Das Ziel dieser Projektarbeit wird ein auf die Teilaspekte des Instandhaltungsmanagements angepasster Reifegradindex der Industrie 4 0 sein. Dazu zählen u. a. das Ersatzteilmanagement, die Interdisziplinarität mit der Produktion oder die Flexibilität hinsichtlich der Ressourcenallokation bei einem Ausfall von einer oder mehreren technischen Anlagen. In dem Reifegradindex wird sich der zunehmende Nutzen von Elementen der Industrie 4 0 in einer weitestgehenden Digitalisierung und Automatisierung der einzelnen Teilaspekte widerspiegeln.
In diesem Kontext wird das prädiktive Instandhaltungsmanagement einer Stufe des Reifegradindexes zugeordnet werden. Entsprechend lässt sich der erforderliche Standard und der daraus resultierende Nutzen von den Methoden und Werkzeugen der Industrie 4 0 für die Einführung einer prädiktiven Instandhaltungsstrategie im jeweiligen Unternehmen ableiten. Außerdem werden daran anschließend die Risiken und Chancen ermittelt und beurteilt, mit denen ein Unternehmen bei diesem Vorhaben kalkulieren muss.
Zusammengefasst liefert diese Projektarbeit eine Orientierung für den mindestens notwendigen Standard an Digitalisierung und Automatisierung in einem Unternehmen für eine erfolgreiche Umsetzung und Etablierung eines prädiktiven Instandhaltungsmanagementsystems. Darüber hinaus wird der daraus resultierende wirtschaftliche Nutzen erläutert und die damit verbundenen Chancen zur Optimierung, Steigerung der Leistungsfähigkeit und Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit im jeweiligen Unternehmen. Ebenfalls werden die Risiken der unternehmerischen Entscheidung und die damit einhergehenden Veränderungen kritisch beurteilt werden.
Im Grundlagenbereich dieser Forschungsprojektarbeit wird die genormte Definition des Instandhaltungsbegriff nach DIN 31051 erläutert und weitere Aspekte im Umfeld von Instandhaltung definiert. Darunter fallen die Wartung, die Inspektion, die Instandsetzung sowie die Verbesserung. Anschließend werden die weitestgehend konträr erscheinenden Instandhaltungsziele erklärt, z.B. die Instandhaltungskosten nach Möglichkeit zu minimieren und gleichzeitig für hohe Sicherheitsstandards, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der technischen Anlagen zu garantieren.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Ausgangssituation
1.2 Problemstellung
1.3 Zielsetzung
1.4 Vorgehen
2 Konzeptionelle Grundlagen der Instandhaltung
2.1 Begriffsdefinition Instandhaltung
2.2 Aufgaben von Instandhaltung
2.3 Weitere Definitionen im Umfeld von Instandhaltung
2.3.1 Wartung
2.3.2 Inspektion
2.3.3 Instandsetzung
2.3.4 Verbesserung
3 Ziele und Strategien der Instandhaltung
3.1 Instandhaltungsziele
3.1.1 Sicherheit
3.1.2 Zuverlässigkeit
3.1.3 Verfügbarkeit
3.1.4 Kosten
3.2 Instandhaltungsstrategien
3.2.1 Reaktive Instandhaltung
3.2.2 Vorbeugende Instandhaltung
3.2.3 Zustandsabhängige Instandhaltung
3.2.4 Ganzheitlich produktive Instandhaltung
3.3 Instandhaltungsoptimum
4 Einordnung und Einführung prädiktiver Instandhaltung im Umfeld von Industrie 4.0
4.1 Grundlagen und Prämissen der Industrie 4.0
4.2 Elemente der Industrie 4.0
4.2.1 Internet of Things
4.2.2 Big Data
4.2.3 Künstliche Intelligenz
4.2.4 Cyber-Physisches Produktionssystem
4.2.5 Smart Factory
4.3 Prädiktive Instandhaltung
4.4 Reifegrade der Industrie 4.0
4.5 Einordnung und kritische Diskussion
4.6 Risiken bei Einführung prädiktiver Instandhaltung
4.7 Chancen bei Einführung prädiktiver Instandhaltung
4.8 Wissenstransfer
5 Fazit und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines auf die Teilaspekte des Instandhaltungsmanagements angepassten Reifegradindex der Industrie 4.0. Die zentrale Forschungsfrage untersucht, welchem Reifegrad der Industrie 4.0 die prädiktive Instandhaltungsstrategie zugeordnet werden kann und welche unternehmerischen Chancen sowie Risiken mit einer solchen Implementierung verbunden sind, um eine praxisnahe Orientierung für Entscheidungsträger zu schaffen.
- Methodische Grundlagen der industriellen Instandhaltung
- Analyse von Instandhaltungsstrategien und ihrer Optimierung
- Technologische Elemente der Industrie 4.0 (IoT, Big Data, KI)
- Entwicklung eines Industrie 4.0 Reifegradmodells für die Instandhaltung
- Bewertung von Risiken und Chancen prädiktiver Instandhaltungsansätze
Auszug aus dem Buch
4.2.2 Big Data
Eine logische Konsequenz des Internet of Things ist das Big Data, da permanent von Maschinen und Anlagen, aber auch durch die Steuerung des Menschen große Datenmengen erzeugt und transferiert werden müssen. Die Echtzeitfähigkeit dieser Daten ist in Bezug auf eine intelligente und zielgenaue Informationsbereitstellung von enormer Bedeutung, um auf auftretende Veränderungen und Anpassungen in einem dynamischen Umfeld ohne wirkliche Latenzzeit reagieren zu können. vgl. [16, S. 399]; [21, S. 107]; [19, S. 296]
Unter dem Begriff Big Data werden Daten und Informationen zusammengefasst, die eine überdurchschnittlich große Datenmenge, Heterogenität und Frequenz der Datenerfassung hinausgehen. vgl. [14, S. 56f]; [19, S. 296] Im Jahr 2017 betrug allein das gespeicherte Datenvolumen solcher Anwendungsfälle weltweit 81 Exabyte (oder 81 Millionen Terabyte) und soll sich bis 2021 auf über 400 Exabyte verfünffachen. Der Datenverkehr liegt um ein Vielfaches höher und wird im Jahr 2021 schätzungsweise insgesamt (d.h. geschäftlich wie privat) über 300 Exabyte pro Monat weltweit betragen. Quelle: [22]; [23]
Für die Speicherung, die Analyse und Auswertung dieser enorm großen Datenmengen bieten sich Cloud-Technologien an, die häufig von einem externen Dienstleister verwaltet werden, sodass der Speicherbedarf flexibel, zeitunabhängig und kostengünstig an den Unternehmensbedarf angepasst werden kann. Nachteilig wirken sich der Kontrollverlust über die unternehmensinternen Daten aus und den erforderlichen Schutz der Daten, den der Cloud-Dienstleister zwingend gewährleisten muss. Bei ungeschütztem Zugriff auf die Daten könnten potenzielle Nachahmer oder Mitbewerber entsprechend profitieren bzw. durch Manipulation der Daten dem Unternehmen bzw. den Anlagen und Maschinen erheblichen finanziellen und substanziellen Schaden zufügen. vgl. [13, S. 8]; [21, S. 106]
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Dieses Kapitel erläutert die Ausgangslage, die Problemstellung sowie die Zielsetzung der Forschungsarbeit bezüglich der prädiktiven Instandhaltung im Kontext von Industrie 4.0.
2 Konzeptionelle Grundlagen der Instandhaltung: Es werden grundlegende Begriffe, Aufgaben und Definitionen der Instandhaltung gemäß DIN 31051 definiert und abgegrenzt.
3 Ziele und Strategien der Instandhaltung: Dieses Kapitel behandelt die verschiedenen Instandhaltungsziele, Strategien sowie die Herleitung des Instandhaltungsoptimums.
4 Einordnung und Einführung prädiktiver Instandhaltung im Umfeld von Industrie 4.0: Hier erfolgt die Verknüpfung von Instandhaltungsanforderungen mit Industrie 4.0-Elementen und die Erstellung eines speziellen Reifegradindex.
5 Fazit und Ausblick: Das Fazit fasst die Ergebnisse zusammen und bewertet die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Einführung sowie zukünftige Trends im Bereich der Instandhaltung.
Schlüsselwörter
Instandhaltung, Industrie 4.0, Prädiktive Instandhaltung, Smart Maintenance, Reifegradindex, Digitalisierung, Anlagenverfügbarkeit, Big Data, Internet of Things, Künstliche Intelligenz, Instandhaltungsstrategie, Prozessoptimierung, Risikomanagement.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Einordnung und Einführung prädiktiver Instandhaltungsstrategien in produzierenden Unternehmen unter Verwendung moderner Industrie 4.0-Technologien.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Zentrale Themen sind die theoretischen Grundlagen der Instandhaltung, die Analyse von Instandhaltungsstrategien sowie die technologischen Voraussetzungen (IoT, Big Data, KI) im Umfeld von Industrie 4.0.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die Erstellung eines an das Instandhaltungsmanagement angepassten Reifegradindex, um den notwendigen Standard für eine erfolgreiche Umsetzung prädiktiver Instandhaltung zu definieren.
Welche wissenschaftliche Methode wurde angewandt?
Die Arbeit nutzt Literaturanalysen und adaptiert existierende Industrie 4.0-Reifegradmodelle, um diese spezifisch auf die Bedürfnisse und Teilaspekte des Instandhaltungsmanagements zuzuschneiden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Definition von Instandhaltungsstrategien, die Erläuterung der Industrie 4.0-Elemente und deren kritische Diskussion in Bezug auf Risiken und Chancen der prädiktiven Instandhaltung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Instandhaltung 4.0, Reifegradindex, Predictive Maintenance, Digitalisierung und Anlagenverfügbarkeit charakterisiert.
Ab welchem Reifegrad wird eine prädiktive Instandhaltung als sinnvoll erachtet?
Laut der Arbeit wird die Einführung ab der fünften Stufe des Reifegradindex empfohlen, da hier die für Prognosen notwendige Datenbasis und Analysefähigkeit gegeben ist.
Warum zögern viele Unternehmen noch bei der Einführung?
Haupthindernisse sind die hohen Kosten für die notwendige IT-Peripherie und Sensorik sowie die negative Kostenkonnotation der Instandhaltung in vielen Betrieben.
- Arbeit zitieren
- Niklas von Hollen (Autor:in), 2020, Instandhaltungsmanagement in der Industrie 4.0. Einordnung und Einführung prädiktiver Instandhaltung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/980179
