Produktionskosten senken mit vorausschauender Instandhaltung – Service 4.0 im Maschinenumfeld

Was ist vorausschauende Instandhaltung?

Ein Blick auf die Ursachen der Ausfallzeiten zeigt: Sie entstehen vor allem durch unplanmäßige Ausfälle, verursacht insbesondere durch Verschleiß oder Bruch. Dabei kündigen sich derartige Ursachen häufig vorab an: durch verminderte Leistungen oder veränderte Werte in einzelnen Produktionsparametern.

Es gibt also eine Möglichkeit, unplanmäßige Ausfälle vorherzusagen.

Maschinendaten geben Aufschluss über den Zustand der Maschine, etwaige Verschleißerscheinungen oder weitere Beeinträchtigungen. Die Maschinendaten regelmäßig oder laufend auszuwerten, gibt dadurch die Möglichkeit, notwendige Instandhaltungsarbeiten vorzunehmen, bevor es dadurch zu Stillständen kommt. Und das zu Zeitpunkten, die für die Produktionsplanung günstig sind, beispielsweise in der Nachtschicht oder in Zeiten niedrigerer Auftragslage.

Eine vorausschauende Instandhaltung (auch Predictive Maintenance genannt) ermöglicht dadurch mehr Planbarkeit und Prozesssicherheit im Produktionsalltag.

Instandhaltungsmodelle im Überblick

Die Frage ist natürlich nicht, ob eine Produktionsanlage instandgehalten wird, sondern wie. Dabei gibt es verschiedene Modelle, die Instandhaltung anzugehen:

Reaktive Instandhaltung

Die reaktive Instandhaltung folgt dem Prinzip: Es wird erst gehandelt, wenn eine Maschine oder ein Bauteil bereits ausgefallen ist. Schäden werden also nicht vorbeugend vermieden, sondern nach Eintritt des Problems behoben.

Dieses Vorgehen ist auf den ersten Blick einfach und verursacht nur minimale planbare Kosten. Schließlich entsteht kein Aufwand, bis es zu einem Anlass kommt. Gleichzeitig birgt dieser „Blindflug“ jedoch das höchste Risiko für ungeplante Stillstände, Produktionsunterbrechungen und Folgekosten.

Reaktive Instandhaltung eignet sich deshalb nur für weniger kritische Komponenten, deren Ausfall keine gravierenden Auswirkungen auf den Gesamtprozess hat.

Präventive Instandhaltung

Bei der präventiven Instandhaltung werden Wartungs- und Austauschmaßnahmen in festen Intervallen durchgeführt, etwa nach Betriebsstunden, Produktionszyklen oder Kalendervorgaben. Ziel ist es, mögliche Schäden zu vermeiden, bevor sie auftreten – jedoch ohne auf tagesaktuelle Besonderheiten der Maschine oder der Produktion einzugehen.

Dieses Modell erhöht die Betriebssicherheit und reduziert das Risiko spontaner Ausfälle. Gleichzeitig kann es dazu führen, dass Bauteile zu früh gewartet oder ersetzt werden, obwohl sie noch problemlos einsatzfähig wären. Die präventive Instandhaltung schafft damit mehr Planungssicherheit, ist aber nicht immer wirtschaftlich optimal.

Zustandsbasierte Instandhaltung

Die zustandsbasierte Instandhaltung orientiert sich am tatsächlichen Zustand einer Maschine oder Anlage. Grundlage sind konkrete Messwerte, etwa zu Temperatur, Druck, Schwingung, Laufverhalten oder Energieverbrauch.

Erst wenn bestimmte Grenzwerte erreicht oder Auffälligkeiten festgestellt werden, wird eingegriffen. Dadurch lassen sich Instandhaltungsmaßnahmen gezielter planen als bei starren Wartungsintervallen. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass die relevanten Zustandsdaten erfasst und zuverlässig bewertet werden können.

Vorausschauende Instandhaltung

Die vorausschauende Instandhaltung geht noch einen Schritt weiter. Sie betrachtet nicht nur den aktuellen Zustand einer Maschine, sondern wertet fortlaufend Daten aus, um wahrscheinliche Störungen oder Ausfälle frühzeitig zu erkennen.

Auf dieser Grundlage lassen sich Instandhaltungsmaßnahmen nicht nur gezielt, sondern auch möglichst wirtschaftlich planen. Bauteile werden also nicht erst nach einem Defekt und auch nicht allein nach festen Intervallen ersetzt, sondern dann, wenn die Daten auf einen bevorstehenden Ausfall hindeuten. Das schafft eine hohe Planbarkeit, reduziert ungeplante Stillstände und verbessert die Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen.

Vorteile von vorausschauender Instandhaltung

Reduzierung der (ungeplanten) Ausfälle

Insgesamt kommt es seltener zu Ausfällen. Zudem lassen sich notwendige Eingriffe häufiger frühzeitig erkennen, planen und in geeignete Zeitfenster legen. Dadurch sinkt das Risiko ungeplanter Produktionsunterbrechungen und die Kosten von Stillständen können deutlich reduziert werden.

Geringere Reparaturkosten

Maschinenkomponenten werden nicht bis zum vollständigen Verschleiß oder Ausfall genutzt, sondern frühzeitig gewartet oder instandgesetzt. Dadurch sind größere Reparaturen seltener notwendig und Folgeschäden werden vermieden. Im Vergleich zur präventiven Instandhaltung können zudem Service- und Wartungskosten reduziert werden, weil Maßnahmen gezielter und bedarfsgerechter erfolgen.

Längere Anlagenlebensdauer

Maschinen und Anlagen werden unter stabileren und günstigeren Bedingungen betrieben. Das wirkt sich positiv auf ihre Lebensdauer aus und reduziert den langfristigen Verschleiß.

Bessere Produktionsergebnisse

Wenn Maschinen dauerhaft unter optimalen Bedingungen arbeiten, bleibt auch die Qualität der Produktion auf einem konstanten Niveau. Abweichungen im Prozess werden früher erkannt und können rechtzeitig behoben werden. Dadurch lassen sich Ausschuss, Nacharbeit und Qualitätsschwankungen reduzieren.

Bessere Termintreue

Ausfälle zur Unzeit können kapitale Folgen für den Zeitplan haben. Insbesondere bei Just-in-Time-Lieferungen können verspätete Auslieferungen zu Produktionsstopps bei Kunden führen. Zuverlässigere Maschinen sorgen daher auch für mehr Termintreue und Kundenzufriedenheit.

Welche Möglichkeiten gibt es für die vorausschauende Instandhaltung?

Wie funktioniert vorausschauende Instandhaltung also in der Praxis?

Dafür gibt es unterschiedliche Ansätze.

Nicht jedes Unternehmen muss sofort in eine vollständig vernetzte 4.0-Lösung einsteigen. Je nach Maschinenpark, Alter der Anlagen und Digitalisierungsgrad kommen sowohl einfache Prüfverfahren als auch kontinuierliche digitale Überwachung infrage.

Regelmäßige strukturierte Testläufe

Eine einfache Möglichkeit besteht darin, Maschinen oder Peripheriegeräte in festen Abständen gezielt zu prüfen. Dafür wird ein Testgerät oder Prüfstand an die Anlage angeschlossen, das innerhalb weniger Minuten einen definierten Testdurchlauf ausführt. Auf diese Weise lassen sich relevante Betriebsparameter erfassen und mit Sollwerten vergleichen. Abweichungen können frühzeitig auf Verschleiß, Beeinträchtigungen oder einen sich anbahnenden Defekt hinweisen.

Voraussetzungen

Die Anlage muss über geeignete Prüf- oder Anschlussmöglichkeiten verfügen. Außerdem müssen die Testläufe regelmäßig durchgeführt und die Ergebnisse fachlich ausgewertet werden.

Vorteile

• Geringer technischer Aufwand, daher niedrige Investitionskosten
• Insbesondere für ältere Anlagen geeignet
• Schnelle Messergebnisse innerhalb weniger Minuten
• Prüfintervalle können flexibel an Beanspruchung und Einsatzbedingungen angepasst werden

Nachteile

• Testläufe müssen aktiv durchgeführt werden
• Zwischen zwei Prüfungen bleiben Veränderungen unter Umständen unbemerkt
• Die Auswertung erfordert Fachwissen

Kontinuierliche digitale Überwachung

Moderne Steuerungen können definierte Messroutinen in festen Intervallen automatisiert durchführen und relevante Daten kontinuierlich erfassen. Die Auswertung kann intern erfolgen oder an externe Empfänger übermittelt werden, etwa an die eigene Instandhaltung, den Hersteller oder einen betreuenden Servicedienstleister.

Auf dieser Basis lassen sich Warn- und Alarmmeldungen definieren. Die Maschine meldet sich dann nicht erst im Störfall, sondern bereits dann, wenn sich ein kritischer Zustand anbahnt.

Voraussetzungen

Die Maschine benötigt eine geeignete Steuerung und Sensorik zur Datenerfassung. Für eine externe Überwachung sind zudem sichere Fernzugriffe, eine passende IT-Infrastruktur und eine stabile Netzwerk- oder Internetverbindung erforderlich.

Vorteile

• Kontinuierliche Überwachung ohne manuelle Testläufe
• Frühzeitige Warnungen vor kritischen Zuständen
• Hohe Transparenz über den Anlagenzustand
• Gezieltere Planung von Wartung und Service
• Besonders hohes Optimierungspotenzial bei kritischen Anlagen

Nachteile

• Höhere Umrüstkosten bei älteren Geräten
• Einbindung von IT und gegebenenfalls externen Dienstleistern erforderlich
• Meldungen müssen sinnvoll bewertet und bearbeitet werden 

So rüstest du schnell auf vorausschauende Instandhaltung um

Vorausschauende Instandhaltung bietet für viele Produktionsunternehmen spürbare Vorteile. Der Einstieg muss dabei kein Großprojekt sein. In der Praxis empfiehlt sich eine schrittweise Umstellung, bei der du zunächst dort ansetzt, wo der Nutzen am größten ist.

Schritt 1: Kritische Anlagen identifizieren

Besonders groß ist der wirtschaftliche Hebel bei kritischen Anlagen, also bei allen Maschinen und Produktionskomponenten, deren Ausfall sofort zu Stillständen, Qualitätsproblemen oder Lieferverzögerungen führt. Gerade hier ist es wichtig, Störungen frühzeitig zu erkennen und rechtzeitig reagieren zu können.

Hinterfrage deshalb zunächst deinen Produktionsprozess: Welche Anlagen sind besonders wichtig und sollten engmaschig überwacht werden? Diese Anlagen solltest du als erste in eine vorausschauende Instandhaltung überführen.

Schritt 2: Ausfallursachen und Schwachstellen identifizieren

Im nächsten Schritt solltest du bei den priorisierten Anlagen klären, welche Messwerte tatsächlich von Bedeutung sind. Entscheidend ist die Frage: Welche Veränderungen deuten auf Verschleiß, Leistungseinbußen oder einen drohenden Ausfall hin? Und an welchen Stellen hat die Anlage typische Schwachstellen, die besonders genau überwacht werden sollten?

Sinnvoll ist es, sich dafür Unterstützung vom Hersteller oder vom betreuenden Servicedienstleister zu holen. Diese kennen die typischen Fehlerbilder und wissen, welche Werte im Betrieb wirklich relevant sind.

Schritt 3: Datenpunkte definieren

Egal, ob du deine Anlagen kontinuierlich oder in festen Testintervallen überwachst: In beiden Fällen brauchst du klare Datenpunkte und Schwellwerte, ab denen Handlungsbedarf besteht. Lege deshalb für jeden relevanten Messwert fest, wann eine Warnung erfolgen soll und ab wann ein Eingriff notwendig ist.

Auch dabei können Hersteller oder Servicedienstleister unterstützen. Sie helfen, realistische Grenzwerte festzulegen und die Unterschiede zwischen unkritischen Abweichungen und echtem Handlungsbedarf richtig einzuordnen.

Schritt 4: Niedrigschwellig einsteigen

Der Einstieg sollte so einfach wie möglich sein. Sind deine Anlagen bereits Industrie-4.0-fähig, kannst du häufig ohne große Umrüstungen auf eine kontinuierliche Überwachung umstellen. Bei älteren Maschinen oder einer komplexen IT-Infrastruktur empfiehlt sich dagegen oft ein pragmatischerer Einstieg über definierte Messintervalle mit Prüfstationen oder mobilen Messgeräten.

Das erleichtert die Einführung und macht vorausschauende Instandhaltung auch ohne hohe Anfangsinvestitionen möglich.

Schritt 5: Nach und nach digitalisieren

Wenn die ersten Schritte funktionieren, kannst du die Überwachung schrittweise ausbauen. Dazu gehört zum Beispiel, geschützte Schnittstellen in der IT-Infrastruktur einzurichten, damit ein Servicedienstleister ortsunabhängig auf relevante Messdaten zugreifen kann. Auch Retrofit-Maßnahmen können sinnvoll sein: Bei vielen älteren Maschinen lassen sich moderne Steuerungen nachrüsten, ohne vollständige Neuanschaffung.

So entsteht nach und nach eine kontinuierlichere und präzisere Datenerfassung, die den Nutzen der vorausschauenden Instandhaltung weiter erhöht.