Instandhaltungs- und Servicemanagement - Systeme mit Industrie 4.0

Harald Apel

Instandhaltungs- und Servicemanagement

Systeme mit Industrie 4.0

2018

576 Seiten

Format: PDF, ePUB

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ISBN: 9783446459021

 

Vorwort

6

Inhalt

8

1 Instandhaltungs- und Servicemanagement – Überblick

18

1.1 Zuverlässiges Anlagen- und Betriebsmittelmanagement

18

1.2 Funktionsbeeinträchtigungen von technischen Systemen

22

1.3 Konsequenzen und Anforderungen

27

1.4 Differenzierende Einflussfaktoren und Wirkungen auf die Leistungserbringung

29

1.5 Bezugsbasis und Ziele des Service

35

1.6 Abgrenzung und Ziele der Instandhaltung

38

1.7 Kontrollfragen

42

1.8 Literatur

42

2 Instandhaltungs- und Serviceprozesse

44

2.1 Geschäftsprozesse

44

2.2 Aufgaben des technischen Service

46

2.2.1 Serviceleistungen für technische Systeme

46

2.2.2 Produktbegleitender Service

48

2.2.3 Produktunabhängiger Service

49

2.2.4 Typische Aufgaben des technischen Service

49

2.3 Aufgaben der Instandhaltung

50

2.3.1 Instandhaltungsarten und Grundformen

50

2.3.2 Inspektion

52

2.3.3 Wartung

56

2.3.4 Instandsetzung

60

2.3.5 Verbesserung

62

2.4 Die unterschiedlichen Sichten auf das Instandhaltungsobjekt

63

2.5 Instandhaltungsmanagement im Servicesystem

65

2.6 Kontrollfragen

67

2.7 Literatur

68

3 Funktionsstruktur technischer Systeme

70

3.1 Anwendungen technischer Systeme in Produktion und Konsumtion

70

3.2 Funktionsstruktur technischer Systeme mit Produktfunktionen

71

3.3 Funktionsstruktur der Informationssysteme im technischen System

73

3.4 Funktionsstruktur technischer Systeme mit Servicefunktionen

75

3.5 Funktionsstruktur technischer Systeme mit Produktionsfunktionen

78

3.6 Beeinträchtigungen der Funktionalitäten technischer Systeme

80

3.7 Funktionelle Einflüsse und Wirkzusammenhänge im technischen System

82

3.7.1 Funktionale Zusammenhänge

82

3.7.2 Zuverlässigkeit der technischen Komponenten

83

3.7.3 Rolle des Menschen

84

3.7.4 Organisation

84

3.7.5 Informationssystem

84

3.7.6 Rolle des Servicesystems – Sekundäre Ebene

85

3.8 Kontrollfragen

86

3.9 Literatur

86

4 Funktionserfüllung und Ausfallverhaltenen

87

4.1 Funktionserfüllung im System-Lebenszyklus und Konsequenzen

87

4.2 Zustandsarten eines technischen Systems

90

4.2.1 Zustände der Funktionserfüllung eines technischen Systems

90

4.2.2 Rahmenbedingungen der Funktionsfähigkeit des technischen Systems

92

4.2.3 Der Zuverlässigkeitsbegriff

94

4.3 Verfügbarkeit technischer Systeme

95

4.3.1 Einflussfaktoren und Bestimmung der Verfügbarkeit

95

4.3.2 Zuverlässigkeitsmanagement und Ausfallverhalten technischer Systeme

101

4.3.3 Sicherheit als security und safety

106

4.3.4 Instandhaltbarkeit

107

4.3.5 Instandhaltungsvermögen

110

4.3.6 Verfügbarkeit von Informationssystemen

111

4.4 Kontrollfragen

114

4.5 Literatur

114

5 Gebrauchsminderungen

117

5.1 Belastung

117

5.2 Ereignisse und Zustände der Einheiten

120

5.2.1 Abbau von Gebrauchseigenschaften und Ausfall

120

5.2.2 Fehler im technischen System und Fehlerarten

122

5.2.3 Störungskausalitäten

124

5.2.4 Funktionen des technischen Systems und ihre Zustandsarten aus zeitlicher Sicht

125

5.2.5 Schädigungen

126

5.3 System- und Komponentenausfälle in der Wechselwirkung

128

5.3.1 Ausfälle der Einheit

128

5.3.2 Abnutzungen von Komponenten und ihre Wirkung

130

5.3.3 Belastungen durch Betriebsbedingungen

131

5.3.4 Funktionsbeeinträchtigende Wirkungen auf die Zuverlässigkeit des technischen Systems

137

5.4 Prozess der Abnutzung und seine Wirkungen

139

5.4.1 Gebrauchsmindernde Prozesse und Wirkungen von Schädigungen

139

5.4.2 Mechanische Belastungen

140

5.4.3 Tribologische Belastungen

141

5.4.4 Chemische/elektrochemische Belastungen

142

5.4.5 Thermische Belastung

143

5.4.6 Elektrische Belastung

144

5.4.7 Elektromagnetische Belastung

145

5.4.8 Hydrostatische/hydro- und aerodynamische Belastung

146

5.4.9 Informationsverarbeitungs-Belastung

147

5.4.10 Alterung

149

5.5 Modelle des Ausfallverhaltens und Simulation

150

5.5.1 Ausfallrate und Lebensverhalten technischer Systeme

150

5.5.2 Zeitlicher Verlauf von Ausfallverhalten und Ursachen

152

5.5.3 Abhängigkeiten der Teilkomponenten

153

5.5.4 Werkzeuge (der Simulation) zur Modellierung des Ausfallverhaltens

155

5.6 Zusammenfassung

157

5.7 Kontrollfragen

157

5.8 Literatur

158

6 Beeinflussung der Funktionserfüllung technischer Systeme

160

6.1 Beeinflussende Wirkungen in den Prozessphasen

160

6.2 Einflüsse auf die Primärfunktion

162

6.3 Einflüsse auf die Sekundärleistung

164

6.4 Besondere Wirkungen der Informationsbereitstellung

167

6.5 Planung von Betrieb und Nutzung technischer Systeme – Pre?-?Orientierung

168

6.6 Nutzung technischer Systeme – Rolle von Prävention und Reaktion

169

6.6.1 Gebrauchswertverhalten

169

6.6.2 Alternativen der Vermeidung und Beseitigung

171

6.6.3 Rolle von Prävention und Reaktion

173

6.7 Schlussfolgerungen aus dem Ausfallverhalten – Postorientierung

174

6.8 Konsequenzen der Erhaltung und Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Systems

175

6.9 Methodenwissen – Technische Gestaltung und Dimensionierung

180

6.9.1 Redundanz

180

6.9.2 Derating

182

6.9.3 Qualifizierungstests

182

6.9.4 Normierungen und Standards

183

6.10 Methodenwissen – Mitarbeitereinbeziehung

183

6.10.1 Shopfloormanagement

183

6.10.2 Rüstzeitoptimierung mit SMED

185

6.10.3 Arbeitsplatzgestaltung mit 5S

185

6.11 Methodenwissen – Organisatorische Einbindung

186

6.11.1 Architekturkonzept der IT-Einbindung

187

6.11.2 Prinzipien der Verfügbarkeit

187

6.11.3 Overall Equipment Effectiveness (OEE)

188

6.11.4 Capability Maturity Model Integration (CMMI)

189

6.11.5 Strukturelle und vertragliche Einbindung der Service-Dienstleister

193

6.11.6 Lagerhaltungsstrategien für Ersatzteile und übrige Ressourcen

195

6.12 Kontrollfragen

196

6.13 Literatur

196

7 Das technische System im IuS-Management

199

7.1 Einsatz technischer Systeme

199

7.1.1 Typische Einsatzcharakteristiken und Rahmenbedingungen

199

7.1.2 Systemaufbau

199

7.2 Pre-Prozesse der Gestaltung und Auswahl des technischen Systems

200

7.2.1 Entscheidungssituation

200

7.2.2 Identifizierung und Klassifizierung der TS

201

7.2.3 Vorgabedaten der Konstruktion und Projektierung

202

7.2.4 Bedarfsplanung

204

7.2.5 Beachtung der Instandhaltbarkeit

204

7.2.6 Auswahl der Dienstleistungen aus Sicht der Serviceabsicherung

205

7.2.7 Obsoleszenzmanagement

206

7.2.8 Stammdaten-Erfassung

207

7.2.9 Konfiguration der Instandhaltungs- und Servicetechnik

207

7.3 Nutzung und Betrieb des technischen Systems

208

7.3.1 Präventive Prozesse

208

7.3.2 Aufgaben der TS in der Nutzung

209

7.3.3 IuS-Technik in Diagnose und Wartung

211

7.3.4 Aufarbeitung und Nachbau in IuS-Werkstätten

214

7.4 Post-Prozesse

216

7.4.1 Nutzung des Controllings

216

7.4.2 Übersicht der genutzten Prozesskennzahlen

217

7.4.3 Entsorgung

218

7.5 Zusammenfassung

219

7.6 Kontrollfragen

220

7.7 Literatur

220

8 Instandhaltungs- und Serviceorganisation

222

8.1 Aufbau- und Ablauforganisation

222

8.1.1 Grundlagen der Organisation

222

8.1.2 Technische und informationstechnische Rahmenbedingungen

223

8.1.3 Aufbauorganisation

224

8.1.4 Gestaltung der räumlichen und baulichen Struktur

226

8.1.5 Prozessmanagement in der Ablauforganisation

228

8.1.6 Qualitätsmanagement

229

8.1.7 Besonderheiten der mobilen Instandhaltung

231

8.2 Pre-Prozesse der Auswahl der Organisationsstruktur

234

8.2.1 Entscheidungssituation

234

8.2.2 Identifizierung und Klassifizierung der Prozesse

235

8.2.3 Fremdvergabe von Instandhaltungs- und Serviceleistungen

236

8.2.4 Entscheidung zur Aufbau- und Ablaufstruktur

238

8.2.5 technische und administrative Vorbereitung

239

8.2.6 Gefährdungsbeurteilungen und Aspekte der Arbeitssicherheit

240

8.3 Ablaufprozesse in Funktions- und Servicebereichen

240

8.3.1 präventive Prozesse

240

8.3.2 Nutzung und reaktive Prozesse

244

8.4 Post-Prozesse der Aufbau- und Ablauforganisation und Auswertung

251

8.4.1 Nutzung des Controllings

251

8.4.2 Planung und Kontrolle der Prozessleistung

252

8.4.3 technische, organisations- und informationstechnische Konsequenzen

254

8.5 Zusammenfassung mit Bewertungsgrößen/Kennziffern

254

8.6 Kontrollfragen

255

8.7 Literatur

256

9 Ressourcen im IuS-Management

258

9.1 Einsatz von Ersatzteilen und Tools

258

9.1.1 Rolle von Ersatzteilen und Tools der Ersatzteilwirtschaft

258

9.1.2 Arten von Ersatzteilen

260

9.1.3 Strukturierung und Charakterisierung von Ressourcen

261

9.1.4 Ziele des Ersatzteil- und Toolmanagements

263

9.1.5 Anforderungen aus Sicht der Hersteller

266

9.1.6 Anforderungen aus Sicht der Betreiber

269

9.1.7 Aufgaben und Besonderheiten des Ersatzteilmanagements

270

9.1.8 Werkzeugmanagement und Management sonstiger Arbeitsmittel

272

9.2 Pre-Prozesse des Komplettierungssystems

273

9.2.1 Präventive technische Auslegung der Ersatzteilstruktur

273

9.2.2 Disposition - Planung der Versorgung

277

9.2.3 Aufgaben der Logistik und Materialwirtschaft

282

9.2.4 Zusammenarbeit mit Serviceunternehmen und Dienstleistern

287

9.2.5 Planung von Nachserienversorgungsstrategien

288

9.3 Prozesse der Bereitstellung von Ersatzteilen

290

9.3.1 Präventive Prozesse

290

9.3.2 „Background“-Absicherung

295

9.3.3 Bereitstellung und reaktive Prozesse

297

9.4 Post-Prozesse des Umgangs mit Ressourcen

300

9.4.1 Nutzung des Controllings

300

9.4.2 Auswertung der Lagerbestandsführung

301

9.4.3 Planung und Kontrolle der Prozessleistung

302

9.4.4 Technisch-organisatorischer Abschluss der Prozesse des Ersatzteilmanagements

303

9.4.5 Entsorgung von Altteilen nach Austausch im Rahmen der betrieblichen Abfallwirtschaft

303

9.5 Zusammenfassung

305

9.6 Kontrollfragen

306

9.7 Literatur

306

10 Personaleinsatz im IuS-Management

308

10.1 Planung, Qualifizierung und Einsatz von Mitarbeitern/Akteuren

308

10.1.1 Mitarbeitereinbeziehung

308

10.1.2 Rahmenbedingungen und beteiligte Akteure

310

10.1.3 Einbindung der Mitarbeiter in Prozessstrukturen

311

10.2 Pre-Prozesse der Mitarbeiterrekrutierung

312

10.2.1 Profildefinition

312

10.2.2 Bedarfsplanung und -beschaffung

314

10.2.3 Ausbildung und Qualifikation

316

10.3 Mitarbeitereinsatz und seine operative Planung

316

10.3.1 Präventive Prozesse

316

10.3.2 Mitarbeiteraufgaben im Einsatz

319

10.3.3 Mitarbeiteraufgaben bei reaktiven Prozessen

321

10.3.4 Begleitende Prozesse während der Leistungserbringung

322

10.4 Post-Prozesse des Mitarbeitereinsatzes

324

10.4.1 Nutzung des Controllings

324

10.4.2 Planung und Kontrolle der Prozessleistung

325

10.5 Zusammenfassung

326

10.6 Kontrollfragen

327

10.7 Literatur

328

11 Informationssystem im IuS-Management in der primären Ebene der Funktionserbringung

329

11.1 Informationsmanagement zu Produktionssystemen, Produkten und Serviceprozessen

329

11.1.1 Das Informationssystem

329

11.1.2 Informationsprozesse der primären Ebene

331

11.2 Pre-Prozesse des Informationsmanagements

334

11.2.1 Wissensbereitstellung durch Aus- und Weiterbildung

334

11.2.2 Vorgabedaten der Konstruktion, Regeln und Erfassung

335

11.2.3 Informations- und Steuerungssysteme der Anlagen und Produkte

337

11.2.4 Ablauforganisatorische Einbindung des Informationssystems

338

11.3 Prozesse der Informationsnutzung und -verarbeitung in Produktionssystemen, Produkten und Serviceprozessen

340

11.3.1 Präventive Prozesse

340

11.3.2 Nutzung und reaktive Prozesse

343

11.4 Post-Prozesse und deren Auswertung

345

11.4.1 Qualitätssicherung

345

11.4.2 Monitoring

345

11.4.3 Informationsaufnahme und -bearbeitung

346

11.4.4 Informationsauswertung

346

11.4.5 Dokumentierte Informationen

347

11.5 Zusammenfassung

350

11.6 Kontrollfragen

350

11.7 Literatur

351

12 Informationssystem im IuS-Management der Serviceprozesse

352

12.1 Informationsmanagement in Servicesystemen

352

12.1.1 Leistungskategorien des Servicesystems in der sekundären Ebene der Funktionserbringung

352

12.1.2 Struktur und Inhalte des Servicesystems

354

12.1.3 Instandhaltungsplanungs- und -steuerungssysteme (IPS)

357

12.1.4 Kunden Service Center – Support-Systeme

358

12.2 Pre-Prozesse der Gestaltung und Informationsversorgung des Servicesystems

360

12.2.1 Wissensvermittlung und Qualifizierung – Zuordnung von Verantwortlichkeiten

360

12.2.2 Sondierung des Informationsbedarfs der Konfiguration der Servicetechnik

360

12.2.3 Informations- und Steuerungssysteme zur Servicetechnik

361

12.2.4 Die ablauforganisatorische Einbindung des Servicesystems

363

12.3 Ablaufprozesse und Informationsnutzung und -verarbeitung im Servicesystem

364

12.3.1 Präventive Prozesse

364

12.3.2 Nutzung und reaktive Prozesse

367

12.4 Post-Prozesse der Informationsnutzung und -verarbeitung und Auswertung

368

12.4.1 Qualitätssicherung

368

12.4.2 Monitoring

369

12.4.3 Informationsaufnahme und -bearbeitung

370

12.4.4 Informationsauswertung

370

12.4.5 Dokumentierte Informationen

371

12.5 Zusammenfassung

374

12.6 Kontrollfragen

374

12.7 Literatur

375

13 Serviceprozesse der Funktionserbringung – Informationstechnische Systeme (IT-Systeme)

376

13.1 Informationstechnische Systeme

376

13.1.1 IT-Dienstleistungen

376

13.1.2 IT-Grundstrukturen

381

13.1.3 Hardwarekomponenten

384

13.1.4 Softwarekomponenten

386

13.1.5 Verteilte Systeme – Netzwerke

387

13.1.6 Das Internet der Dinge (IoT)

387

13.1.7 Informationssicherheit und IT-Risiken

388

13.2 Pre-Prozesse des Aufbaus der IT-Struktur und ihre Einflussnahme auf die Serviceleistung

392

13.2.1 Strategische Planung

392

13.2.2 Vorgabedaten des Anforderungsbedarfs – Requirements Management

393

13.2.3 Konfiguration von IT-Systemen und Netzstrukturen – Design

396

13.2.4 Auswahl und Integration von Software

397

13.3 Prozesse der Nutzung von IT-Strukturen

400

13.3.1 Präventive Prozesse

400

13.3.2 Nutzung

401

13.3.3 Reaktive Prozesse und Eskalationsmanagement

403

13.3.4 IT-Asset-Management

404

13.4 Post-Prozesse der IT-Nutzung und -verarbeitung

404

13.4.1 Nutzung des Controllings

404

13.4.2 Planung und Kontrolle der Prozessleistung

405

13.4.3 Hardwareentsorgung und Datensicherung

406

13.5 Zusammenfassung mit Bewertungsgrößen/Kennziffern

407

13.6 Kontrollfragen

407

13.7 Literatur

408

14 Strategien des Instandhaltungs- und Servicemanagements

410

14.1 Instandhaltungsstrategien

410

14.1.1 Strategievarianten nach DIN EN 13306

410

14.1.2 Gestaltungsspielraum für Strategievarianten

412

14.2 Instandhaltung nach Ausfall oder korrektive Instandhaltung

414

14.3 Präventive Instandhaltung – vorausbestimmende Instandhaltung

415

14.4 Präventive Instandhaltung – zustandsorientierte Instandhaltung

417

14.4.1 Prinzip

417

14.4.2 Risikobasierte Instandhaltung (RBI)

420

14.4.3 Predictive Maintenance

421

14.4.4 Zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung

423

14.5 Selbstregelnde Instandhaltung

424

14.6 Vor- und Nachteile der Instandhaltungsstrategien

424

14.7 Auswahl der Instandhaltungsstrategie

426

14.8 Zusammenfassung

429

14.9 Kontrollfragen

429

14.10 Literatur

430

15 Instandhaltungs- und Servicemanagement im Verbesserungsprozess

432

15.1 Projektmanagement

432

15.1.1 Einsatzrahmen und Ansprüche der Instandhaltungs- und Serviceorganisation

432

15.1.2 Ziele des Projektmanagements

433

15.1.3 Methodik

434

15.1.4 Führungsaufgaben im institutionellen Projektmanagement

436

15.1.5 Projektphasen des funktionellen PM

439

15.1.6 Management von Servicesystemleistungen

442

15.1.7 Störungsmanagement

446

15.2 Risikomanagement

449

15.2.1 Einsatzrahmen

449

15.2.2 Ziele

450

15.2.3 Methodik

452

15.2.4 Risikomanagement in der Instandhaltung

455

15.2.5 FMEA in der Instandhaltung

459

15.3 Wissens- und Verbesserungsmanagement

461

15.3.1 Bedarf an Wissen

461

15.3.2 Ziele und Aufgaben des Wissensmanagements

462

15.3.3 Applikationen des Wissensmanagements

463

15.3.4 Virtuelle Modellierung

466

15.3.5 Potenzialanalyse

467

15.3.6 SWOT-Analyse

469

15.3.7 Kontinuierliche Verbesserungsprozesse KVP

470

15.3.8 Benchmarking

472

15.4 Total Productive Maintenance TPM

473

15.4.1 Einordnung des TPM

473

15.4.2 Ziele und Aufgaben des TPM

474

15.4.3 Einführung des TPM

476

15.4.4 Management und Managementsysteme des TPM

477

15.4.5 Arbeit mit TPM

478

15.5 Kontollfragen

480

15.6 Literatur

480

16 Instandhaltungsplanungs- und Steuerungssysteme (IPS)

484

16.1 Struktur und Funktionalität von IPS-Systemen

484

16.1.1 Aufgaben

484

16.1.2 Strukturbausteine eines IPS und Funktionen

485

16.1.3 Schnittstellen der IPS-Systeme zu anderen Applikationen

489

16.2 Pre-Prozesse – Auswahl und Implementierung von IPS-Systemen

493

16.2.1 Ziele des Einsatzes

493

16.2.2 Systematische Auswahl eines IPS

494

16.2.3 Implementierung

496

16.3 Ablaufprozesse in der Nutzung von IPS-Systemen

498

16.3.1 Präventive Prozesse

498

16.3.2 Nutzung von IPS-Systemen

501

16.4 Post-Prozesse

506

16.5 Zusammenfassung und Ausblick

508

16.6 Kontrollfragen

509

16.7 Literatur

509

17 Kostenrechnung und Controlling

511

17.1 Besondere betriebswirtschaftliche Situation des Arbeitsgebietes

511

17.1.1 Kostenseitiger Rahmen – Grundkonflikt

511

17.1.2 Aufgaben des Controllings

512

17.1.3 Kostenstrukturen in Instandhaltung und Service

513

17.2 Controlling

516

17.2.1 Investitionsplanung und -entscheidung

516

17.2.2 Budgetplanung

517

17.2.3 Beanspruchung von Serviceleistungen

517

17.2.4 Controlling-Instrumente - Übersicht

518

17.2.5 Kostenwirksamkeitsanalyse

519

17.2.6 BSC Balanced Scorecard

519

17.2.7 Umsetzung einer OEE

522

17.2.8 Regelkreis des Controllings

522

17.2.9 IT-Controlling

523

17.3 Das WAVE-Modell des Controllings und die Nutzung von Kennzahlen

524

17.3.1 Stufen und Zielvorgaben der Instandhaltungs- und Servicefunktion

524

17.3.2 Validierung und Korrekturzyklus

525

17.3.3 Informationsbereitstellung und Dokumentation

526

17.3.4 Informationsaufbereitung/Monitoring

527

17.3.5 Planung und Kontrolle der Prozessleistung

528

17.3.6 Steuerung/Korrektur

530

17.4 Zusammenfassung

530

17.5 Kontrollfragen

531

17.6 Literatur

531

18 Rechtliche Aspekte zu IuS-Leistungen

533

18.1 Rechtsstrukturen

533

18.1.1 Der rechtliche Rahmen – Überblick

533

18.1.2 Wirkfelder der Prozesse von IuS rund um das technische System und daraus abgeleitete Rechtsstrukturen

534

18.1.3 Wirkende Rechtsformen

536

18.2 Pre-Prozesse der Rechtspflegeauswahl und ihre Einflussnahme auf die Funktionserfüllung

539

18.2.1 Beachtung rechtlicher Rahmenbedingungen in der Pre-Phase

539

18.2.2 Vertragliche Vereinbarungen

542

18.2.3 Gestaltung des arbeitsrechtlichen Verhältnisses

544

18.2.4 IT-Rechtsgrundlagen

544

18.3 Ablaufprozesse in Funktions- und Servicebereichen aus rechtlicher Sicht

546

18.3.1 Präventive Prozesse

546

18.3.2 Nutzung und reaktive Prozesse – rechtliche Schadenswirkungen

548

18.4 Post-Prozesse

552

18.5 Zusammenfassung

554

18.6 Kontrollfragen

554

18.7 Literatur

555

Index

556

 

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