Instandhaltung heute und morgen 1 Michael Wächter Digitalisierung und Industrie 4.0 - Wie verändert sich unsere Arbeitswelt? Instandhaltung heute und morgen Überblick Industrie 4.0 Industrie 4.0 in der Instandhaltung: Stand der Technik Zukunftsszenario Entwicklung eines mobilen Assistenzsystems M. Wächter 12.10.2015 2 Instandhaltung heute und morgen Überblick Industrie 4.0 M. Wächter 12.10.2015 3 Instandhaltung heute und morgen Die intelligente Fabrik Cyber-physische Systeme Herausforderungen Industrie 4.0 Intelligente, sich selbst steuernde Objekte Selbstständige Steuerung der Aufträge durch gesamte Wertschöpfungskette Selbstständige Buchung von Maschinen/Material automatische Organisation der Auslieferung zum Kunden M. Wächter 12.10.2015 Quelle: DFKI (2013) Individualisierung und Losgröße 1 Kürzere Produktlebenszyklen Steigende Produktvarianz Steigende Bedeutung von Wertschöpfungsnetzwerken Kostendruck Verfügbarkeit von Fachkräften Verknüpfung von physischen und virtuellen Objekten/Prozessen über offene, teilweise global verbundene Informationsnetze 4 Instandhaltung heute und morgen Netzwerk von intelligenten Objekten Verknüpfung von Produkten/Maschinen mit Informationen im Internet Erfassung von Kontextinformationen Industrie 4.0 Quelle: DFKI (2013) Vernetzung von Maschinen und Produkten im Fabrik-Intranet Situationsbezogenes Anbieten von Diensten und Dienstleistungen M. Wächter 12.10.2015 Instandhaltung heute und morgen 5 Beispiele intelligenter vernetzter Produktion Der Rohling teilt der Fräsmaschine mit, wie er zu formen ist. Der Ladungsträger sagt dem Roboter, wie er zu greifen und wohin er abzulegen ist. Quelle: DFKI (2013) Die Maschine meldet sich, wenn ein falsches Teil bei der Instandhaltung eingebaut wird. M. Wächter 12.10.2015 Instandhaltung heute und morgen 6 Auf dem Weg zur Industrie 4.0 Fallbeispiel Industrie 4.0 für den sächsischen Mittelstand Magna Exteriors & Interiors GmbH (Meerane, Sachsen) Stoßfängerproduktion RFID-basierte Bauteilverfolgung innerhalb der Maschinen und Anlagen Standortübergreifende Vernetzung der Systeme Mehrwert: Schneller, transparenter Datenfluss Hohe Prozesssicherheit Ausschussminimierung 100-Prozent-Auslastung 100-Prozent-Rückverfolgbarkeit M. Wächter 12.10.2015 7 Bildquelle: Fraunhofer IAO Instandhaltung heute und morgen M. Wächter 12.10.2015 8 Instandhaltung heute und morgen Industrie 4.0 in der Instandhaltung: Stand der Technik M. Wächter 12.10.2015 9 Instandhaltung heute und morgen Instandhaltungstätigkeit Nach DIN EN 31051 Wartung Instandsetzung Maßnahmen zur Verzögerung der Abnutzung Maßnahmen zur Funktionswiederherstellung Inspektion Maßnahmen zur Feststellung und Beurteilung des Istzustandes Instandhaltung Verbesserung Maßnahmen zur Steigerung der Funktionssicherheit M. Wächter 12.10.2015 Instandhaltung heute und morgen 10 Rollen im Instandhaltungsprozess Führungsebene Instandhaltungsleiter/ Planungsleiter/ Servicetechnikleiter Instandhalter Bildquelle: Fotolia Einrichter/ Anlagenführer Servicetechniker M. Wächter 12.10.2015 11 Instandhaltung heute und morgen Herausforderungen der Instandhaltung Vielfältiger Datenbedarf Instandhaltung Aufwändige Datenbeschaffung Keine ausreichende Vernetzung, gerade in Bezug auf instandhaltungsrelevante Funktionen, Prozesse und Daten Lücken bei der Vernetzung der unterschiedlichen physischen Systeme (BM) und Informationstechnischen Systeme Mangelnde Integration von Dienstleistern / Ausrüster-Service M. Wächter 12.10.2015 12 Instandhaltung heute und morgen Herausforderungen der Instandhaltung – Studie bei einem deutschen Automobilhersteller Verteilung der Arbeitsleistung Anlagenführer (n=20) Instandhalter (n=18) Anteil Informationsbeschaffung während des Instandhaltungsprozesses: Anlagenführer: ca. 20%, Instandhalter: ca. 25% Instandhalter: ca. 30% benötigen sehr oft zusätzliche Informationen Unnötige Wege im Instandhaltungsprozess, u.a. durch: Schlechte Positionierung der Bedienpulte und Steuerungen Ungenaue Störtexte bzw. fehlende Informationen Keine Aktualität der Dokumente M. Wächter 12.10.2015 13 Instandhaltung heute und morgen Herausforderungen der Instandhaltung – Studie bei einem deutschen Automobilhersteller Vermeidung unnötiger Wege im Instandhaltungsprozess Anlagenführer (n=20) Instandhalter (n=18) 65% sind der Meinung, dass ein mobiles Assistenzsystem helfen würde, unnötige Wege zu reduzieren 80% sind der Meinung, dass ein mobiles Assistenzsystem helfen würde, unnötige Wege zu reduzieren Gründe Gründe mobiler Zugriff auf Bedienpulte und Steuerungen mobiler Zugriff auf notwendige Dokumente alle notwendigen Dokumente sind direkt auf dem Assistenzsystem zu finden Versenden von Fotos Sichtbarkeit von Lagerorten Sichtbarkeit von Informationen über Störungsannahmen M. Wächter 12.10.2015 14 Instandhaltung heute und morgen Herausforderungen der Instandhaltung – Studie bei einem deutschen Automobilhersteller Mobile Technikaffinität der Anlagenbediener und Instandhalter gar nicht wenig überwiegend sehr Wie erfahren sind Sie im Umgang mit mobilen Endgeräten? Wie vertraut sind Sie mit der Bedienung eines Multitouchscreens? Wie aufgeschlossen sind Sie gegenüber mobilen Assistenzsystemen? Für wie wichtig halten Sie die Einbeziehung der Mitarbeiter in die Entwicklung eines solchen Assistenzsystems? M. Wächter 12.10.2015 15 Instandhaltung heute und morgen Industrie 4.0 in der Instandhaltung: Zukunftsszenario M. Wächter 12.10.2015 Instandhaltung heute und morgen 16 Zielstellung Verknüpfung von Produktion und Instandhaltung höhere Effizienz der Instandhaltung durch: aufwandsarme Kommunikation effizientes Planen von Wartungsarbeiten ressourcensparende Überwachung verbessertes Zusammenspiel von Ferndiagnose, Fernwartung und Vor-Ort-Instandhaltung Vernetzung von IT-Systemen intuitives Finden aller relevanten Daten mobiles Assistenzsystem – Ressourcen-Cockpit M. Wächter 12.10.2015 17 Instandhaltung heute und morgen Lösungsansatz Aktuelle Situation MaschinenDokumentationen PDM MES SPS, CNC Ersatzteilmanagement Condition Monitoring Maschinen & Anlagen ERP/ PPS Instandhalter ServiceDisponent (Maschinenhersteller) InstandhaltungsDisponent ServiceMitarbeiter (Maschinenhersteller) M. Wächter 12.10.2015 18 Instandhaltung heute und morgen Lösungsansatz Zukunft Integration des Ressourcen-Cockpits? MaschinenDokumentationen PDM MES SPS, CNC Ressourcencockpit Ersatzteilmanagement Condition Monitoring ERP/ PPS Ressourcencockpit Maschinen & Anlagen Instandhalter Ressourcencockpit InstandhaltungsDisponent Ressourcencockpit ServiceDisponent (Maschinenhersteller) ServiceMitarbeiter (Maschinenhersteller) M. Wächter 12.10.2015 19 Instandhaltung heute und morgen Lösungsansatz Variante A: Umsetzung in der Cloud Cloud MaschinenDokumentationen PDM MES SPS, CNC Ressourcencockpit Ersatzteilmanagement Condition Monitoring ERP/ PPS Ressourcencockpit Maschinen & Anlagen Instandhalter Ressourcencockpit InstandhaltungsDisponent Ressourcencockpit ServiceDisponent (Maschinenhersteller) ServiceMitarbeiter (Maschinenhersteller) M. Wächter 12.10.2015 20 Instandhaltung heute und morgen Lösungsansatz Variante B: Direkte Vernetzung MaschinenDokumentationen PDM MES SPS, CNC Ressourcencockpit Ersatzteilmanagement Condition Monitoring ERP/ PPS Ressourcencockpit Maschinen & Anlagen Instandhalter Ressourcencockpit InstandhaltungsDisponent Ressourcencockpit ServiceDisponent (Maschinenhersteller) ServiceMitarbeiter (Maschinenhersteller) M. Wächter 12.10.2015 21 Instandhaltung heute und morgen Lösungsansatz Variante C: Digitales Bewusstsein MaschinenDokumentationen PDM MES SPS, CNC Ersatzteilmanagement Condition Monitoring ERP/ PPS ServiceDisponent (Maschinenhersteller) digitales Bewusstsein Maschinen & Anlagen Instandhalter InstandhaltungsDisponent ServiceMitarbeiter (Maschinenhersteller) M. Wächter 12.10.2015 Instandhaltung heute und morgen 22 Industrie 4.0 in der Instandhaltung: Entwicklung eines mobilen Assistenzsystems M. Wächter 12.10.2015 23 Instandhaltung heute und morgen Entwicklung der Mensch-Maschine-Schnittstelle Nutzungskontext-/ Anforderungsanalyse 1 1 Leitfadengestützte Interviews Ableitung der Anforderungen an die rollenspezifischen Assistenzsysteme Iteration 3 Evaluation (Software/Hardware) Einbeziehung der Nutzer 2 2 Entwicklung Prototyp 3 Fokusgruppen, Fragebogen, Story Telling, Fallstudie M. Wächter 12.10.2015 24 Instandhaltung heute und morgen Entwicklung der Mensch-Maschine-Schnittstelle Nutzungskontext-/ Anforderungsanalyse 1 1 Leitfadengestützte Interviews Ableitung der Anforderungen an die rollenspezifischen Assistenzsysteme Iteration 3 Evaluation (Software/Hardware) Einbeziehung der Nutzer 2 2 Entwicklung Prototyp 3 Fokusgruppen, Fragebogen, Story Telling, Fallstudie M. Wächter 12.10.2015 25 Instandhaltung heute und morgen Softwareseitige Anforderungen Entwicklung einer geeigneten Nutzeroberfläche als Mensch-Maschine Schnittstelle Abbildung aller relevanten Daten intuitive Bedienung Akzeptanz Übersichtlichkeit Herausforderung Usability und Software-Ergonomie schlechte Software-Ergonomie gute Software-Ergonomie M. Wächter 12.10.2015 Instandhaltung heute und morgen 26 Softwareseitige Anforderungen Studie: Leitfadengestützte Interviews Empirisches Feld: Unternehmen aus den Bereichen Automotive und Windkraft Instandhalter, Einrichter/Anlagenführer, Servicetechniker Ergebnisse Anforderungen mit hoher, mittlerer und niedriger Priorität M. Wächter 12.10.2015 27 Instandhaltung heute und morgen Softwareseitige Anforderungen A B C Anforderungen mit hoher Priorität Funktionale Anforderungen Inhaltliche Anforderungen Kommunikation Automatische, detaillierte Fehlermeldung inkl. Zugriff auf relevante Maschinendaten Störungsart Zugang auf relevante Webanwendungen Maschinenpläne (Steuerungspläne, SPS, etc.) Bearbeiten von Dokumenten Handlungsanweisungen Ersatzteilhandling (Information und Verfügbarkeit) Anlagen-, Bauteil, und Maßnahmenhistorie Priorisierung der abzuarbeitenden Tätigkeiten M. Wächter 12.10.2015 28 Instandhaltung heute und morgen Firmenlogo Maintenance-Service-Cockpit Web E-Mail Telefon Maintenance-Service-Cockpit ÜBERSICHT Aktuelles Dokumentation Anlagenübersicht Anlagen Produktionsplanung Technische Verfügbarkeit Service-/Wartungsverträge Aktuelle Störungen Störungsmeldungen Störungsbehebungen MSC Anlagendokumentation Einstellungen Fehlerbehebungen Anlagentagebucht Anlagenhistorie Ausfallzeiten Störungen Personaleinsatz Funktionen Zugriff Anlage Kamera Bedienpult BarcodeScanner Frau Lehmann ist angemeldet. Abmelden SPS Prozess-gerät 10:35 M. Wächter 12.10.2015 29 Instandhaltung heute und morgen Firmenlogo Maintenance-Service-Cockpit Web Aktuell Anlagenübersicht Aktuelle Störungen Personaleinsatz Dokumentation AnlagenDokumentation Anlagenhistorie MSC Einstellungen E-Mail Telefon AKTUELLE STÖRUNGEN Störungsmeldungen Störungsbehebungen Filtern nach Filtern nach Datum: 19.05.2015 Zeit: 06:00:05 Anlage: XY Fehler: 1234 Datum: 17.05.2015 Dauer: 15:30:57 Anlage: XY Beheber: G. Meier Datum: 17.05.2015 Zeit: 15:10:29 Anlage: Z Fehler: 5837A Funktionen Zugriff Anlage Kamera Bedienpult BarcodeScanner Frau Lehmann ist angemeldet. Abmelden SPS Prozess-gerät 10:35 M. Wächter 12.10.2015 30 Instandhaltung heute und morgen Mensch-Maschine-Schnittstelle Nutzungskontext-/ Anforderungsanalyse 1 1 Leitfadengestützte Interviews Ableitung der Anforderungen an die rollenspezifischen Assistenzsysteme Iteration 3 Evaluation (Software/Hardware) Einbeziehung der Nutzer 2 2 Entwicklung Prototyp 3 Fokusgruppen, Fragebogen, Story Telling, Fallstudie M. Wächter 12.10.2015 31 Instandhaltung heute und morgen Hardwareseitige Anforderungen Anforderungen der Anwender Möglichkeit zum Hinstellen Bedienung über Touchscreen + Hardware-Keys Anforderungen an die Hardware Aufwandsarmer Transport Eingabemöglichkeit über Hardware-Tastatur Befestigung an der Anlage M. Wächter 12.10.2015 32 Instandhaltung heute und morgen Hardware - Prototyping 1. Stufe: Kreativ-Workshop 2.Stufe: CAD-Konstruktion 4. Stufe: Rapid-Prototyping 3. Stufe: Anthropometrische Analyse M. Wächter 12.10.2015 Instandhaltung heute und morgen 33 Industrie 4.0 in der Instandhaltung Mobiles Assistenzsystem: Ressourcen Cockpit Verknüpfung von Produktion und Instandhaltung Verbesserung der Instandhaltungsprozesse durch Aufbereitung von Wissen und Informationen Aufwandsarme Kommunikation M.A.Wächter Höhnel 12.10.2015 09.09.2015 34 Instandhaltung heute und morgen Michael Wächter Instandhaltung heute und morgen Vielen Dank für Ihr Interesse! Internet E-Mail: [email protected] Institut Kontakt Erfenschlager Straße 73 D-09125 Chemnitz Tel.: +49 371 531 23210 www.tu-chemnitz.de/ mb/ArbeitsWiss M. Wächter 12.10.2015
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