Was ist "Geplante Instandhaltung"?

Geplante Instandhaltung ist die dritte Säule von Total Productive Management (TPM) und konzentriert sich auf spezielle Instandhaltungsmaßnahmen, die von der Instandhaltungsabteilung durchgeführt werden. Das Ziel ist klar definiert: Null-Maschinenausfälle und eine maximale Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen. Bei der richtigen Anwendung werden sogenannte „Null-Linien“ möglich, Produktionslinien, die beständig ohne Bedienereingriff gute Ware herstellen. Die Geplante Instandhaltung bildet zusammen mit der Autonomen Instandhaltung das Rückgrat eines wirksamen Anlagenmanagements und stellt sicher, dass hochqualifizierte Fachkräfte sich auf komplexe und sicherheitskritische Aufgaben konzentrieren können.

Einordnung in das TPM-System

TPM wurde 1971 durch das Japanese Institute of Plant Maintenance (JIPM) eingeführt und in den zurückliegenden Jahrzehnten zu einem umfassenden Managementsystem weiterentwickelt. Es umfasst heute acht Bausteine oder Säulen, die in alle betrieblichen Funktionsbereiche hineinspielen. TPM wurde aus dem Toyota-Produktionssystem heraus entwickelt und baut auf bewährten Tugenden wie Pünktlichkeit, Zuverlässigkeit, Ordnung und Selbstdisziplin auf. TPM strebt nach der idealen Produktionssituation: null Störungen, null Qualitätsdefekte, null Unfälle.

Die Geplante Instandhaltung als dritter Baustein konzentriert sich auf die Effizienzverbesserung von Maschinen und Anlagen mit dem Ziel einer hohen Verfügbarkeit (vgl. May/Schimek 2015, S. 50). Sowohl für die Geplante als auch für die Autonome Instandhaltung gilt: Die Menschen müssen „können, wollen und dürfen“. Sehr wichtig ist ein motivierendes Coaching und Training, das Knowhow vermittelt und Freiräume für experimentelles Vorgehen schafft.

Zusammenspiel mit der Autonomen Instandhaltung

Die Autonome und die Geplante Instandhaltung sind zwei Seiten derselben Medaille. Während bei der Autonomen Instandhaltung alle Mitarbeiter an den Produktionsanlagen Verantwortung für die Ausrüstung tragen und Störungen im Vorfeld verhindern sollen (vgl. May/Schimek 2015, S. 18), übernimmt die Geplante Instandhaltung die spezialisierten und komplexen Aufgaben. Die Autonome Instandhaltung verschafft der Geplanten Instandhaltung den benötigten Freiraum für Tätigkeiten, die spezielle Kenntnisse erfordern und auf möglichst null ungeplante Stillstände gerichtet sind.

In der TPM-Philosophie sollen Produktionsmitarbeiter das Gefühl bekommen, Eigentümer der Maschinen zu sein. Das wird erreicht, indem man sie in den Prinzipien und Funktionen der Maschinen schult. Die Produktionsmitarbeiter übernehmen grundlegende Pflegeaufgaben wie Reinigen, Schmieren, Inspizieren und das Nachziehen lockerer Schrauben, sodass sich die Instandhaltungsfachkräfte auf komplexere Aufgaben konzentrieren können.

Strategien der Geplanten Instandhaltung

Die Geplante Instandhaltung umfasst verschiedene Strategien, die je nach Anlagenkritikalität und Erfahrungswerten zum Einsatz kommen:

• Zeitgeführte Instandhaltung (Time-Based Maintenance): Periodische Maßnahmen in festen Intervallen. Anlagen, die einer zeitbasierten Instandhaltung unterzogen werden sollten, umfassen solche mit gesetzlich vorgeschriebenen periodischen Maßnahmen, verlässlichen Erfahrungswerten zur Lebensdauer, hoher Wichtigkeit für den Produktionsprozess sowie Anlagen, die während des Betriebs nicht repariert werden können.
• Vorausschauende Instandhaltung (Predictive/Condition-Based Maintenance): Der Zustand eines Bauteils wird während des laufenden Betriebes durch spezielle Messverfahren überprüft. Bei signifikanten Zustandsänderungen wird das Bauteil während eines geplanten Stillstandes gewechselt. Voraussetzungen sind eine geeignete Messmethode und ausreichend Zeit für den geplanten Austausch.
• Sicherheitskritische Instandhaltung: Arbeiten an Starkstromelektrik, Elektronik oder chemischen Anlagen, die ausschließlich von qualifiziertem Fachpersonal durchgeführt werden dürfen.
• Korrigierende Instandhaltung: Gezielte Schwachstellenbeseitigung, bei der wiederholt auftretende Störungen dauerhaft durch konstruktive oder verfahrenstechnische Verbesserungen eliminiert werden. Diese Strategie unterscheidet sich fundamental von der reaktiven Schadensbeseitigung, da sie auf die Ursache und nicht auf das Symptom zielt.

Gängige Diagnoseverfahren der vorausschauenden Instandhaltung fokussieren auf Schwingungsmessung, Thermografie, Ölanalyse und Ultraschallprüfung. Der Vorteil der zustandsbasierten Strategie liegt darin, dass Bauteile nicht vorsorglich, sondern erst bei tatsächlichem Bedarf ausgetauscht werden. Dadurch werden unnötige Kosten vermieden und gleichzeitig das Risiko ungeplanter Ausfälle minimiert.

Kennzahlen: MTTR und MTBF

Die Erfolge der Geplanten Instandhaltung werden anhand zweier zentraler Kennzahlen gemessen:

• MTTR (Mean Time to Repair): Die mittlere Reparaturzeit, die durchschnittliche Zeit, die nach ungeplanten Stillständen aufgewendet werden muss. Sie berechnet sich als Summe der Reparaturzeit dividiert durch die Anzahl der Störungen. Die MTTR sollte systematisch minimiert werden (vgl. May/Schimek 2015, S. 51).
• MTBF (Mean Time Between Failures): Die mittlere Laufzeit zwischen zwei Stillständen, berechnet als Betriebszeit dividiert durch die Anzahl der Störungen. Die MTBF sollte maximiert werden, da eine höhere MTBF auf eine zuverlässigere Anlage hinweist.

Die Kombination beider Kennzahlen gibt ein umfassendes Bild der Instandhaltungsleistung: Eine steigende MTBF zeigt, dass präventive Maßnahmen greifen. Eine sinkende MTTR belegt, dass Reparaturen effizienter durchgeführt werden, etwa durch bessere Diagnosetools, standardisierte Reparaturprozesse oder optimierte Ersatzteilversorgung.

Die OEE als übergeordnete Steuerungskennzahl

Während MTTR und MTBF den Fokus auf die Instandhaltungseffizienz legen, bildet die OEE (Overall Equipment Effectiveness) die Gesamteffektivität der Anlagen ab. Sie berechnet sich aus Verfügbarkeitsgrad, Leistungsgrad und Qualitätsgrad. Verfügbarkeitsverluste umfassen sowohl Störungen als auch Wartezeiten einschließlich Linienbeschränkungen.

Die Geplante Instandhaltung trägt direkt zur Verbesserung aller drei OEE-Faktoren bei: Durch Vermeidung ungeplanter Stillstände steigt der Verfügbarkeitsgrad. Durch Sicherstellung optimaler Maschinenzustände wird der Leistungsgrad stabilisiert. Und durch präventive Beseitigung von Verschleißursachen werden Qualitätsdefekte reduziert.

Besondere Beachtung verdienen Kurzstopps: kurze Störungen und kleine Aussetzer, die nicht länger als fünf Minuten dauern, aber sehr häufig auftreten. Die Summe der verlorenen Zeit durch Kurzstopps ist häufig größer als die verlorene Zeit aller großen Störungen zusammen. Eine wirksame Geplante Instandhaltung adressiert auch diese verdeckten Verlustquellen.

Standards und Instandhaltungspläne

Aus der Analyse der Anlagen ergeben sich die Instandhaltungspläne. Um akkurate und effiziente Durchführung sicherzustellen, sollten Standards in mehreren Bereichen festgelegt werden:

• Arbeitsabläufe: Standardisierte Reparatur- und Wartungsprozeduren mit klaren Schritt-für-Schritt-Anleitungen stellen reproduzierbare Qualität sicher.
• Ersatzteilmanagement: Kritische Teile müssen in ausreichender Menge verfügbar sein, ohne unnötig hohe Bestände aufzubauen. Ein optimiertes Ersatzteilmanagement nutzt das Pull-Prinzip zur Bestandssteuerung.
• Schmiermittelmanagement: Standards legen fest, welche Schmierstoffe in welchen Intervallen an welchen Stellen eingesetzt werden. Farbcodierungen erleichtern die korrekte Zuordnung.
• Sicherheit: Arbeitssicherheitsstandards schützen die Instandhaltungsmitarbeiter und gewährleisten die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften.

Die besten Standards sind solche, die unmittelbar verfügbar sind, keine Sprachbarrieren kennen und besser, sicherer und schneller als alle bekannten Alternativen sind. Bei Toyota wird ein als erfolgreich erkannter Prozess als dauerhafte Einrichtung in der Organisation verankert. Standardarbeitsblätter sorgen dafür, dass auch Neulinge genauso gute Ergebnisse erzielen.

5S als Grundlage der Instandhaltung

Ordnung und Sauberkeit bilden eine essenzielle Grundbedingung für wirksame Instandhaltung. Ein unorganisierter Arbeitsplatz bewirkt, dass viel Zeit mit Suchen verloren geht. Zu den Grundbedingungen gehören der Zustand der Maschinen (keine Wartungsrückstände), der Grad der Arbeitsstandardisierung und dass alles seinen festen Platz hat.

Das dritte S, Säubern, hat im Instandhaltungskontext besondere Bedeutung: Säubern ist Inspizieren. Störungen sind die sichtbare Spitze des Eisbergs (vgl. Teeuwen/Schaller 2017, S. 79–81). Unter der Oberfläche verbergen sich Ursachen wie Schmutz, Wartungsrückstände, Risse, lose Schrauben und Öllecks, die nach einiger Zeit sichtbare Störungen verursachen können. Farbige Anhänger (Tags) dienen zur Kennzeichnung entdeckter Mängel. Die Teammitglieder ordnen sie nach Priorität und erstellen einen Plan, wonach 90 Prozent innerhalb eines bestimmten Zeitraums abgearbeitet sein müssen.

Stufenweise Einführung

Die Einführung der Geplanten Instandhaltung folgt einem systematischen Stufenmodell, das schrittweise von der reaktiven zur proaktiven Instandhaltung führt (vgl. May/Schimek 2015, S. 52–55):

• Stufe 1, Ist-Analyse: Bestandsaufnahme aller Anlagen, Dokumentation des aktuellen Zustands und Identifikation der größten Verlustquellen. Die OEE liefert hierfür die entscheidenden Daten.
• Stufe 2, Wiederherstellung des Grundzustands: Beseitigung aller Mängel und Wartungsrückstände unter Nutzung der Erkenntnisse aus der Autonomen Instandhaltung.
• Stufe 3, Informationsmanagement: Einführung systematischer Datenerfassung für Ausfallzeiten, Störungsursachen und Reparaturaufwand. Ohne zuverlässige Daten sind fundierte Entscheidungen über die optimale Instandhaltungsstrategie nicht möglich.
• Stufe 4, Zeitgeführte Instandhaltung: Entwicklung periodischer Wartungspläne auf Basis gesammelter Daten und Erfahrungswerte. Feste Intervalle werden für jeden Anlagentyp definiert.
• Stufe 5, Vorausschauende Instandhaltung: Einführung zustandsbasierter Diagnoseverfahren wie Schwingungsmessung und Thermografie.
• Stufe 6, Optimierung: Weiterentwicklung der Prozesse und kontinuierliche Verbesserung der Instandhaltungseffizienz durch Analyse der gesammelten Daten.
• Stufe 7, Null-Verlust-System: Ungeplante Stillstände sind praktisch eliminiert, die Instandhaltung wird vollständig proaktiv gesteuert. Das Ziel von null Störungen ist keine Utopie, sondern ein erreichbarer Zustand.

Verlustarten und fokussierte Verbesserung

Im Kontext der Geplanten Instandhaltung spielen die 16 Verlustarten des TPM-Systems eine zentrale Rolle. Sie gliedern sich in Maschinen- und Anlagenverluste, Mitarbeiterverluste und Ressourcenverluste. Die Maschinen- und Anlagenverluste beeinflussen unmittelbar die OEE. Das Grundprinzip lautet: Gehe zum Gemba, suche nach Muda, mache Kaizen, gehe an den Ort des Geschehens, suche nach Verschwendung und mache sofort eine Verbesserung.

Bei Toyota durfte die Montagelinie erst wieder gestartet werden, wenn die Ursache einer Störung sicher beseitigt war. Das erhöhte den Druck auf schnelle und gründliche Beseitigung. Die Linieneffizienzen, die anfänglich unter 50 Prozent lagen, erhöhten sich auf über 80 Prozent. Für die Geplante Instandhaltung bedeutet dies: Jede Störung muss als Chance zur dauerhaften Verbesserung begriffen werden. Durch Ursachenanalyse und Verankerung von Gegenmaßnahmen in den Standards wird verhindert, dass derselbe Fehler erneut auftritt.

Grundsatz: Die wahren Gründe für Störungen werden nur dann korrekt dokumentiert, wenn der Mitarbeiter die Dokumentation nicht als Bedrohung empfindet. Eine Kultur der Offenheit und des Lernens ist die Voraussetzung für wirksame Instandhaltung.

Erfolgsfaktoren und Herausforderungen

Der Erfolg der Geplanten Instandhaltung hängt von mehreren Faktoren ab. Die Qualifizierung der Mitarbeiter steht an erster Stelle. Sowohl Instandhaltungsfachkräfte als auch Produktionsmitarbeiter müssen kontinuierlich weitergebildet werden. Bei Prozessfertigungsanlagen liegen die Schwerpunkte auf Leistungsverlusten und Qualitätsverlusten; empfindliche Maschinenteile sind häufig in doppelter Ausführung eingebaut, um bei Ausfall eines Teils das andere in Betrieb nehmen zu können.

Eine weitere Herausforderung ist die Datenqualität. Wenn Bediener den Sinn der Erfassung nicht verstehen und unterstützen, ist dies genauso problematisch wie bei einer vollautomatisierten Erfassung. Auch die Zusammenarbeit zwischen den Abteilungen ist entscheidend: In regelmäßigen Abstimmungen müssen Instandhaltungsfenster vereinbart und Erfahrungen aus der täglichen Maschinenbedienung in die Planung integriert werden.

Die Wirtschaftlichkeit der Instandhaltungsstrategie muss regelmäßig überprüft werden. Eine rein zeitgeführte Instandhaltung kann dazu führen, dass Bauteile ausgetauscht werden, die noch einwandfreie Restlaufzeiten aufweisen. Umgekehrt kann ein zu später Austausch teure Folgeschäden verursachen. Die optimale Balance zwischen vorbeugendem und zustandsbasiertem Austausch ist für jede Anlage individuell zu bestimmen und im Laufe der Zeit zu verfeinern.

Geplante Instandhaltung und Industrie 4.0

Die zunehmende Digitalisierung erweitert die Möglichkeiten der vorausschauenden Instandhaltung erheblich. Sensoren an Maschinen erfassen in Echtzeit Parameter wie Temperatur, Vibration, Druck und Strömungsgeschwindigkeit. Algorithmen werten diese Daten kontinuierlich aus und können Anomalien frühzeitig erkennen, noch bevor ein menschlicher Beobachter das Problem bemerkt. Predictive Maintenance nutzt historische Ausfalldaten und maschinelles Lernen, um den optimalen Wartungszeitpunkt vorherzusagen.

Dennoch bleibt der menschliche Faktor entscheidend. Auch die beste Sensorik ersetzt nicht die Erfahrung eines Instandhalters, der durch Geräusche, Gerüche oder Vibrationen subtile Veränderungen wahrnimmt. Die Verbindung von digitalen Werkzeugen mit der handwerklichen Kompetenz und dem Erfahrungswissen der Fachkräfte bildet die Zukunft der Geplanten Instandhaltung. Grundvoraussetzung bleibt jedoch, dass die Lean-Grundlagen, insbesondere 5S und Standards, solide stehen, bevor digitale Werkzeuge sinnvoll eingesetzt werden können.

Quellenangaben

Teeuwen, B.; Schaller, C. (2017): 5S, Die Erfolgsmethode zur Arbeitsplatzorganisation. 4. unveränd. Aufl., CETPM Publishing, Herrieden, S. 79–81.

Constantin May (2015): Liebe Leserinnen, liebe Leser,, in: YOKOTEN 01/2015, S. 3–3.

Weiterführende Literatur

Koch, A. (2021): OEE für das Produktionsteam. 4. korr. Aufl., Deutscher Management Verlag, Herrieden.

Borris, S. (2006): Total Productive Maintenance. New York: McGraw-Hill.

Matyas, K. (2005): Taschenbuch Instandhaltungslogistik, Qualität und Produktivität steigern. 2. Auflage, München/Wien: Carl Hanser Verlag.

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