04.04.2019

Instandhaltungsstrategien vorgestellt: Reliability Centered Maintenance (RCM)

Instandhaltung findet traditionell im Spannungsfeld zwischen hoher Anlagenverfügbarkeit und möglichst geringen Kosten statt. Instandhaltung soll so einerseits absichern, dass ungeplante Stillstände (Störungen) an Maschinen und Anlagen gänzlich vermieden und geplante Unterbrechungen auf ein Minimum reduziert werden. Nicht zuletzt deshalb, da im Zuge der Lean-Aktivitäten vieler Unternehmen Losgrößen und Lagerbestände erheblich reduziert wurden. Längere ungeplante Produktionsunterbrechungen beeinflussen so sehr schnell die Lieferfähigkeit. Andererseits trägt die Instandhaltung an sich nichts zur Wertschöpfung im Unternehmen bei. Stattdessen verursacht sie Kosten, die nach betriebswirtschaftlichem Kalkül auf ein Minimum zu begrenzen sind. Im zweiten Teil der Serie stellen wir Ihnen die Reliability Centered Maintenance (RCM) vor.

Reliability Centered Maintenance

Instandhaltung bzw. Instandhaltungsstrategien betrachten die Maschine als Ganzes. Das schließt die Mechanik ebenso ein wie die Pneumatik bzw. Hydraulik oder die Maschinensteuerung und den elektrischen Leistungsteil.

RCM: zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung

Es gibt nicht nur ein Zuwenig an Instandhaltung, auch ein Zuviel ist möglich. Letzteres ist oftmals nicht nur unnütz, sondern im Gegenteil sogar schädlich. Es kommt damit auf das richtige Maß und auf den richtigen Fokus der Instandhaltung an, um einerseits die neuralgischen Elemente einer Anlage so störungssicher wie möglich zu gestalten und andererseits die Kosten und den Aufwand in akzeptablen Größenordnungen zu halten. So lässt sich mit wenigen Worten die Instandhaltungsstrategie Reliability Centered Maintenance (RCM), also die zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung, beschreiben.

Dieses Konzept entstand in den 60er- und 70er-Jahren des 20. Jahrhunderts für die amerikanische Zivilluftfahrt. Damals stand der hochsensible Bereich vor der Aufgabe, zum einen eine höchstmöglichste Ausfallsicherheit der Flugzeuge sicherzustellen. Zum Zweiten sollten die Kosten für Wartungs- und Inspektionsarbeiten im erträglichen Rahmen gehalten werden. Und zum Dritten hatte man erkannt, dass vorbeugende Instandhaltung durchaus auch das Gegenteil, nämlich störungsanfälligere Anlagen hervorrufen kann.

Als zuverlässigkeitsorientierte Instandhaltung gilt in diesem Sinne „ein Verfahren zur Bestimmung von Instandhaltungsanforderungen beliebiger materieller Komponenten unter den zugehörigen Betriebsbedingungen“. Moubray, John: „RCM – Die hohe Schule der Zuverlässigkeit von Produkten und Systemen“, Landsberg 1996 Ziel der RCM-Instandhaltungsstrategie ist dabei die Sicherstellung, „dass materielle Komponenten weiterhin ihre vorgesehene Funktion erfüllen“ ebenda . Besondere Bedeutung haben in diesem Zusammenhang die zugehörigen Betriebsbedingungen. Erst durch sie werden die tatsächlichen Anforderungen an Maschinen und Anlagen bestimmt. Dazu zählen unter anderem:

  • Umgebungsbedingungen, wie Verschmutzung, Luftfeuchte, Staub, Temperatur etc.
  • umwelt- und sicherheitsrelevante Vorgaben
  • Nutzungsart der Maschine
  • Qualifikation der Bediener und Instandhalter
  • zu verarbeitendes Material

Erst aus der Betrachtung all dieser Faktoren wird es möglich, die Instandhaltungsanforderungen tatsächlich zu bestimmen. Instandhaltungsanforderungen werden damit immer individuell auf das jeweilige Unternehmen zugeschnitten sein. Vorgaben durch den Hersteller können bestenfalls Unterstützung bieten, niemals aber die unternehmensspezifische Ermittlung der Instandhaltungsaufgaben ersetzen.

Grundlage der Instandhaltungsstrategie Reliability Centered Maintenance bildet im Weiteren ein siebenstufiger Fragenkatalog, für den für jede Maschine bzw. jedes System Antworten gefunden werden sollen:

  • Welche Funktionen und damit verbundenen Leistungsnormen gibt es für die Anlagenkomponente unter Berücksichtigung der momentanen Betriebsbedingungen?
  • Wie versagt eine Anlagenkomponente bei der Ausführung ihrer Funktion?
  • Welche Ursachen hat die Funktionsstörung?
  • Was geschieht, wenn die Anlagenkomponenten versagt?
  • Auf welche Weise stört das Versagen?
  • Was kann getan werden, um der Störung vorzubeugen?
  • Was sollte unternommen werden, wenn keine annehmbare vorbeugende Lösung gefunden werden kann?

So betrachtet, folgt die RCM-Instandhaltungsstrategie einer siebenstufigen Vorgehensweise, die sich wie in der Abbildung dargestellt beschreiben lässt.

Reliability Centered Maintenance
Die Vorgehensweise der Reliability Centered Maintenance

Maßnahmen zum schnellen Erkennen bzw. zur schnellen Behebung von Störungen

Wie im vorhergehenden Abschnitt deutlich wurde, kann nur ein gewisser Teil der potenziellen Störungen Störungen, potenzielle vermieden werden. Im gleichen Zug muss es Maßnahmen geben, die zum schnellen Erkennen bzw. zur schnellen Behebung von Störungen dienen. Dafür definiert die RCM-Instandhaltungsstrategie folgende Standardmaßnahmen.

Geplante Funktionsprüfungen

Darunter wird die Inspektion und Überprüfung von Anlagen und Maschinen verstanden, um eingetretene verdeckte Störungen zu erkennen und zu beheben. Insbesondere wird diese Art von Standardmaßnahmen bei der Überprüfung von Schutzeinrichtungen und sicherheitskritischen Anlagen angewandt. Ebenso zählen aber auch Reinigung mit integrierter Inspektion bzw. die Wartung dazu.

Keine geplante Instandhaltungsmaßnahmen

Können die potenziellen Störungen nicht durch geeignete vorbeugende Maßnahmen ausgeschlossen werden bzw. liefern geplante Funktionsprüfungen keine Hinweise auf aufgetretene verdeckte Fehler, dann ist für diese Komponente auf die geplante Instandhaltung zu verzichten. In dem Fall bleibt nichts anderes, als das Auftreten von Störungen abzuwarten. Oder aber konstruktive Veränderung zu veranlassen.

Konstruktionsänderungen

Eine Konstruktionsänderung ist sicher die teuerste Standardmaßnahme. Dennoch kann sie sinnvoll sein, wenn keine geeignete Möglichkeit zur Störungsvermeidung besteht, verdeckte Fehler nicht erkannt werden können, aber die Konsequenzen, die aus dieser Störung resultieren, dennoch nicht zu akzeptieren sind.

Anwendungsfälle und Einsatzmöglichkeiten

Die Instandhaltungsstrategie Reliability Centered Maintenance wurde für die zivile Luftfahrt entwickelt und hat genau für diese Art von Instandhaltungsaufgaben ihre Stärken. Komplexe Maschinen und Anlagen, die einerseits eine sehr hohe Ausfallssicherheit aufweisen müssen und bei denen andererseits die Instandhaltungskosten nicht ins Unermessliche laufen dürfen. Ähnliche Anlagen finden sich beispielsweise in der chemischen Industrie, in der Pharma- und Nahrungsmittelbranche, aber auch bei Automobil- und Elektronikherstellern. Ziel ist es in dem Fall, einen kontinuierlichen Betrieb der Systeme zu garantieren und ungeplante Stillstände auszuschließen.

Dabei folgt die RCM-Instandhaltungsstrategie einer Vorgehensweise, die die Funktionsanalyse mit der der FMEA (Fehlermöglichkeiten- und -einflussanalyse) verknüpft, diese jedoch weiter untersetzt und verfeinert.

Der analytische, strukturierte Ansatz in der Kombination mit der Berücksichtigung der spezifischen Betriebsbedingungen ermöglicht eine detaillierte und zugleich umfassende Betrachtung. Potenzielle StörungenStörungen, potenzielle werden damit weitestgehend ausgeschlossen bzw. Verfahren entwickelt, mit denen diese beim Auftreten der ersten Symptome rechtzeitig erkannt werden können.

Allerdings deutet das Wort „weitestgehend“ an, eine 100%ige Störungssicherheit zu erreichen, ist in der Praxis schlichtweg unmöglich. Es wird beim Betrieb von Maschinen und Anlagen immer ein gewisses Restrisiko für Defekte und Störungen bleiben. Wie groß dieses Restrisiko tatsächlich ist, hängt vom Aufwand und von der Energie ab, die in die RCM-Vorgehensweise investiert werden. Man mag an dieser Stelle an die bekannte 80/20-Paretoregel erinnern: 80 % der potenziellen Störungen lassen sich mit 20 % des Aufwands herausfinden. Für die letzten 20 % potenzieller Fehler muss wesentlich mehr investiert werden.

Das ist auch zugleich einer der größten Nachteile des Reliability Centered Maintenance. Auch wenn man davon ausgehen mag, dass theoretisch alle möglichen Störungen erfasst werden können, in der Praxis stehen dem als limitierende Faktoren Zeit und Kosten entgegen. Also muss jedes Unternehmen für sich die Entscheidung treffen, wie tief der Analyseprozess vorangetrieben wird. In der zivilen Luftfahrt, wo plötzlich auftretende Störungen zu enormen Konsequenzen für das Leben der Passagiere führen, wird die RCM-Analyse sicher wesentlich umfassender erfolgen als bei einer Einzelmaschine, an der eine Störung zu einem zwei- oder dreistündigem Produktionsausfall führt. Aber auch an dieser Stelle sind die Folgen nochmals abzuwägen. Bildet die erwähnte Einzelmaschine den Engpass im Fertigungsprozess, sind ihre Folgen wesentlich drastischer für das Unternehmen als bei einer Anlage mit einer gewissen Überkapazität.

Weiterhin sollte bei der Anwendung der RCM-Strategie darauf geachtet werden, dass deren Güte direkt und unvermittelt von den beteiligten Personen abhängt. RCM ist ein ingenieurtechnischer Ansatz, dementsprechend sollten die beteiligten Mitarbeiter über ein sehr hohes Fachwissen verfügen. Hier besteht zugleich ein wesentlicher Unterschied zur TPM. Während letzterer Ansatz die Maschinenbediener in die Verantwortung als „Eigentümer“ der Maschine nimmt, verzichtet RCM weitestgehend darauf. Das hat für autonom laufende Anlagen durchaus seine Berechtigung. Sind die Anlagen dagegen stark auf die Interaktion mit dem jeweiligen Bediener angewiesen, können sich daraus Nachteile ergeben. Einfach deshalb, weil den Werkern die Verantwortung für ihre Maschinen entzogen wird und diese sich damit ausschließlich als Nutzer begreifen. Für Instandhaltung sind die jeweiligen Fachabteilungen verantwortlich.

Literaturhinweise

  • Moubray; John, „RCM – Die hohe Schule der Zuverlässigkeit von Produkten und Systemen“ mi-Verlag, 1996
  • Brumby, Lennart, Niessen, Johannes, Schick, Erwin, Reliability Centered Maintenance – Grundlagen, Konzepte und Einführung, FIR-IAW Praxis Edition Band 7, 2002

Lesen Sie mehr dazu in → Elektrosicherheit in der Praxis

Weitere Instandhaltungsstrateigen finden Sie hier:

Instandhaltungsstrategien vorgestellt: Total Productive Maintenance (TPM)

 

Autor: Holger Regber