandhaltungsplanung statt.

Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass diese Bachelor-Thesis die Entwicklung von iTPM im Bereich der Gesamtanlageneffektivität nachhaltig unterstützen soll.

1.3. Aufbau der Arbeit

Die Bachelor-Thesis beginnt mit der Einleitung (siehe Abbildung 1-1) und einer kurzen Einführung in die Thematik sowie der Rahmen, in der sich diese Thesis bewegt. Dieser Rahmen schließt den Wirtschaftszweig der Automobilbranche und des Fraunhofer IML ein, die im zweiten Kapitel dargestellt werden.

Im dritten Kapitel erfolgt eine ausführliche Einführung in das Total Productive Management. Nach einer begrifflichen Erklärung und der Entstehungsgeschichte von TPM, werden die Ziele erläutert. Im Anschluss daran, werden die acht Säulen, auf denen das TPM-Konzept beruht, beschrieben.

Eine Einführung in die allgemeine Thematik von Kennzahlen erhält der Leser im vierten Kapitel. Darüber hinaus wird die für diese Arbeit elementare Kennzahl, Overall Equipment Effectiveness, detailliert dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1-1: Aufbau der Bachelor-Thesis (eigene Darstellung)

Das fünfte Kapitel befasst sich mit der Erstellung eines allgemein gültigen Konzeptes für die Datenermittlung und -zusammenführung für die Software iTPM.

Anhand dieses Konzeptes wird in Kapitel 6 beispielhaft eine Berechnung der OEE durchgeführt.

Eine Zusammenfassung bzw. ein Ausblick auf weitere Bachelor-Thesen in diesem Bereich runden die Arbeit ab.

2. Rahmenbedingungen

In diesem Kapitel sollen die Rahmenbedingungen in denen sich diese Arbeit bewegt, beschrieben werden. Dazu werden der Wirtschaftszweig der Automobilbranche und das Forschungsinstitute Fraunhofer IML in Dortmund näher dargestellt.

2.1. Automobilbranche

Die Automobilbranche, auch Autoindustrie oder Automobilwirtschaft genannt, zählt zu den größten Wirtschaftszweigen weltweit. Ihr Umsatz betrug im Jahr 2011 ca. 351 Milliarden Euro. In Deutschland hat der Wirtschaftszweig einen Umsatzanteil von rund 20% an der gesamten Wirtschaftsleistung in der Bundesrepublik Deutschland. Damit zählt dieser zu dem größten und wichtigsten Industriezweig. Die nachfolgenden Wirtschaftszweige wie Maschinenbau, Chemische Industrie und Elektroindustrie weisen jeweils einen Anteil von 10% am Gesamtumsatz auf.

Zur Automobilbranche gehören alle Unternehmen und Betriebe, die mit der Produktion, dem Vertrieb, der Wartung und Reparatur von Automobilen beschäftigt sind. Als wichtigster Bestandteil zählen die Automobilhersteller.

Die Automobilbranche beschäftigte im Jahr 2011 etwa 712.000 Menschen. Der größte Teil davon arbeitet in der Herstellung von Automobilen. In der Zulieferindustrie sind ca. 284.000 Menschen beschäftigt.

Das japanische Unternehmen Toyota war 2010 der größte Automobilhersteller weltweit. Mit rund 7 Millionen verkauften Pkws verwies der japanische Hersteller den Wettbewerber Volkswagen (ebenfalls 7 Millionen Fahrzeuge) und General Motors (GM) mit 6,3 Millionen Fahrzeugen auf die Plätze zwei und drei. Ebenfalls als führender Hersteller galt Toyota im Bereich des Marktanteils. Im Jahr 2008 lag der Anteil des japanischen Herstellers bei 13,3%. Addiert man die Anteile von Volkswagen und GM, beherrschten die drei Unternehmen mehr als ein Drittel der gesamten Automobilbranche (Destatis, 2012).

Eine Teildisziplin der Automobilbranche sind die Automobilzulieferer. Die Automobilindustrie im Allgemeinen ist gekennzeichnet durch einen Wettlauf um Innovationen, der nicht nur den Kundennutzen, aber auch das technische Verständnis aus den Augen verliert. Durch die verstärkte Globalisierung und Unternehmensfusionen sowie der dritten Automobilrevolution zu Beginn des 21. Jahrhunderts, befinden sich auch die Automobilzulieferer unter enormen Druck. Bis zum Jahre 2015 soll die Zahl der Automobilzulieferer von 5.500 (Stand: 2004) auf ca. 2.800 sinken (Kurek 2004, S. 1f.).

2.2. Fraunhofer IML

Das Fraunhofer IML wurde 1981 gegründet und beschäftigt derzeit 190 Wissenschaftler sowie 250 Doktoranden und vordiplomierte Studenten. Das Fraunhofer IML gilt als eine renommierte Adresse, wenn es um Fragestellungen rund um die Logistik geht. Das Institut arbeitet auf allen Bereichen der inner- und außerbetrieblichen Logistik.

Durch speziell zusammengestellte Teams werden nach Projekt- und Kundenbedarf branchenübergreifende und kundenspezifische Lösungen geschaffen. Das betrifft Bereiche aus dem Materialfluss, Warehouse-Management, Verkehrslogistik, Ressourcenlogistik und E-Business. Die Geschäftsmodellierung und die simulationsgeschützte Unternehmens- und Systemplanung gehören ebenfalls zu den Tätigkeitsfeldern des Fraunhofer IML. Die Aufgaben innerhalb dieser Bereiche sind vielfältig. So tritt das Faunhofer IML einerseits als Berater bei neuen Aufgaben und Anforderungen auf, aber auch als Forscher bei der Suche nach neuen Lösungen für Kunden. Der dritte Bereich ist die Planung von Optimierungen inner- oder außerbetrieblichen Logistikaufgaben oder die Entwicklung von Lösungen im Soft- und Hardware-Bereich.

Der Kunde wird somit vom Fraunhofer-Institut von der Planung bis zur Realisierung eines Projektes kompetent unterstützt.

Das Fraunhofer IML unterstützt derzeit maßgeblich das zweitgrößte Projekt EffizenzCluster LogistikRuhr in Europa mit 120 Partnerunternehmen und 11 Forschungseinrichtungen (Fraunhofer IML, 2012).

3. Total Productive Management (TPM)

Die Abkürzung TPM ist heute besser bekannt als Total Productive Management. Ursprünglich stand die Abkürzung für Total Productive Maintenance, Maintenance = Instandhaltung. Diese Auffassung ist in den westlichen Ländern immer noch weit verbreitet, obwohl es nicht den eigentlichen Gedanken von TPM widerspiegelt (Reitz 2008, S. 7).

In den Anfängen wurde TPM häufig als Instandhaltungs- und Maschinenmanagement-programm oder als einfaches Werkzeug dargestellt, worauf sich die deutschsprachige Literatur heute noch bezieht. Jedoch ist TPM aktuell zu einer umfassenden Managementstrategie gewachsen und wird der ursprünglichen Bezeichnung aufgrund des aktuellen Umfanges nicht mehr gerecht (ZWF 2007, S. 479 & May und Schimek 2009, S. 3).

Das nachfolgende Kapitel 1.1 beschreibt sowohl den Begriff als auch die Entstehungs-geschichte von TPM.

3.1. Der Begriff TPM und dessen Entstehung

Der eigentliche Urvater von TPM ist der amerikanische Statistiker William Edwards Deming, der nach dem zweiten Weltkrieg als Teil der alliierten Besatzungsmächte nach Japan kam. Sein Kollege J. M. Juran und er waren es, die die ursprüngliche Idee des späteren TPM nach Japan brachten. In seiner Heimat und in Europa war Deming mit seinen Ansätzen zur Steigerung von Effizient und Effektivität in Unternehmen wenig beachtet worden.

Anfangs wurden die Japaner von Deming in Qualitätsverbesserungsmethoden gelehrt, wie beispielsweise den Gebrauch des PDCA-Zyklus (Plan, Do, Check, Act) sowie die Anwendung der SPC (Statistic Process Control). Die Japaner erkannten jedoch schnell das Potenzial dieser Methoden und entwickelten diese konsequent weiter. Dies führte dazu, dass seit 1951 der höchste japanische Qualitätspreis Deming Preis heißt (Reitz 2008, S. 11).

Im selben Jahr begann in Japan die Einführung der vorbeugenden Instandhaltung (Preventive Maintenance = PM). Diese Methode löste die störungsbedingte Instandhaltung (Breakdown Maintenance) ab, die bis dato überwiegend in japanischen Unternehmen praktiziert wurde. Die störungsbedingte Instandhaltung wurde nur dann durchgeführt, wenn Stillstände an einer Anlage auftraten.

Im Jahre 1953 wurde eine Plant Maintenance Forschungsgruppe aus 20 japanischen Unternehmen gegründet, um die vorbeugende Instandhaltung weiterzuentwickeln. Die PM-Forschungsgruppe bildete die Basis für das später eingeführte Japan Institute of Plant Maintenance (JIPM). Das JIPM ist ebenfalls dafür verantwortlich, dass das Konzept von TPM in den letzten 30 Jahren zu einem umfassenden Managementsystem weiterentwickelt wurde (Al-Radhi 2008, S. 103 & ZWF 2007, S. 479).

Im Jahre 1957 wurde die verbesserte Instandhaltung (Corrective Maintenance = CM) entwickelt mit dem Ziel der Steigerung von Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit der Produktionsanlagen.

Die Instandhaltungs-Prävention (Maintenance Prevention, MP) wurde im Jahre 1960 entwickelt und ist ein System zur Entwicklung bzw. Auswahl von Produktionsanlagen. Dieses System führt zu einem verminderten Instandhaltungsaufwand und zu leicht bedien- und instandhaltbaren Anlagen.

Aus den oben genannten Systemen wurde schließlich die produktive Instandhaltung (Productive Maintenance = PM) entwickelt. Die Abbildung 3-1 veranschaulicht das Productive Maintenance mit ihren drei Elementen CM, MP und PM (Al-Radhi 2008, S. 103).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3-1: Productive Maintenance (in Anlehnung an Al-Radhi 2002, S. 104)

Die Darstellung zeigt, wie die Abkürzung PM im TPM entstanden ist. Nachfolgend soll die Herkunft von Total in Total Productive Management erläutert werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3-2: Total bei TPM (in Anlehnung an Brunner 2008, S. 76)

Der Begriff Total vereint drei unterschiedliche Maßnahmen, die nachfolgend erläutert werden. Diese Maßnahmen finden sich auch in der Abbildung 3-2 wieder.

Totale Mitarbeiterbeteiligung (Total Participation of all empolyees)

Dieser Punkt besagt, dass TPM in jeder Abteilung und von jedem Mitarbeiter in den Unternehmen gelebt wird. Es wird jeder Mitarbeiter, vom Management bis zum(r) Arbeiter/in, in das System miteinbezogen.

Totale Anlagenerhaltung (Total Maintenance System)

Die Totale Anlagenerhaltung beinhaltet die Vorbeugung bei der Instandhaltung, die zustandsabhängige Instandhaltung sowie die Verbesserung der Instandhaltbarkeit. TPM implementiert ein komplettes System, dass durch die produktive Instandhaltung für die gesamte Lebensdauer der Anlage gewährleistet. Darunter fällt auch, dass die totale Anlagenerhaltung weitestgehend durch Prävention bzw. Vermeidung von Instandhaltung erreicht werden soll. Dies erfolgt beispielsweise durch den Einsatz von Lebensdauerschmierung oder hydraulischer Ventilnachstellung statt manueller Einstellung.

Totale Anlageneffizient (Total Effectiveness)

Dieser Aspekt zeigt das Streben in einem Unternehmen nach wirtschaftlicher Effizienz oder Gewinn. Der Begriff Total meint in diesem Fall die Maximierung der Anlageneffizienz (Brunner 2008, S. 76).

Seiichi Nakajima, der ehemalige stellvertretende Vorsitzende des JIPM, hatte einen maßgeblichen Beitrag daran, dass TPM in ganz Japan gefördert wurde. Er wurde durch die Veröffentlichung eines Buches zu TPM, welches als Bibel der Wartungs- und Produktionsmanager in Japan gilt, zum Vater des TPM (Hartmann 2007, S. 15f.). Geprägt von diesen Entwicklungen, wurde TPM zum ersten Mal bei der Firma Nippondenso Corporation Ltd. (Mitglied der Toyota Group) praktiziert. Die Firma Nippondenso Corporation hat TPM eingeführt, weil sie zahlreiche Probleme mit der Produktivität, Qualität und der zunehmenden Automatisierung hatte. Die Mitarbeiter in der Instandhaltung waren aufgrund der immer häufiger auftretenden Störungen überfordert. Die Effizienz der Maschinen war niedriger im Vergleich zu anderen. Im Jahre 1969 wurde die Verantwortung der Instandhaltung auf die Produktionsmitarbeiter übertragen. Dies war die Geburtsstunde des heute bekannten Total Productive Maintenance (May und Schimek 2009, S. 13).

Das Konzept von TPM wurde von 1969 bis 1971 weiter verwirklicht, was dazu führte, dass die Nippondenso Corporation Ltd. 1971 mit dem Distinguished Plant Prize vom Japan Institute of Plant Engineers (JIPE) ausgezeichnet wurde. In den Jahren 1971 bis 1990 wurden mehr als 185 Unternehmen für die Implementierung von TPM ausgezeichnet. Die Erfolge verbreiteten sich nun auch in nicht-japanischen Unternehmen. Im Jahre 1991 wurden als erste nicht-japanische Unternehmen Nachi Industries Private Limited in Singapur und Volvo Car Europe Industry in Belgien mit dem PM Excellent Plant Award ausgezeichnet. Von nun an wurde TPM auch in deutschen Unternehmen bekannt. Die Vorreiter in diesem Bereich sind überwiegend Automobilhersteller wie Ford, Opel oder Volkswagen. Als erstes deutsches Unternehmen gewann 1996 Löhr & Bromkamp den TPM-Award (Al-Radhi 2002, S. 105).

Die Abbildung 3-3 zeigt den oben beschrieben Verlauf grafisch in einem Zeitstrahl.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3-3: Entwicklungsgeschichte von TPM (in Anlehnung an Al-Radhi 2002, S. 106)

3.2. Die Ziele von TPM

Durch die Vergabe von Zielen durch das Management wird Total Productive Management erst effektiv. Ziele an die Belegschaft zu vermitteln, ist ein effektiver Weg, die Motivation und den Einsatz der Mitarbeiter zu fördern. Die Ziele müssen kardinal ausdrückbar sein (Brunner 2008, S. 81).

Die Verwendung von Zielen ist auch durch die Komplexität von TPM begründet. Ziele helfen, diese Komplexität aufzubrechen und in greifbare Elemente zu unterteilen. Nach May und Schimek (2009, S. 15f.) ist TPM durch fünf Ziele gekennzeichnet:

1. Etablierung einer geeigneten Unternehmens- und Arbeitskultur
2. Erkennen und vermeiden von sämtlichen Verlusten und Verschwendungen
3. Einführung eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses
4. Einführung einer funktionsübergreifenden Gruppenarbeit
5. TPM erfordert ein umfassendes Engagement aller Betroffenen und Beteiligten sowie die Unterstützung der Führungskräfte auf allen Ebenen

Nach Brunner (2008, S. 81) können die Ziele für das Topmanagement konkret in Zahlen ausgedrückt werden:

- Reduktion der Gesamtkosten um 5%
- Reduktion der Produktionskosten um 7%
- Erhöhung der Wertschöpfung pro Person um 5%
- Reduktion des Lagerbestandes um 10%

Das Management muss eine Umgebung schaffen, in der eine ständige Verbesserung stattfindet und Veränderungen akzeptiert und mitgetragen werden (Brunner 2008, S. 81).

Die Ziele von TPM können nach Hartmann (2007, S. 42) auch ganz trivial ausgedrückt werden:

- Kein ungeplanter Stillstand der Anlagen
- Kein (von den Anlagen verursachter) Defekt
- Kein Geschwindigkeitsverlust der Anlagen

Ungeplante Stillstände zu vermeiden ist eines der obersten Vorhaben. Die Zielsetzung ist, die ungeplanten Stillstände durch geplante Stillstände, wie beispielsweise geplante Wartungen, Reinigungen und Inspektionen, weitestgehend zu ersetzen.

Keine Defekte an Produkten, die durch die Anlage verursacht wurden, ist das zweite Ziel nach Hartmann. Das bedeutet, dass die Produktionsanlagen in einem optimalen Zustand sein müssen, der es nicht zulässt, dass defekte Produkte von ihnen produziert werden. Wenn ein Unternehmen sicherstellen möchte, dass es Qualität produziert, muss es für den optimalen Zustand der Betriebsanlagen sorgen.

Der Geschwindigkeitsverlust einer Anlage ist ein versteckter Verlust. Er ist deshalb versteckt, weil er in aller Regel nicht gemessen und mit Spezifikationen verglichen werden kann. Häufig ist es so, dass die theoretische Geschwindigkeit einer Anlage nicht bekannt ist und auch nicht ermittelt wird (Hartmann 2007, S. 42f.).

Die Ziele von Hartmann beziehen sich auf die Reduzierung der Hauptverlustquellen in den Bereichen Leistung, Qualität und Verfügbarkeit. Um die Gesamtanlageneffektivität zu steigern, müssen die Verluste minimiert werden. Es gibt neben den versteckten Verlusten aber auch solche, die sich in der Praxis als die sechs großen Verlustquellen herausgestellt haben. Diese werden in Kapitel 3.4. näher beschrieben.

Die Zielerreichung von TPM wird anhand von quantifizierbaren Ergebnissen kontrolliert. Diese Kennzahlen lassen sich nach Nakajima (1995, S. 24) in die folgenden sechs Kategorien einteilen:

- Produktivität (P)
- Qualität (Q)
- Kosten (K)
- Lieferung (L)
- Sicherheit/Umwelt (S)
- Arbeitsmoral (M)

Als Werkzeuge, die sowohl der Kontrolle als auch der Zielerreichung dienen, sind die folgende zu nennen (Reitz 2008, S. 15f. & Bracher 2009, S. 137ff.):

- 5S
- PDCA-Zyklus
- 5A
- Fünf mal Warum-Frage (5W)
- 5W1H
- 8er-Strategie/-Methode

Einige der o. g. Werkzeuge werden im weiteren Verlauf näher beschrieben. Der nächste Abschnitt behandelt die acht Säulen aus denen das TPM-Konzept besteht.

3.3. Die Säulen von TPM

Total Productive Management basiert auf acht unterschiedlichen Säulen. Diese Säulen bilden den Strukturrahmen für die vielfältigen Aktivitäten, die bei der Umsetzung von TPM zum Tragen kommen. Die Abbildung 3-4 zeigt die Säulen des TPM-Konzeptes.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3-4: Die acht Säulen des TPM (in Anlehnung an Reitz 2008, S. 15)

In der Literatur gibt es unterschiedliche Auffassungen darüber, aus wie vielen Säulen das TPM-Konzept besteht. Nach Bracher (2009, S. 87) stützt sich TPM auf fünf Säulen:

- Anlagen-Kaizen
- Autonome Instandhaltung
- Vorbeugende Instandhaltung
- Aus- und Weiterbildung
- Anlaufüberwachung

Diese Arbeit bezieht sich nachfolgend auf das Konzept mit acht Säulen nach Reitz. Synonym wird TPM in der Literatur auch Operational Excellence genannt. Das in Abbildung 3-4 gezeigte Modell wird auch häufig als Operational Excellence-Referenzmodell bezeichnet (ZWF 2007, S. 479).

Die erwähnten acht Säulen bilden das Gesamtprogramm zur Durchführung von TPM. Jede einzelne Säule repräsentiert ein speziell definiertes Teilziel. Diese Teilziele sind in sieben Schritte unterteilt. Insgesamt umfasst das TPM-Konzept somit 35 Schritte, die, wenn TPM konsequent und erfolgreich betrieben werden möchte, durchlaufen bzw. umgesetzt werden müssen. Die Anlageneffektivität zu erhöhen, ist das Gesamtziel von TPM und wird mit den Teilzielen der einzelnen Säulen erreicht. Um einen optimalen Zustand zu erreichen, ist es notwendig, dass TPM-Konzept prozessbezogen und bereichsübergreifend zu betrachten. Die Konsequenz ist, dass eine Optimierung nicht auf Kosten eines anderen Bereiches oder Prozesses erfolgen darf. Nur eine Optimierung im Ganzen ist anzustreben (Al-Radhi 2002, S. 17ff.).

Eine wesentliche Erweiterung von TPM, die nicht explizit in den Säulen beschrieben wird, ist die Einbindung der Mitarbeiter in die Erhöhung der Anlageneffektivität. Das bedeutet, dass TPM in die Unternehmensstruktur einzubinden ist und alle Führungskräfte voll integriert werden müssen (Bracher 2009, S. 87ff.).

Nachfolgenden werden die einzelnen Säulen aus der Abbildung 3-4 näher beschrieben.

3.3.1. Kontinuierliche Verbesserung

Die kontinuierliche Verbesserung bzw. der Kontinuierlicher-Verbesserungs-Prozess (KVP) basiert auf den Grundlagen von Kaizen. Die Zielsetzung von KVP ist es, kleine aber stetige Verbesserungen im Unternehmen anzustoßen. Diese erfolgen in einer systematischen Form und mit Hilfe von reproduzierbaren Problemlöse-Methoden. Die Erarbeitung der Ideen erfolgt dabei stets in Gruppen, in denen nach Möglichkeit alle Mitarbeiter eines Unternehmens eingebunden sind (Wahren 1998, S. 1).

Diese vielen kleinen Verbesserungen, die in jedem Prozess im Unternehmen durchgeführt werden, summieren sich über die Zeit zu einer Steigerung der Produktivität und der Qualität, die wiederum mit Kostenvorteilen verbunden sind (Imai 1997, S. 9).

Durch die Eliminierung von Verlusten und Verschwendungen wird die Effizienz von Maschinen erhöht (ZWF 2007, S. 480). Imai beschreibt Kaizen wie folgt:

„Die Botschaft von KAIZEN heißt, es soll kein Tag ohne irgendeine Verbesserung im Unternehmen vergehen.“ (Imai 1993, S. 24)

Bis die ständige Verbesserung in den Unternehmen zu einer Selbstständigkeit wird, ist es ein langfristiger Prozess, der sowohl konsequente Planung als auch Durchhaltevermögen erfordert. Der Grundstein dafür ist ein vom Management erschaffenes Klima, welches einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess ermöglicht. Sobald jeder Mitarbeiter bereit ist seine Arbeit ständig zu verbessern, ist eine Unternehmenskultur der ständigen Verbesserung entstanden.

Um den Kaizen-Prozess erfolgreich betreiben zu können, bedarf es einiger Methoden. Für einen erfolgreichen KVP müssen zuerst die Grundlagen für einen Standard geschaffen werden. Auf dieser Grundlage aufbauend werden die Verbesserungen umgesetzt. Die Voraussetzungen werden mit der Einführung der 5S-Methode realisiert. Die 5S-Methode liegt nach Bracher (2009, S. 137) den fünf japanischen Begriffen:

- Seiri: Ordnung schaffen, Unnötiges eliminieren
- Seiton: Jeden Gegenstand am richtigen Ort aufbewahren
- Seiso: Sauberkeit am Arbeitsplatz
- Seiketsu: Persönliche Sauberkeit
- Shitsuke: Disziplin

zugrunde. Die 5S-Methode ist die Grundlage für den Verbesserungsprozess im TPM-Konzept. Dadurch werden die Mitarbeiter schrittweise an ein eigenverantwortliches Handeln herangeführt und gleichzeitig wird die Voraussetzung für die Einleitung eines Kaizen-Prozesses geschaffen. Die 5S-Methode ist verantwortlich für die Suche nach den Verlustquellen im Produktionsprozess und damit der Startschuss für die kontinuierliche Verbesserung (Bracher 2009, S. 137).

Der ständige Verbesserungsprozess wird durch die Idee von W. E. Deming unterstützt, der den Verbesserungsprozess als ein sich weiterbewegendes Rad mit vier Grundaktivitäten dargestellt hat. Dieser Deming- oder auch PDCA-Zyklus genannt, beginnt immer dann von Neuem, wenn die Umsetzung nicht den angestrebten Erfolg erreicht hat oder sich weitere Verbesserungsmöglichkeiten ergeben (Brunner 2008, S. 6f.). Die Abbildung 3-5 zeigt die vier Phasen des PDCA-Zyklus.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3-5: PDCA-Zyklus (in Anlehnung an Imai 1997, S. 19)

Der Grundgedanke von Kaizen ist die Sicherstellung durch den Grundsatz des Erhaltens und Verbesserns von Standards. Das Planen ist der Ausgangspunkt und meint, dass für die Verbesserung ein Ziel zu setzen und einen Aktionsplan aufzustellen ist. Dieser beinhaltet die Antwort auf die Frage, wie dieser Aktionsplan umgesetzt werden soll.

Der zweite Punkt im Zyklus ist die Durchführung. Hier wird das geplante Ziel umgesetzt. Der nächste Aspekt prüft, ob die Zielerreichung gelungen ist oder nicht (Checken). Falls es im dritten Schritt zu Abweichungen kommt, werden diese bei Agieren/Anpassen angeglichen. Weiterhin wird durch die Standardisierung der neuen Arbeitsabläufe die Wiederholung des ursprünglichen Problems verhindert. Dieser Kreislauf wird ständig durchlaufen, bis eine Verbesserung erreicht wurde. Dieser neue Standard wird dann als Status qou gesetzt und zum Ziel weiterer Verbesserungen. Es gilt, dass der aktuelle Zustand nie als zufriedenstellend angesehen wird. Die Aufgabe der Unternehmensführung ist es, den PDCA-Zyklus ständig in Bewegung zu halten. Ermöglicht wird das durch die ständige Vergabe neuer Ziele (Imai 1997, S. 19).

Für alle Mitarbeiter, vom Arbeiter bis zum Management, gilt:

Wer aufhört besser zu werden, hat aufgehört gut zu sein!“

(Brunner 2008, S. 6)

Der Problemlösungszyklus ist das wichtigste Instrument des TPM-Konzeptes. Er wird in dieser einfachen und standardisierten Form für alle Maßnahmen verwendet. Der PDCA-Zyklus zeichnet sich durch seine übersichtliche und systematisierte Vorgehensweise aus, die bereits von dem Großteil der Mitarbeiter in kurzer Zeit erlernt werden kann. Weitere Methoden sind u. a. Poka-yoke (narrensichere Produktion) und Seven Tools of Quality, auch Q7 genannt. Das Q7 umfasst beispielsweise das Pareto-Diagramm (siehe Kapitel 3.3.3.) oder das Ishikawa-Diagramm (Bracher 2009, S. 138f.).

3.3.2. Autonome Instandhaltung

Die zweite Säule des TPM-Konzeptes ist die autonome Instandhaltung. Bei der autonomen Instandhaltung sind Produktionsmitarbeiter in der Lage, selbstständig Probleme an Anlagen zu lösen. Sie übernehmen einen Teil der Aufgaben der Instandhaltung. Komplizierte Reparaturen, die beispielsweise spezielle Qualifikationen erfordern, werden weiterhin durch die Instandhaltungsabteilung übernommen (Al-Radhi 2002, S. 34).

Bei der autonomen Instandhaltung ist die Frage zu beantworten, wie viel autonome Instandhaltung kann ein Unternehmen erhalten. Die Frage ist unter anderem in der Fähigkeit, Mitarbeiter zu motivieren, begründet. Hinzu kommt eine lange und sorgfältig geleitete Schulungs- und Umstrukturierungsperiode (Hartmann 2007, S. 89f.).

Darüber hinaus wird mit der autonomen Instandhaltung dem Trend entgegengewirkt, dass sich die Produktionsmitarbeiter der Verantwortung für die Maschine und somit für ihren Arbeitsplatz entziehen. Die autonome Instandhaltung nutzt den Vorteil, der vorher verborgen geblieben ist. Die TPM-Philosophie sieht darin einen wesentlichen Grund für die Verluste in der Anlagenverfügbarkeit. Die Produktionsmitarbeiter sind diejenigen, die am Besten mit den Produktionsanlagen und den Umgebungsbedingen vertraut sind. Das macht sie zu wertvollen Mitarbeitern, die dadurch einen Großteil der Instandhaltung übernehmen können. Weiterhin kann ihr hohes Maß an Wissen über Mängel rund um die Maschine für Verbesserungsmöglichkeiten genutzt werden (Bracher 2009, S. 139f. & Rasch 2000, S. 209).

Ein weiterer Vorteil der autonomen Instandhaltung ist der Zusammenarbeit zwischen Produktions- und Instandhaltungsmitarbeitern geschuldet. Die erhöhte Interaktion zwischen den Beteiligten fördert die Qualifikation der Produktionsmitarbeiter für Instandhaltungsmaßnahmen. Zusätzlich werden die Mitarbeiter der Instandhaltung entlastet und können sich z. B. intensiv um Schwachstellenanalysen und Verbesserungsaktivitäten kümmern

(Al-Radhi 2002, S. 36).

Ein weiterer wichtiger Aspekt der autonomen Instandhaltung, überwiegend in japanischen Unternehmen, ist, dass die routinemäßigen Instandhaltungsmaßnahmen der Produktionsanlagen inklusive aller Inspektionen in Form der Gruppenarbeit von den Maschinenbedienern verrichtet werden. Somit ist der Produktionsbereich für die Erreichung der Produktionsziele verantwortlich (Rasch 2000, S. 209).

Durch die Übernahme der Instandhaltungstätigkeiten verringern sich die Reaktionszeiten und somit auch die Stillstandzeiten der Produktionsanlagen, was wiederum einen positiven Effekt auf die Gesamtanlageneffektivität hat (Konecny 2011, S. 45).

Wie schon bei dem kontinuierlichen Verbesserungsprozess erwähnt, ist auch bei der autonomen Instandhaltung die 5S-Methode ein elementares Werkzeug zur Zielerreichung (Rasch 2000, S. 209).

Zur Umsetzung können die Mitarbeiter der Produktion die verschiedenen Maßnahmen nicht alle zur selben Zeit umsetzen. Der Weg zur autonomen Instandhaltung erfolgt über sieben Schritte (Al-Radhi 2002, S. 36f.):

1. Grundreinigung
2. Verschmutzungsquellen und Zugänglichkeit
3. Vorläufige Standards
4. Qualifizierung
5. Beginn der autonomen Instandhaltung
6. Organisation und Optimierung
7. Autonome Instandhaltung

Die Schritte 1-3 werden von den Maschinenbedienern durchgeführt. Sie schaffen damit die Basis für die autonome Instandhaltung, indem sie die Maschinen reinigen, Verschmutzungsquellen beseitigen und eine bessere Zugänglichkeit einrichten. Damit ist ein Grundniveau geschaffen, dass gleichzeitig als Ausgangspunkt für die autonome Instandhaltung dient. Während der Schritte 4 und 5 werden die ersten gründlichen Inspektionen durchgeführt. In dieser Phase ist es wichtig, dass von den Mitarbeitern Standards gesetzt werden und eine Sensibilisierung für Abweichungen vom Normalbetrieb der Anlage entwickelt werden. Während dieser Zeit kommt es zu den ersten Erfolgen, wie z. B. zu einer Verringerung von Anlagenfehlleistungen. Die beiden letzten Schritte stehen für Verbesserungsaktivitäten aufgrund besserer Kenntnisse und mehr Erfahrung im Umgang mit den Produktionsanlagen. Die Verbesserungen erstrecken sich beispielsweise von Rüstvorgängen bis hin zu Materialflüssen, die vor und nach der Anlage erfolgen (Al-Radhi 2002, S. 37f.).

3.3.3. Geplante Instandhaltung

Die Integration der autonomen Instandhaltung ist im Hinblick auf die Anlagenverfügbarkeit ein wichtiger Aspekt. Durch die schnelle Reaktion der geschulten und eigenverantwortlich handelnden Produktionsmitarbeiter können die Stillstandszeiten reduziert werden. Jedoch bleiben weiterhin wichtige Instandhaltungsarbeiten bestehen, wie z. B. Inspektionen und Wartungsmaßnahmen. Diese gehen über die einfachen Aufgaben hinaus und benötigen spezielles Know-how, Fertigkeiten und Werkzeuge (Bracher 2009, S. 144).

Diese Arbeiten werden weiterhin vom Instandhaltungspersonal durchgeführt. Das Ziel der geplanten, auch vorbeugende, Instandhaltung (Preventive Maintenance, kurz PM) genannt, ist den Anteil der ungeplanten Instandhaltungsmaßnahmen zu reduzieren und durch geplante (vorbeugende) Instandhaltungsmaßnahmen zu ersetzten. Dadurch wird die Produktion besser planbar, weil ungeplante Stillstände vermieden werden. Die Produktionssicherheit steigt an (Kletti und Schumacher 2011, S. 98).

Voraussetzung für eine erfolgreiche Umsetzung dieser Strategie ist, dass die Informationen über die möglichen Ausfallzeitpunkte eines Instandhaltungsobjektes in ausreichender Form bekannt sind. Sind die Informationen vorhanden, können bevor der Ausfallzeitpunkt eintritt, Gegenmaßnahmen, wie Teileaustausch oder Wartungsmaßnahmen, eingeleitet werden. Zur Bestimmung der Zeitpunkte für die Ausfälle können dabei entweder Kalendertage oder aber Leistungsgrößen (Ausbringungsmenge) des Instandhaltungsobjektes als Parameter dienen. Besonders zu berücksichtigen sind jedoch die Erfahrungswerte und Daten aus der Vergangenheit, aber auch die gewonnen Erkenntnisse des Herstellers der Produktionsanlagen (Rasch 2000, S. 88f.).

Nach Al-Radhi (2002, S. 56-68) sind für die Säule der geplanten Instandhaltung die folgenden sieben Schritte zu absolvieren:

1. Instandhaltungsprioritäten
2. Stabile Ausgangsbasis
3. IPS-System
4. Prozessbezogene Instandhaltung
5. Ablaufoptimierung
6. Verbessernde Instandhaltung
7. Geplantes Instandhaltungsprogramm

Am Anfang wird den Produktionsanlagen oder Teilbereichen einer Anlage die meiste Aufmerksamkeit gewidmet, die den höchsten Zeitaufwand für Instandhaltungsmaßnahmen aufweisen. Mit Hilfe des Pareto-Diagrammes sollen primär die großen Verlustquellen durch konsequente Verbesserungsmaßnahmen eliminiert werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3-6: Pareto-Diagramm (eigene Darstellung)

Das Pareto-Prinzip, häufig auch 80/20-Regel genannt, wurde im 19. Jahrhundert von dem italienischen Volkswirtschaftler Vilfredo Pareto (1884-1923) erfunden. Er eruierte, dass 20 Prozent der Bevölkerung 80 Prozent des Vermögens des Landes besaßen. Das Pareto-Prinzip stellt nach der ökonomischen Theorie die exakte Bedeutung von Effizienz dar und ist ein Synonym für die Abwesenheit von Ressourcenverschwendung. Das Pareto-Prinzip besagt, dass man so lange wirtschaftet, bis sich keiner mehr verbessern kann, ohne einen anderen schlechter zu stellen (Hartmann 2007, S. 129 & Hens und Pamini 2008, S. 5).

Diese Aussage deckt sich mit dem Prinzip von TPM, dass keine Verbesserungen auf Kosten anderer Bereiche durchgeführt werden sollten (siehe Kapitel 3.3.1.).

Die Abbildung 3-6 zeigt exemplarisch, wie ein Pareto-Diagramm z. B. nach dem Sammeln und Erfassen von Fehlermeldungen in bestimmten Fertigungsbereichen (A1-D1) aussieht. Es ist ersichtlich, dass im Fertigungsbereich A1 die meisten Fehler aufgetreten sind und durch eine Verbesserung die größten Vorteile entstehen. Dadurch wird die Priorität festgelegt, in der die Verluste bzw. Verschwendungen beseitigt werden.

Nachdem die Prioritäten im ersten Schritt festgelegt wurden, geht es im zweiten Schritt darum, die Schwachstellen dauerhaft zu beseitigen. Der dritte Schritt verlangt die Implementierung eines Informations-, Planungs- und Steuerungssystems (IPS-System). In diesem System werden alle Daten zur Instandhaltung erfasst und ausgewertet. Dadurch wird eine verbesserte Planung und Steuerung der Instandhaltungsmaßnahmen gewährleistet.

In Schritt vier beginnt die prozessbezogene Instandhaltung. Das beinhaltet die regelmäßige Überwachung und Pflege der Produktionsanlagen. Die prozessbezogene Instandhaltung besteht aus zwei Teilbereichen (Al-Radhi 2002, S. 61f.):

1. Regelmäßige Wartung (Pflege) und Inspektion (Überwachung) sowie
2. Geplante Instandsetzung unter Berücksichtigung der Daten aus Inspektion und Wartung.

Die Ablaufoptimierung ist der nächste Schritt der geplanten Instandhaltung. Das Ziel der Mitarbeiter in diesem Teilbereich sollte es sein, die eigene Leistung immer weiter zu optimieren. Die Absicht ist nicht, möglichst aufwendige Instandhaltungsmaßnahmen durchzuführen, sondern diese falls nötig mit wenig Aufwand möglichst große Verbesserungen zu erreichen. Durch die Optimierung der eigenen Abläufe, schaffen die Mitarbeiter sich weitere Freiräume, um zusätzliche geplante Instandhaltungsmaßnahmen durchzuführen (Al-Radhi 2002, S. 65).

Im sechsten Schritt, der verbessernden Instandhaltung, werden drei wesentliche Ziele verfolgt (Al-Radhi 2002, S. 67):

1. Die Steigerung der Zuverlässigkeit eingesetzter Bauteile
2. Die Verlängerung der Lebensdauer von Ersatz- und Verschleißteilen
3. Die Steigerung der Leistungsfähigkeit der Produktionsanlagen

Die Zielsetzung ist, die Schwachstellen vor einem Ausfall der Produktionsanlagen zu entdecken und zu beseitigen.

Im letzten Schritt wird das geplante Instandhaltungsprogramm ständig verbessert. In diesem Schritt werden alle Vorgehensweisen und Maßnahmen erneut überprüft und hinterfragt. Das Ziel ist, ständig den eigenen Status qou in Frage zu stellen und zu verbessern. Am Ende der Einführung entsteht eine Instandhaltungsphilosophie, die eine kontinuierliche Verbesserung des Anlagenzustandes anstrebt (Bracher 2009, S. 145).

3.3.4. Training und Ausbildung

Die vierte Säule beschreibt das Training und die Ausbildung des Personals. Die Hauptaufgabe ist die zielgerichtete Planung und der effiziente Einsatz von Personal. Besonders in der Einführungsphase von TPM muss das Personal durch Schulungen und Trainings unterstützt werden, um eine erfolgreiche Implementierung sicherzustellen. Schulungen und Workshops können dabei sowohl von externen Beratern oder von Mitarbeitern aus dem eigenen Unternehmen durchgeführt werden. Bei letzten Punkt hat man den Vorteil, dass die Ausbilder sowohl Produktionsanlagen als auch Mitarbeiter kennen. Somit können sie gezielt auf die Schwachstellen ihres Unternehmens eingehen (Hartmann 2007, S. 91f. & Bracher 2009, S. 146).

Die sieben Schritte in dieser Säule sind nach Al-Radhi (2002, S. 93-102):

1. Bewusstsein
2. TPM-Grundlagen
3. TPM-Werkzeuge
4. Kommunikationstechniken
5. Autonome Instandhaltung
6. Geplante Instandhaltung
7. Fertigungskenntnisse

Der erste Schritt der Schulung dient der Bewusstseinsbildung der Mitarbeiter für den notwendigen Veränderungsprozess. Nach dieser Sensibilisierung erfolgt die Vermittlung der Grundlagen von TPM. Hier wird den Mitarbeitern der Aufbau des Systems und die Einbindung in die Organisation der Unternehmung erläutert (Bracher 2009, S. 146). Aber auch der Umgang mit der datenbasierten Analyse und Verfolgung der Produktionseffizienz über die Overall Equipment Effectiveness (siehe Kapitel 4.).

Im dritten Schritt lernen die Mitarbeiter die verschiedenen Methoden und Werkzeuge (PDCA-Zyklus, 5S und 5W) des TPM-Konzeptes kennen. Wie in den vorherigen Kapiteln bereits beschrieben, können dies Problemlösungstechniken, Visualisierungen, Standardisierungen und eine schrittweise und systematische Vorgehensweise sein (Al-Radhi 2002, S. 95).

Die Kommunikationstechniken werden im vierten Schritt trainiert. Das Arbeiten in der Gruppe erfordert besonders im Bezug auf die Kommunikation besondere Regeln, die im Vorfeld geübt werden müssen. Für eine bessere Verständigung im Team können folgende Methoden hilfreich sein:

- Brainstorming/Brainwriting,
- Bewertung von Vorschlägen,
- Problemlösungstechniken und
- Visualisierungstechniken.

Den Mitarbeitern sollte im Vorfeld vermittelt werden, dass man es im Team ausschließlich mit Partnern und nicht mit Gegnern zu tun hat (Al-Radhi 2002, S. 98 & Bracher 2009, S. 147).

Das fünfte Element der Säule Training und Schulung ist die autonome Instandhaltung. In diesem Schritt lernen die Maschinenbediener die Grundkenntnisse der Instandhaltung kennen. Dadurch sind sie in der Lage Abweichungen vom Normalbetrieb zu erkennen und selbstständig zu beheben (Al-Radhi 2002, S. 98f.).

Ein weiterer Faktor ist, dass die Kommunikation zwischen den Maschinenbedienern und der Instandhaltung verbessert wird. Die Voraussetzung dafür ist der immer aktuelle Kenntnisstand über den derzeitigen Zustand der Anlagen. Als Hilfsmittel können dabei Checklisten dienen, auf denen vermerkt wird, welche Unregelmäßigkeiten während eines Tages aufgetreten sind (Kletti und Schumacher, S. 97f.).

Der sechste Schritt, die geplante Instandhaltung, richtet sich an die Mitarbeiter in der Instandhaltung. Die Schulungsschwerpunkte nach Al-Radhi (2002, S. 101) sind:

- Anwendung von Problemursachen-Analysen
- Einsatz und Ergebnisse der PM-Analyse[1]
- Aufbau und Funktion des Informationssystems
- Einsatz und Diagnose- und Messverfahren

Die Mitarbeiter lernen, Maßnahmen für die geplante Instandhaltung zu entwickeln.

Im letzten Schritt der Säule Training und Schulung erhalten die Mitarbeiter Einblicke in Rüst-, Werkzeugwechsel- und Einrichtvorgänge. Für die Mitarbeiter ist es wichtig ihre Fähigkeiten und Kenntnisse im Bereich der Fertigungsprozesse zu vertiefen, um Maßnahmen zur Effizienzsteigerung der Produktionsanlagen zu entwickeln (Al-Radhi 2002, S. 102).

Der Bedarf an Schulungen und Trainings ist nicht nur ein wichtiger Bestandteil der Einführung von TPM, sondern vielmehr ein wesentlicher Erfolgsfaktor für die erfolgreiche Umsetzung des gesamten Konzeptes. Wird die Weiterbildung der Mitarbeiter periodisch durchgeführt, kann sie somit als Teil der Personalentwicklung angesehen werden. Dadurch wird die Organisationskultur zu einer lernenden Organisation, die wiederum die Basis für die kontinuierliche Verbesserung liefert (Bracher 2009, S. 147ff.).

3.3.5. Anlaufüberwachung

Die Anlaufüberwachung[2] ist eine Methode, die bereits vor der Anschaffung neuer Maschinen darauf achtet, dass Aspekte wie Instandhaltbarkeit, Zugänglichkeit und Bedienerfreundlichkeit in der Planungsphase berücksichtigt werden. Die wesentlichen Faktoren der Anlaufüberwachung sind nach May und Schimek (2009, S. 68):

- Vorzeitige und bereichsübergreifende Planung von neuen Produkten, Prozessen und Anlagen
- Vorzeitige Integration der Lieferanten in die Planung
- Reduzierung der Entwicklungszeit von neuen Produkten, Prozessen und Anlagen
- Umsetzung von kurzen Anlaufzeiten bei neuen Produkten, Prozessen und Anlagen
- Berücksichtigung der MP-Informationen (Maintenance Prevention = Instandhaltungsvermeidung)

Das Ziel für die vorhandenen Produktionsanlagen ist eine Erhöhung und das Halten eines hohen Leistungs- und Verfügbarkeitsniveaus. Bei der Beschaffung von neuen Produktionsanlagen können die sechs großen Verlustquellen (siehe Kapitel 3.4.) weitestgehend vermindert bzw. beseitigt werden. Somit erhöht sich die Prozesssicherheit, welche für die Maximierung der Gesamtanlageneffizienz verantwortlich ist (Brunner 2008, S. 88f.).

Die Grundidee der Anlaufüberwachung ist, die Anlageninvestition bereits vorher auf die späteren Instandhaltungskosten zu überprüfen und daraus eine Strategie zur Optimierung der Anlagenkonzeption zu erstellen. Bei dieser Betrachtung werden neben den reinen Investitionskosten auch die Kosten über die gesamte Lebensdauer einer Anlage analysiert. Zusammengefasst werden diese Kosten auch Lebenszykluskosten (Life cycle costs, siehe Abbildung 3-7) genannt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3-7: Lebenszykluskosten (Bünting 2009, S. 36)

Die Lebenszykluskosten beinhalten neben den Investitionskosten die Instandhaltungs- und Produktionskosten. Hinzu kommen Kosten für den Logistikaufwand, die Ersatzteillagerung, Schulungen und Entsorgung (Bracher 2009, S. 149).

Die sieben Schritte der Anlagenüberwachung sind nach May und Schimek (2009, S. 69f.):

1. Produktentwicklung
2. Anlagenkonzept
3. Anlagenkonstruktion
4. Herstellung
5. Installation
6. Anlauf
7. Betrieb

Jede neue Produktentwicklung, Schritt 1 der Anlagenüberwachung, bringt neue Anforderungen an die Produktion und deren Prozesse mit sich. Der Fertigungsprozess sowie die Rahmenbedingungen für das 4M-System (Mensch, Maschine, Material und (Arbeits-) Methode) ändern sich.

Die neuen Produkte erfordern andere technische Spezifikationen, wie beispielsweise Taktzeiten, Grad der Automatisierung und Funktionen der Produktionsanlage.

Diese Aspekte bilden die Basis für das Anlagenkonzept. Im zweiten Schritt, der Anlagenüberwachung, werden sowohl konservative Kriterien, wie z. B. Fertigungstechnik, Maschinenkapazität, Investitionskosten und Taktgeschwindigkeiten berücksichtigt, aber auch Faktoren, wie eine hohe Anlagenzuverlässigkeit, Bedien- und Instandhaltbarkeit sowie die Prozessfähigkeit (Hartmann 2007, S. 39 & May und Schimek 2009, S. 69).

Von der Design-Phase (Schritt 1) bis zur Anlagenkonstruktion (Schritt 3) kann eine hohe Verlustminimierung für zukünftige Produkte, Anlagen und Prozesse erreicht werden. Dies ist ein elementares Ziel dieser TPM-Säule (Bracher 2009, S. 150).

Nach Al-Radhi (2002, S. 79) sind bei einer erfolgreichen Design- und Konstruktionsphase ca. 60%-75% aller im Betrieb auftretenden Fehler und Schwachstellen zu vermeiden.

Der vierte Schritt dieser TPM-Säule beschreibt die Herstellung der Produktionsanlage. Hier lernen die Mitarbeiter der Instandhaltung die Anlage beim Hersteller kennen. Die Schulung des Instandhaltungspersonals vor Ort ist deshalb sinnvoll, weil dort die Anlage an allen Stellen offen zugänglich und einsehbar ist. Im laufenden Betrieb ist das nicht immer gegeben, da Maschinen häufig durch andere Maschinen versperrt sind oder durch Bleche und Sicherheitseinrichtungen verdeckt sind. In dieser Phase findet ebenso eine Vorabnahme unter realen Bedingungen (Produktion einer Testserie) statt. Dadurch können Fehler und Mängel sofort beim Hersteller behoben werden.

Nach der Herstellung erfolgt die Installation der Anlage beim Kunden. Sind die vorherigen Schritte konsequent durchlaufen worden, kennen die Mitarbeiter aus der Produktion und Instandhaltung die Maschine bereits. In diesem Schritt wird ein Testlauf mit Originalteilen gefahren. Neben dem Testlauf wird ebenfalls eine Maschinenfähigkeitsuntersuchung durchgeführt. Beide Ergebnisse werden in das Anlagenbuch eingetragen.

Der Anlauf umfasst den Schritt sechs der Anlagenüberwachung. Die Anlaufphase ist die Zeit zwischen Produktionsbeginn und einer stabilen Serienfertigung. Je kürze diese Zeit ist, desto effektiver ist die Anlaufphase. In dieser Phase werden die letzten Fehler beseitigt, die z. B. dadurch sichtbar werden, dass eine Anlage gewollt überlastet wird. Während der Anlaufphase können Organisations- und Arbeitsabläufe durch die nachfolgende Punkte festgelegt werden (Al-Radhi 2002, S. 82):

- Bedienungsstandards
- Rüst- und Werkzeugwechselstandards
- Instandhaltungsstandards
- Fertigungs- und Instandhaltungsabläufe

Als letzten Schritt des Anlaufes erfolgt die Endabnahme mit Hilfe eines Leistungsnachweises der Anlage.

Die letzte Phase ist der Betrieb der Anlage. In diesem Schritt erfolgt eine permanente Rückmeldung von Informationen und Erfahrungen. Nach dem Produktionsstart können erste Verbesserungsvorschläge an die Anlagenplanung und Konstruktion zurückgegeben werden. Dieses Feedback ist die Grundlage für den kontinuierlichen Verbesserungsprozess.

Je besser die Schritte 1 bis 6 durchgeführt wurden, desto weniger Fehler und Mängel treten im Anschluss im Produktionsbetrieb auf (Al-Radhi 2002, S. 79-84 & May und Schimek 2009, S. 70f.).

3.3.6. Qualitätserhaltung

Eine weitere Säule des TPM-Konzeptes ist die Qualität bzw. die Qualitätserhaltung. Bei dem Baustein Qualitätserhaltung, früher Qualitätsinstandhaltung (aus dem englischen Quality Maintenance) genannt, umfasst Maßnahmen zur Erhaltung (to maintain = i. S. v. erhalten und bewahren) und Steigerung der Produktqualität und Prozesssicherheit mit dem Ziel der Eliminierung aller Verluste durch mangelnde Qualität (May und Schimek 2009, S. 72).

Nach dem Productivity Development Team (1990, S. 20) kann Qualität auch wie folgt beschrieben werden:

„Products that do not meet customer specifications are familiar loss. Clearly, scrap that cannot be reused is a waste of materials. Even when products can be reworked, the effort spent to process them twice is a waste.“

Die Suche nach Qualitätsverlusten ist ein wesentlicher Aspekt der Verbesserung der Produktionsprozesse. Die Qualität der Produkte wird durch den Qualitätsgrad (QG) repräsentiert, der neben dem Gesamtnutzungsgrad (NG) und dem Leistungsgrad (LG), die Faktoren zur Ermittlung der Gesamtanlageneffektivität (siehe Kapitel 4.2.) darstellen. Deshalb ist der Qualitätsgrad ein wesentlicher Bestandteil des TPM-Konzeptes. Die mangelnde Transparenz und Datenermittlung erschweren das Auffinden von Qualitätsmängeln, weil diese häufig erst an nachgelagerten Produktionsprozessen sichtbar werden oder im schlimmsten Fall erst bei der Anwendung beim Kunden (Bracher 2009, S. 153).

Wie schon in den vorherigen Säulen, ist auch bei der Qualitätserhaltung eine enge Zusammenarbeit mit funktionsübergreifenden Bereichen nötig. Dazu werden Werkzeuge verwendet, die dem Ziel konsistenter Produkt- und Prozessqualität dienen und darüber hinaus den kontinuierlichen Verbesserungsprozess antreiben. Ein elementares Werkzeug (siehe Kapitel 3.2.) ist die 8er-Methode. Die Besonderheit dieser Methode ist, dass zwei Bearbeitungskreise durchlaufen werden, die liegend, wie eine Acht aussehen. Besonders effektiv ist die 8er-Methode bei chronisch auftretenden Verlusten, da sie die Standardisierung mit der zielgerichteten kontinuierlichen Verbesserung kombiniert. Die Abbildung 3-8 zeigt den grundlegenden Ablauf der 8er-Methode.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3-8: 8er-Methode (in Anlehnung an May und Schimek 2009, S. 74)

Grundsätzlich wird im ersten Schritt der linke Kreis (Erhaltungszyklus) durchlaufen. Dieser ist für die Zustandserhaltung verantwortlich. Sobald ein Mangel auftritt, wird in den linken Kreis (Verbesserungszyklus) gewechselt, um den Mangel zu verbessern bzw. beseitigen. Ist die Beseitigung erfolgreich abgeschlossen, kann zurück in den linken Kreis gewechselt werden. Hier wird nun der verbesserte Zustand erhalten. Nachfolgend werden die sieben Schritte der 8er-Methode solange wiederholt, bis alle Verluste behoben wurden. Die liegende Acht kann auch als das mathematische Zeichen für unendlich interpretiert werden (May und Schimek 2009, S. 73f.).

Nach Nakajima (2006, o. S.) werden in den einzelnen Schritten die folgenden Aktivitäten ausgeführt:

[...]


[1] Methode zur Analyse der physikalischen Ereignisse bei Maschinenstörungen

[2] Die Anlaufüberwachung wird auch als Anlaufmanagement, Early Equipment Control, Early Product and Equipment Management oder Start-up-Control bezeichnet.

Ende der Leseprobe aus 115 Seiten

Details

Titel
Bewertung der Gesamtanlageneffektivität für die Software iTPM. Ermittlung und Entwicklung von Kennzahlen
Hochschule
Europäische Fernhochschule Hamburg
Note
1,9
Autor
Jahr
2012
Seiten
115
Katalognummer
V349114
ISBN (eBook)
9783668492592
ISBN (Buch)
9783668492608
Dateigröße
3569 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
bewertung, gesamtanlageneffektivität, software, ermittlung, entwicklung, kennzahlen
Arbeit zitieren
André Koch (Autor), 2012, Bewertung der Gesamtanlageneffektivität für die Software iTPM. Ermittlung und Entwicklung von Kennzahlen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/349114

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