instandhaltung 4.0 bei den 6. informatics sapshots

Instandhaltung 4.0 Ergebnisse der Analyse der Bedürfnisse und Trends der Instandhaltung im vierten industriellen Zeitalter

Informatics SAPshots, Linz, 09.10.2014

Georg Güntner

Kurzfassung

Informatics SAPshots - Instandhaltung

Vortrag am 09.10.2014 (Courtyard Marriott Linz )

Kurzfassung

Wie wirkt sich der Trend zu Virtualisierung und Vernetzung auf die Prozesse, Methoden und

Strategien der Instandhaltung aus? Welche Chancen, Gefahren und Möglichkeiten ergeben

sich durch den Einsatz von Internet-Technologien für die Branche? Wie schützen wir uns vor

unerwünschten Zugriffen auf die Daten unserer Maschinen und Sensoren? Was kommt auf die

InstandhalterInnen zu?

Antworten auf diese Fragen sucht ein in Salzburg gestartetes Sondierungsprojekt mit

Bezeichnung „Instandhaltung 4.0“: Der Vortrag stellt die Ergebnisse der Bedürfnis- und

Trendanalyse für die Branche im vierten industriellen Zeitalter vor.

09.10.2014 Instandhaltung 4.0 2

http://instandhaltung40.salzburgresearch.at/

Salzburg Research

Die 1996 gegründete Salzburg Research Forschungsgesellschaft m.b.H. ist die Forschungsorganisation des Landes Salzburg.

Salzburg Research ist am Techno-Z Salzburg angesiedelt und angewandte Forschung und Entwicklung im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologien.

Salzburg Research beschäftigt ca. 70 MitarbeiterInnen.

Forschungsbereiche Internet of Things | Industrial Internet

Knowledge and Media Technologies

Spatio-Temporal Data Mining, Qualitätsaspekte im Bereich geografischer Information (GI), GI-Softwaretechnologien

Begleitung und Optimierung der frühen Phase des Innovationsmanagements, Entwicklung von Businessmodellen

IT-Sicherheit und QoS Netzwerke

Computational Logistics

Die Kernaktivitäten umfassen angewandte Forschung, technologische und methodische Support- und Serviceleistungen, Koordination und Networking, Know-How-Transfer und Studien

www.salzburgresearch.at

09.10.2014 3

Forschung ist die

Brücke zur Zukunft

Instandhaltung 4.0

http://www.salzburgresearch.at/

Wer ist der Instandhalter von morgen?


Quelle: Ingo Busch, verlag moderne industrie GmbH © fotolia.com

Das Sondierungsprojekt Instandhaltung 4.0


Sondierungsprojekt

Kurzbeschreibung de Projekts

Die Sondierungsmaßnahme “Instandhaltung 4.0” geht der Frage nach, wie

sich der von den Proponenten der “Industrie 4.0” postulierte Trend zur

Virtualisierung auf die Prozesse, Methoden und Strategien der

Instandhaltung und auf die Instandhalter/innen auswirken wird.

Industrie 4.0 sieht Produktionsbetriebe als Cluster von “Cyber-Physical

Systems”, die man über webbasierte Dienste sowohl steuern als auch

überwachen kann.

Im Zuge einer Analyse werden Produktionsbetriebe im Hinblick auf ihre

Instandhaltungs-Bedürfnisse und -strategien befragt, Szenarien und

Metriken zur Virtualisierung erstellt, und eine österreichische Forschungs-

und Entwicklungs-Roadmap zum Thema “Instandhaltung 4.0” definiert.

Die Ergebnisse der Sondierungsmaßnahme stellen einen strategischen

Beitrag dar, den wir als Input zu anderen österreichischen Aktivitäten rund

um Industrie 4.0 verstehen.


Eckdaten des Projekts „Instandhaltung 4.0“

Projektbezeichnung: Instandhaltung 4.0 (Akronym: IH40) http://instandhaltung40.salzburgresearch.at/ (Projekt-Website)

[email protected] (Kontakt E-Mail-Adresse)

http://srfg.at/i40-umfrage (als Anlaufstelle für die Online-Umfrage)

Förderprogramm: „Produktion für die Zukunft“ Beantragt im Call 4: September 2013

Programmlinie 2: Automatisierte Fertigungssysteme für die wandlungsfähige, flexible Produktion

Projektpartner Salzburg Research (Salzburg): Koordinator

dankl+partner (Wals)

Messfeld (Klagenfurt)

Bilfinger Chemserv (Linz)

Laufzeit: 01.02.2014 bis 30.04.2015

Projektvolumen Kosten gesamt: ~260.000 €

Förderung gesamt: ~200.000 €



mailto:[email protected]

http://srfg.at/i40-umfrage




Geplante Projektergebnisse

31.05.2014

• Bericht zur qualitativen Bedürfnis- und Trendanalyse (intern)

15.10.2014

• Bericht über Bedürfnisse, Anforderungen und Trends in der Instand-haltung

15.12.2014

• Szenarien der Instandhaltung 4.0

15.02.2014

• Informations-Integration in der Instandhaltung 4.0

15.04.2014

• Forschungs- und Entwicklungs-Roadmap für Instandhaltung 4.0

8 09.10.2014 Instandhaltung 4.0


Industrie 4.0

Instandhaltung 4.0

„Integrated Industry – Next Steps“

Industrie 4.0 ist angekommen


Quelle: ORF - www.orf.at (08.04.2014)

Quelle: Frankfurter Allgemeine

http://bit.ly/1huGs1E (06.04.2014)

Quelle: Die Welt - www.welt.de/126634304 (06.04.2014)

http://www.orf.at/

http://bit.ly/1huGs1E

http://bit.ly/1huGs1E

http://www.welt.de/126634304

Industrie 4.0 im Überblick

Schlagworte

• High Tech Strategie (Deutschland)

• 4. industrielle Revolution

• Fabrik der Zukunft

• Industrial Internet

• Advanced Manufacturing

• Smart Factory

• Smart Production

Themen

• Cyber-physische Systeme (CPS)

• Internet of Things (IoT)

• Virtualisierung

• Machine-to-Maschine Kommunikation (M2M)

Kennzeichen

• Verknüpfung von klassischen Industrien mit Internettechnologien

• Horizontale Integration (Geschäftsprozesse)

• Vertikale Integration (Produktionszellen)

• Vernetzung und autonome Produktion

• Starke Individualisierung der Produkte

• Hoher Flexibilität der Serienproduktion

• Integration von Kunden und Geschäftspartnern in Wertschöpfungsprozesse

• Kopplung von Produktion und hochwertigen Dienstleistungen


Quelle: www.hightech-strategie.de/de/59.php

http://www.hightech-strategie.de/de/59.php



Industrielle Revolutionen

12 09.10.2014 Instandhaltung 4.0

Industrie 4.0 – Produktion der Zukunft


© Fraunhofer IWU (Prof. Matthias Putz): ServTec 2014 (März 2014)

Leitstudie: Zukunftsprojekt Industrie 4.0

Umsetzungsempfehlungen für das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 (acatech, April 2013)

Use Case 3: Intelligentes Instandhaltungsmanagement

Die indirekten Kosten ungeplanter Maschinenstillstände können die direkten Kosten einer Wartung oder Reparatur beträchtlich übersteigen. Mit antizipierenden Instandhaltungskonzepten lassen sich für die Betreiber die Folgekosten ungeplanter Stillstände deutlich reduzieren.

Kein ungeplanter Stillstand durch rechtzeitige Wartung bei Nennbetrieb

Mittels intelligenter, kostengünstig nachrüstbarer Sensorik können Daten über Lasten und Maschinenzustände in Echtzeit erfasst werden. Anhand dieser Daten können mit entsprechenden Algorithmen in Kombination mit lastabhängigen Zuverlässigkeitsanalysen detaillierte Prognosen über das Ausfallverhalten kritischer Komponenten erstellt werden. Diese Interaktionen ermöglichen den Mitarbeitern eine optimierte Instandhaltungseinsatzplanung und Ersatzteilbereitstellung. Komponentenabhängig kann die ideale Servicestrategie abgeleitet und konfiguriert werden. Ressourcen werden effizient eingesetzt und geschont. Ungeplante Stillstände werden reduziert und das betroffene Instandhaltungs- und Betriebspersonal unterstützt.


H. Kagermann, W. Wahlster: "Umsetzungsempfehlungen für das

Zukunftsprojekt Industrie 4.0" (acatech, April 2013)

Hypothesen


Instandhaltung 4.0

Ergebnisse

Methodik zur Erhebung der Bedürfnisse und Trends

Qualitative Analyse Für die Erhebung der Bedürfnisse wurde zunächst ein

Interview-Leitfaden als Basis für strukturierte Experten-Interviews entwickelt und es wurden zwölf ExpertInnen ausgewählt, die unterschiedliche Rollen in den Instandhaltungs-Prozessen haben.

Experten-Interviews (12 Experten)

Allgemeine Fragen zur Verbindung zw. Industrie 4.0 und Instandhaltung

Strategische Auswirkungen & innerbetriebliche Aspekte

Menschen und Instandhaltung 4.0

Treiber und Barrieren für Instandhaltung 4.0

Zeitraum: April – Mai 2014

Quantitative Analyse Die Ergebnisse der Experten-Interviews bildeten die

Grundlage für die Entwicklung einer Online-Umfrage, die zur Erhebung quantitativer Aussagen über die Bedürfnisse des Instandhaltungssektors von im deutschsprachigen Raum durchgeführt wurde.

Von 250 TeilnehmerInnen beendeten 116 den Fragebogen

Umfrage: Mitte Juni – Mitte Juli 2014

Zeitraum: Mai – Oktober 2014


Mark Markus und Robert Eckhoff im

Experten-Interview mit Gerhard Stöger,

Siemens AG

Instandhaltungsstrategien: heute und morgen

Die Instandhaltungsstrategien der

Zukunft sind zustandsorientiert

und vorausschauend

Verfahren des Condition

Monitorings (basierend auf

intelligenter Sensorik) und des

Data Minings unterstützen die

prädiktive Instandhaltung und

tragen zur Vermeidung von

Produktionsausfällen bei

Die richtige Wahl des

Strategiemix bleibt in der

Instandhaltung weiterhin

entscheidend (Risiko-Analysen)


Die Herausforderungen: nicht-technische überwiegen


Die Zukunft der Instandhaltung ist mobil


Die Bedürfnisse der Instandhaltung


1: Produktionsausfälle verringern und vermeiden

2: Mit der IH auf dem neuesten Stand der IT-Technik sein

3: Kosten für Ersatzteilmanagement senken

4: Potentielle Anlagenstörungen frühzeitig erkennen

5: Gesamtkosten der Instandhaltung senken

6: Flexibilität der Produktion erhöhen

7: Planbarkeit von Anlagenstillständen erhöhen

8: Anlagenverfügbarkeit trotz Ausfall der IT beibehalten

9: Rufbereitschaftszeiten von IH-Mitarbeitern verringern

Vergleich zw. kleineren und größeren Unternehmen


Unterschiede zwischen kleineren und größeren Unternehmen ergaben sich v.a. bei der Zufriedenheit mit der frühzeitigen Erkennung

potenzieller Anlagenstörungen (vgl. Aussage 4), und

mit der Zufriedenheit bei der Beibehaltung der Anlagenverfügbarkeit trotz Ausfalls der IT (vgl. Aussage 8).

Größere Unternehmen waren in diesen Bereichen signifikant zufriedener als kleinere Unternehmen.

Der Nutzen der Instandhaltung

Der größte Nutzen von

Instandhaltung 4.0 liegt

heute vor allem in folgenden

Bereichen:

Planung und Überwachung,

Auswertung und Schwach-

stellenanalyse

Anlagendokumentation.

An Bedeutung deutlich

gewonnen haben gegenüber

2010:

Planung und Überwachung

Kostenerfassung und

-Kontrolle


Erfassung instandhaltungs-relevanter Information

Instandhaltungs-relevante Informationen werden am häufigsten mit Hilfe

einer Instandhaltungs-Software (72%) und hier maßgeblich durch manuelle

Eingabe in IT-Programme erfasst (56%). Dies erklärt auch die Popularität

der mobilen Endgeräte als geplante Instandhaltungs-Maßnahme.


Kompetenzprofile: heute und morgen


Antworten auf die Frage nach der Wichtigkeit von

Weiterbildungsmöglichkeiten im Bereich

Instandhaltung und Anlagenmanagement

Kompetenzen wie Steuertechnik, Datenanalyse und Programmieren (Instandhaltung 4.0 relevante

Fähigkeiten) nehmen in den kommenden fünf Jahren an Bedeutung für die Instandhaltung zu,

während klassische Kompetenzen wie Mechanik, Pneumatik und Schweißtechnik abnehmen

werden.

Bedürfnisse bei der Kompetenzentwicklung

Miteinander sprechen ist zu wenig

Den größten Bedarf im Bereich

der Kompetenzen sehen die

TeilnehmerInnen der Umfrage im

Bereich der (fachübergreifenden)

Kommunikationskompetenz

zwischen Technikern und Nicht-

Technikern


Quelle: www.weiterbildungsmarkt.at/magazin/kommunikation-der-technik-

herausforderungen-fuer-die-instandhaltung-im-vierten-industriellen-zeitalter/ Quelle: http://business24.ch/

http://www.weiterbildungsmarkt.at/magazin/kommunikation-der-technik-herausforderungen-fuer-die-instandhaltung-im-vierten-industriellen-zeitalter/





















http://business24.ch/

http://business24.ch/

Zusammenfassung: Bedürfnis- und Trendanalyse 1

Stand der Umsetzung

Die vierte industrielle Revolution lässt auf sich warten

Wenige Unternehmen haben Virtualisierungsmaßnahmen in der Instandhaltung umgesetzt

(zw. 5 % und 20%). Pilotprojekte sind oft zu breitflächig angelegt (=> hohe Erwartungen).

Die Ergebnisse der bereits durchgeführten Pilotprojekte haben nicht immer die Erwartungen

erfüllt. Deswegen kam es kaum zu einer Ausrollung von Pilotprojekten.

Die technischen Maßnahmen sind nicht ausreichend mit den damit einhergehenden

organisatorischen Maßnahmen synchronisiert.

Ansätze wie Total Asset Management, Total Cost of Ownership und Wissensmanagement

haben Potenzial


Total Asset Management

Quelle (mit freundlicher Genehmigung): Prof. Lennart

Brumby, Duale Hochschule Baden-Württemberg

Mannheim – Remote Service Forum (Feb. 2014)


IT-Aspekte

Ein systematischer Datenaustausch ist noch selten (mangelnde Standardisierung, mangelnde

Erfassung des Kontexts, mangelndes Vertrauen, fehlende „Data Agreements“, fehlendes „Data-

Banking“)

Cloud-Lösungen werden (noch) nicht genutzt (mangelndes Vertrauen)

Hoher Bedarf an „intelligenter“ Auswertung von Daten (Big Data, Datenanalytik)

Unklarheit über die Verantwortung für Sicherheitskonzepte (derzeit bei Maschinenherstellern

gesehen)

IT-Abteilungen als „Verhinderer“? Die IT muss die Infrastruktur (Netzwerke, Software) sicherer

machen und zum Dienstleister werden und organisatorisch enger mit anderen Bereichen

zusammengeführt werden.

Der schrittweise Weg zur Umsetzung erfolgt über Sensorik, Daten-Analytik, Condition

Monitoring, mobile Endgeräte, Ansätze aus dem Internet der Dinge und integrierte Software-

Lösungen.



Kulturelle und organisatorische Änderungen

Zusammenrücken von Produktion und Instandhaltung: Verschmelzung von IT und anderen

Abteilungen bewirkt Bedarf an Reorganisation. Das Management muss sich dieser

Herausforderung stellen.

Wandel von der Reparaturfähigkeit zur Funktionsfähigkeit (weg vom „Retter-Syndrom“ hin zum

„stillen Optimierer“).

Zahlen und Fakten (integrierte Sicht auf Planungs-, Sensor-, Betriebs-, Maschinendaten) sind

die Kernelemente zukünftiger Instandhaltungsstrategien: die Bedeutung der zustandsorientierten

und der vorausschauende Instandhaltung steigt.

Menschen in der Instandhaltung

„Die technischen Dinge in der Instandhaltung 4.0 sind gelöst. Was wir als Menschen noch nicht

schaffen ist die Technologie so zu nutzen, dass wir damit arbeiten können.“

Die Komplexität steigt: neben der fachlichen Kompetenz ist soziale, methodische und IT-

Kompetenz gefragt.

Die Instandhaltungsbranche befürchtet einen Fachkräftemangel und erhofft sich durch den

Einsatz moderner Technologien (z.B. mobile Lösungen), dass der Beruf für junge Menschen

attraktiver wird.

Ausbildungsprogramme müssen auf den steigenden Bedarf an Soft-Skills reagieren.



Strategische Aspekte

Die von Industrie 4.0 ausgerufene horizontale Integration (Integration entlang des

Wertschöpfungsprozesses) unterstützt Lebenszyklus-Betrachtungen. Instandhaltung erhält

dadurch die Chance, vom Kostenfaktor zum Teil des Wertschöpfungsprozess zu werden.

Der Aufbau von Instandhaltungskompetenzen in den Betrieben nimmt zu, während Outsourcing

tendenziell abnimmt. Ausgelagert werden entweder sehr komplexe Aufgabenstellungen (z.B.

Roboterprogrammierung) oder sehr einfache Tätigkeiten (z.B. Malerarbeiten).

Während die zentrale Instandhaltung weiterhin die bedeutendste Organisationsform bleibt,

werden dezentrale Organisationsformen zugunsten von Profit-/Cost-Centers in den nächsten fünf

Jahren abnehmen.



Veranstaltungen &

Öffentlichkeitsarbeit

Wo finden Sie „Instandhaltung 4.0“?

SAPshots (Informatics) (09.10.2014), Courtyard Marriott Linz

AWO Roadshow (27.10.2014), Salzburg

IoT Talks (05.11.2014), Wien

Instandhaltungskonferenz 2014 (12.11.2014), Linz

AKIDA (19.-20.11.2014), Eurogress Aachen

Tagung Instandhaltung (IFC Ebert) (02.-03.12.2014), Nürnberg

FVI Campus (Frühjahr 2015), Gladbeck

Instandhaltungstage 2015 (21.-23.04.2015), Klagenfurt

Call for Papers

VIERNULL Magazin (http://www.viernull-magazin.de/)

Artikel zum Projekt „Instandhaltung 4.0“ (S. 72 ff.)

Website: http://instandhaltung40.salzburgresearch.at/


http://www.viernull-magazin.de/





Referenzen

H. Kagermann, W. Wahlster: "Umsetzungsempfehlungen für das

Zukunftsprojekt Industrie 4.0" (acatech, April 2013, http://bit.ly/LKITPD)

G. Schuh, e.a.: “Intelligent Maintenance - Potenziale

zustandsorientierter Instandhaltung”, Studie im Auftrag von ifm

electronic gmbH, RWTH Aachen und Fraunhofer IPT, 2005

A. Dankl, A. Stuber: “Asset Manager 2010 - Marktstudie und Handbuch

zur industriellen Instandhaltung und zum technischen

Gebäudemanagement”, Trade Press Agency, www.physical-asset-

manager.eu, 2010

M. Schenk: „Innovative Lösungen für die Instandhaltung von Anlagen“;

11. Industriearbeitskreis "Kooperation im Anlagenbau"; Hrsg.: Michael

Schenk; Fraunhofer IFF, Magdeburg; 2010, 147 Seiten; Fraunhofer

Verlag, ISBN 978-3-8396-0045-0

VIERNULL Magazin (http://www.viernull-magazin.de/)

Quellen:

Bilder (falls nicht anders angegeben): © Fotolia


http://bit.ly/LKITPD

http://bit.ly/LKITPD





DI Georg Güntner

Salzburg Research Forschungsgesellschaft m.b.H.

Internet of Things | Industrial Internet

Jakob-Haringer-Straße 5/3 | Salzburg, Austria

Tel. +43 662 2288-401 | Fax +43 662 2288-222

[email protected]

Besuchen Sie uns auf http://instandhaltung40.salzburgresearch.at/ Georg Güntner ist Senior Researcher in der Salzburg Research Forschungsgesellschaft. Die Schwerpunkte

seiner Forschungstätigkeit liegen im Bereich der Begleit- und Akzeptanzforschung von Internet-Technologien

und des Internets der Dinge in Produktions- und Instandhaltungsunternehmen, sowie im Bereich der

semantischen Technologien, Wissensrepräsentation und Enterprise Information Integration. Er leitet das

Sondierungsprojekt „Instandhaltung 4.0“ bei Salzburg Research.

© Salzburg Research Forschungsgesellschaft 2014. No reproduction without written permission. Certified in accordance with ISO 9001:2008

Machen Sie mit! Wir freuen uns über Ihre Anregungen und Gedanken zur Zukunft der Instandhaltung: Sie finden uns auf unseren

Veranstaltungen (Instandhaltungskonferenz, AKIDA, Instandhaltungstage) und über unsere Website. Per e-Mail

erreichen Sie uns unter [email protected]


mailto:[email protected]

instandhaltung 4.0 bei den 6. informatics sapshots

Technology