Normen und Standards sind Basis der Smart Maintenance - Aktuelle Standardisierungen zum Asset Management und zur digitalen Lebenslaufakte sind Enabler der Industrie 4.0

Lennart Brumby

Mit zunehmender Automatisierung und Verkettung von Produktionsanlagen steigen auch die Anforderungen an deren Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit. Die Instandhaltung eines Produktionsbetriebs gewinnt damit mehr und mehr an Bedeutung, gleichzeitig muss die Instandhaltung ihre eigene Strategie, Organisation und ihr Management diesem Wandel anpassen. Ein wesentliches Werkzeug in diesem Wandelungsprozess sind letztlich auch Normen und Standards, die unter anderem helfen, die Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Akteuren in der Instandhaltung zu regeln. Auch und gerade in der von Industrie 4.0 geprägten Produktion werden solche Standards und deren Anwendung unverzichtbar. Die unter dem Begriff Smart Maintenance formulierte Vision der Instandhaltung 4.0 wird neben technologischen Normen auch Standards für das Management einer Anlage benötigen.

Die Anlageninstandhaltung hat sich in den letzten Jahrzenten deutlich gewandelt.

Wurde früher die Instandhaltungsabteilung einzig und allein als „Feuerwehr“ angesehen, die auf Störungen und Produktionsunterbrechungen schnell zu reagieren hat, so beinhaltet sie heute ein sehr viel umfassenderes Aufgabenprofil als Servicebereich für die Produktion. Ihr Ziel ist es, die geforderten Verfügbarkeitsanforderungen an eine Produktionsanlage zu möglichst sicheren und kostengünstigen Bedingungen sicherzustellen. Zu den früher überwiegenden störungsbeseitigenden Maßnahmen kommen heute verstärkt auch proaktive vorbeugende sowie verbessernde Instandhaltungsmaßnahmen an den Produktionsanlagen. Nicht zuletzt durch die bewusste Einbettung der betrieblichen Instandhaltung in ein übergreifendes Anlagen- oder Asset- Management ist die Bedeutung und damit auch die Wertschätzung dieser Instandhaltung in den letzten Jahren bei der Unternehmensleitung deutlich gewachsen.
Diese stärker werdende Wertschätzung geht einher mit einer immer intensiveren Professionalisierung der Instandhaltung. Dies zeigt sich u. a. in der selbstverständlichen Anwendung von Standards und Normen, in denen Regelungen und Empfehlungen zu den jeweiligen Themenfeldern formuliert sind. Auch wenn diese Normen nicht rechtsbindend sind, sondern lediglich „Empfehlungscharakter“ haben, so werden sie doch immer häufiger und selbstverständlicher angewendet, um auch in der Instandhaltung die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Prozessbeteiligten zu regeln [1].

Die Normenlandschaft der Instandhaltung

Der Wandel im Bewusstsein des Managements für die Bedeutung der Instandhaltung lässt sich auch in den zunehmenden Normungs- bzw. Standardisierungsaktivitäten hierfür ablesen. So hat der DIN-Arbeitsausschuss NA 159-04-01 AA „Instandhaltung“ des Normenausschusses Dienstleistungen (NADL) in den letzten Jahren etliche Grundnormen auf dem Gebiet der Instandhaltung herausgegeben, u. a. Normen zur Terminologie, Dokumentation, zu Vertragsbeziehungen, Leistungskennzahlen und zur Qualifizierung für die Instandhaltung. Der Arbeitsausschuss des DIN ist das nationale Spiegelgremium zum europäischen Gremium CEN/TC 319 „Maintenance“, in dem zahlreiche Experten mitarbeiten, die von den jeweiligen europäischen Normungsorganisationen benannt wurden.
Aufgrund seiner objektunabhängigen und sektorenübergreifenden Aufgabenstellung erarbeitet der DIN-Arbeitsausschuss überwiegend horizontale Normen, die von allgemeingültigem Charakter für die Instandhaltung sind und in denen keine speziellen Anforderungen an konkrete Maschinen oder Anlagen genannt werden. Wesentlicher Normungsgegenstand des Arbeitsausschusses sind daher Grundprinzipien, Grundkonzepte und Terminologien, die für eine Reihe unterschiedlicher Maschinen, Anlagen und sonstigen technischen Objekten anwendbar sind. Mit diesen objektneutralen Grundlagennormen zur Instandhaltung wird die Basis für andere fach- und auch branchenspezifi sche Normenausschüsse gelegt, die wiederum Normen zu instandhaltungsspezifi schen Aspekten erstellen.
Bild 1 zeigt eine Übersicht über die aktuellen Grundlagennormen der Instandhaltung des DIN-Arbeitsausschuss NA 159-04-01 AA „Instandhaltung“.
 


Bild 1: Normenlandkarte der Instandhaltung.

Der Wandel der Instandhaltung zur Smart Maintenance

Die bislang vorrangig auf die Produktion ausgerichtete Vision der Industrie 4.0 und der Smart Factory stellt sich immer mehr als wesentlicher Treiber für die Entwicklung der Instandhaltung heraus. Zum einen steigen mit der zunehmenden Digitalisierung und Vernetzung der hochautomatisierten Produktion nochmals die Anforderungen an die Verfügbarkeit der Produktionssysteme. Zum anderen ist die Instandhaltung selbst oftmals das plakative Anwendungsfeld, wenn versucht wird, den praktischen Nutzen der Industrie 4.0 zu verdeutlichen. Mit umfassendem Sensor-Einsatz soll eine Erfassung und Überwachung des Anlagenzustands erfolgen. Die dabei gewonnenen Daten helfen dabei, die Planung von Instandhaltungsmaßnahmen zu optimieren. Mithilfe von Big Data-Analysen und Prognosen sollen zudem drohende Anlagenstörungen im Vorfeld erkannt und vermieden werden. Dieses Bild der Instandhaltung in der Industrie 4.0 als „Schutzsystem der digitalen Fabrik“ wird heute als Smart Maintenance beschrieben [2].

Eine solche Smart Maintenance ist gleichzeitig Anwendungsfeld wie auch Enabler der Industrie 4.0-Transformation. Als Anwendungsfeld für Industrie 4.0-Technologien werden Augmented Reality-Lösungen für die Instandhalter vor Ort bei der Störungsanalyse, Big Data-Analysen von Zustandsdaten oder 3D-Druck von Ersatzteilen eingesetzt. Als Enabler ermöglicht sie den wirtschaftlichen Betrieb der kapitalintensiven Industrie 4.0-Anlagen und stellt deren Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit für die Produktion sicher. Denn nur wenn die Maschinen und Anlagen der Industrie 4.0 im Falle einer Störung, eines Schadens oder einer anderen ungeplanten Beeinträchtigung zeitnah in den benötigten Betriebszustand zurückgeführt werden können, kann das Vorhaben der Industrie 4.0 zu einem Erfolg werden [2].
Neben den großen Chancen der mit der Industrie 4.0 verbundenen Technologien sind aber auch gewisse Risiken mit der zunehmenden Vernetzung und Komplexität der Produktionsmittel verbunden. Es treten gegebenenfalls neuartige Störungsursachen auf, deren Diagnose ganz neue Anforderungen an die erforderlichen Kompetenzen einer Instandhaltung stellen. So rücken in den letzten Jahren zunehmend auch die Daten- und Kommunikationssicherheit (IT-Security) in den Fokus einer Anlageninstandhaltung. Normungsseitig sind hier bereits viele Gremien tätig, wie die aktuelle Normungs-Roadmap „IT-Sicherheit“ des DIN/DKE aufzeigt [3]. Hierbei ist zu beachten, dass aus Betreibersicht insbesondere die Gefahr von Produktionsstörungen mit berücksichtigt wird. So gab es laut einer Studie des VDMA schon in 29 Prozent der befragten Unternehmen Produktionsausfälle, die durch Security- Vorfälle bedingt waren [4]. Es ist absehbar, dass sich Instandhaltungsverantwortliche mehr und mehr auch mit Fragestellungen zur IT-Security für den Produktionsbereich beschäftigen müssen. Wie zur Sicherstellung der Anlagenverfügbarkeit sollten auch bei der IT-Security präventive Strategien mit geeigneten Schutzmaßnahmen ergriffen werden.

Dabei ist die Smart Maintenance keineswegs nur auf den innerbetrieblichen Instandhaltungsbereich beschränkt. Die Akteure der Smart Maintenance sind vielmehr im partnerschaftlichen Verbund von After-Sales-Services der Anlagenhersteller, von Industrie-Serviceunternehmen, IT-Service-Providern und der Instandhaltungsorganisation des Anlagenbetreibers zu suchen. So ergibt sich nicht nur unter technischen Gesichtspunkten eine starke Vernetzung der Systeme in der Industrie 4.0, auch die Organisationen werden sich stärker vernetzen und miteinander kollaborieren, insbesondere im Anwendungsfeld der Smart Maintenance. Hier werden für eine effi ziente Zusammenarbeit aller Akteure Normen und Standards zur gemeinsamen Terminologie und für Kollaborationsprozesse erforderlich sein [5].
 


Bild 2: Herausforderung für die Instandhaltung.

Asset Management als Grundlage der Smart Maintenance

Der Grundgedanke des Asset Managements beinhaltet, dass ein optimales Management des gesamten Anlagenlebenszyklusses nur mit einem funktionsübergreifenden Zusammenarbeiten aller Beteiligten möglich ist. Daher sollte u. a. ein Instandhalter bereits bei der Anlagenplanung und -entwicklung mitgestalten und zusammen mit dem Anlagenhersteller den gesamten Lebenszyklus der Anlage gemeinsam begleiten und beeinflussen. Dieser Grundgedanke kann durch Industrie 4.0 endlich Realität werden. Die vertikale und horizontale Integration der Systeme ist dabei die technologische Voraussetzung für diesen fundamentalen Wandel der Instandhaltung hin zum Asset Management.
Ein solcher fundamentaler Wandel, der heute gerne als Transformation bezeichnet wird, beinhaltet neben den technologischen Aspekten auch immer organisatorische Aspekte, die im Sinne eines ganzheitlichen Transformationsansatzes gleichermaßen zu beachten sind. So ist es offensichtlich, dass nur mit einer technologischen Vernetzung und Integration von bislang separaten IT-Systemen noch längst nicht die wirkliche Zusammenarbeit zwischen den unterschiedlichen Prozessbeteiligten in einem Unternehmen verbessert wird. Oftmals sind die organisatorischen Hürden, das „Silodenken“, zwischen den Abteilungen noch so groß, dass ein durchgängiges Engineering und Management von Produktionsanlagen über den gesamten Lebenszyklus der Anlage eine ferne Vision bleibt, auch wenn die technologischen Voraussetzungen mit der Industrie 4.0 gegeben sind. Es ist daher erforderlich, dass neben den technologischen Fortschritten auch grundlegende organisatorische Veränderungen vorgenommen werden, die eine abteilungs- und unternehmensübergreifende Zusammenarbeit im Sinne eines Asset Managements ermöglichen. Für die Vision der Smart Maintenance stellt ein solches Asset Management die organisatorische Grundlage dar.
Auch für Asset Management sind Standards und Normen unverzichtbar. Die internationale Normenreihe ISO 55000ff zum Asset Management ist hierfür sicherlich maßgeblich. Sie ist wie andere bekannte Management-Standards wie die ISO 9000 zum Qualitätsmanagement oder ISO 31000 zum Risikomanagement aufgebaut und beschreibt neben grundsätzlichen Prinzipien des Asset Managements (ISO 55000) auch Anforderungen an ein Asset Management als Managementsystem (ISO 55001) sowie Leitlinien zur Einführung eines Asset Management Systems (ISO 55002). Unter einem Asset Management System werden dabei die verschiedenen zusammenwirkenden Elemente und Teilbereiche eines Unternehmens verstanden, die zur nachhaltigen Zielerreichung des Asset Managements erforderlich sind.
Die Instandhaltung nimmt im Asset Management eine Schlüsselposition wahr. Aus diesem Grund wurde ergänzend zur Normenreihe ISO 55000ff eine europäische Norm DIN EN 16646 „Instandhaltung im Rahmen des Anlagenmanagements“ herausgegeben, in der die Rolle und Bedeutung der Instandhaltung im Rahmen des Asset Management Systems über den gesamten Lebenszyklus eines Objekts beschrieben wird. Zugleich zeigt die DIN EN 16646 den Zusammenhang zwischen der strategischen Unternehmensplanung und dem Instandhaltungsmanagement auf und beschreibt die Wechselwirkungen zwischen dem Instandhaltungsprozess und allen weiteren Prozessen des Asset Managements. Die DIN EN 16646 ergänzt und konkretisiert die ISO 55000ff aus Sicht der Instandhaltung und enthält praktische Leitlinien und Empfehlungen für die Gestaltung der Instandhaltung im Rahmen eines Asset Managements [6].

Digitale Lebenslaufakte für Asset-Informationssysteme

Ein wesentlicher Schwachpunkt in der praktischen Umsetzung von Asset Management resultiert aus der ineffizienten Abstimmung zwischen den einzelnen beteiligten Unternehmensbereichen und der mangelnden Unterstützung durch bereichsübergreifende Informationssysteme. Hinzu kommt, dass die Zahl der beteiligten Unternehmen in den Lebensphasen einer technischen Anlage infolge der immer arbeitsteiligeren Entwicklungs- und Betriebsphasen stetig zunimmt. Zu jeder Lebensphase gibt es heute eine Vielzahl unterschiedlicher anlagenbezogener Dienstleistungen von unterschiedlichen Unternehmen. Die erfolgreiche Zusammenarbeit dieser Unternehmen hängt dabei oftmals von dem intensiven Austausch der anlagenbezogenen Daten und Informationen ab, die in der jeweiligen Phase erzeugt bzw. ermittelt werden. Gleichzeitig ist der jeweilige Betreiber der Anlage gesetzlich verpfl ichtet, eine umfassende Dokumentation zur Anlage zu pflegen. Solche anlagenbezogenen Daten und Informationen und deren optimale Verarbeitung und Kommunikation haben demnach eine hohe strategische Bedeutung im Asset Management. Sie entstehen in allen Phasen des Anlagenlebenszyklus und werden heute in verschiedenen Medien (z. B. Papier als technische Zeichnung oder elektronisch als CAD-Datei) gespeichert. Je nach Geschäftsmodell sind diese Daten dabei in unterschiedlichen Unternehmen vorhanden. So sind die anlagenbezogenen Daten in den frühen Phasen des Anlagenlebenszyklus in der Regel ausschließlich beim Hersteller der Anlage vorhanden, während in den späteren Phasen die Daten beim Betreiber der Anlage generiert und gespeichert werden. Ein Datenaustausch zwischen Hersteller und Betreiber der Anlage fi ndet oftmals nur mit dem Kauf der Anlage statt und ist selten vollständig, da u. a. Geschäftsinteressen dem entgegen stehen. Zudem sind die beim Kauf einer Anlage übergebenen Daten kaum standardisiert, sodass die Übernahme der Herstellerdaten in die IT-Systeme des Betreibers mit erheblichem personellen Aufwand verbunden ist.


Bild 3: Digitale Anlagen-Lebenslaufakte als „one single source of truth“ im Asset- Life-Cycle.

Diese anlagenbezogenen Daten und Informationen werden gleichzeitig in unterschiedlichen Phasen des Lebenszyklusses benötigt. Gerade hier zeigen sich in der Praxis aber vielfältige Probleme, die mithilfe einer Standardisierung besser beherrscht werden könnten.
Ein Beispiel für eine solche Standardisierung stellt die DIN SPEC 91303 „Bestandteile und Struktur einer Lebenslaufakte für Erneuerbare-Energie- Anlagen“ dar. Damit soll ein einheitliches Verständnis zu den Strukturierungsmerkmalen einer Lebenslaufakte für alle Domänen geschaffen werden, in denen technische Anlagen errichtet, betrieben oder rückgebaut werden [7]. Eine solche Anlagen-Lebenslaufakte ist dann für alle Beteiligten – Hersteller wie Betreiber – die einheitliche und damit einzig gesicherte Informationsquelle für wesentliche Informationen im Asset-Life-Cycle. Die in der DIN SPEC 91303 getroff enen Festlegungen standardisieren die Informationsstrukturen aus unterschiedlichen Lebenslaufphasen und stellen somit die Grundlage für eine einheitliche Informationsquelle, der „one single source of truth“ dar, die dann von den jeweiligen Anwendungssystemen genutzt werden können (Bild 3).
Sämtliche bislang erfolgte Service-Einsätze und Modifi kationen an einer Anlage können in einer solchen Lebenslaufakte einheitlich nachgewiesen werden. Dies ist insbesondere für die Ersatzteilbewirtschaftung der jeweiligen Anlage von großer Bedeutung. Die Lebenslaufakte dokumentiert dabei nicht nur den bislang erfolgten Austausch von Komponenten, sondern ermöglicht auch die stets richtige Identifi zierung und Bestellung der benötigten Ersatzteile. Letztlich kann eine Lebenslaufakte auch zur Erkennung von Obsoleszenzrisiken bei Ersatzteilen dienen und so einen Beitrag für ein proaktives Obsoleszenzmanagement leisten.
 

Fazit

Die oben beschrieben Beispiele für Normen und Standards, die in den letzten Jahren zur Unterstützung der Instandhaltung eingeführt wurden, zeigen auf, welche wachsende Bedeutung die Standardisierung für die Anlageninstandhaltung gewonnen hat. Die Industrie 4.0 ist dabei gleichzeitig Treiber wie auch Nutznießer dieser Veränderung der Instandhaltung hin zur Smart Maintenance. Die effi ziente und verlustfreie Zusammenarbeit der unterschiedlichen Akteure im Lebenszyklus einer Produktionsanlage wird nur dann gelingen, wenn die gemeinsamen Aspekte der Zusammenarbeit mithilfe von Normen und Standards aufeinander abgestimmt sind. Angefangen von einer einheitlichen Terminologie der Instandhaltung, den übergreifenden Prozessen bis hin zum ganzheitlichen Asset Management sind erste Normen und Standards bereits formuliert, die in der Praxis zahlreich angewendet werden. Für eine Smart Maintenance werden darüber hinaus aber noch weitere Standards erforderlich sein, die sowohl technologische wie auch organisatorische Aspekte der Kollaboration in der Industrie 4.0 vereinheitlichen müssen. Dies kann nur gelingen, wenn die beteiligten Experten sich in den nationalen wie internationalen Normungsgremien engagieren und sich auf gemeinsame Standards einigen.

Schlüsselwörter:

Instandhaltung, Smart Maintenance, Asset Management,

Literatur:

[1] Brumby, L.; Rosenkranz-Wuttig, A.: Normen und Standards als Grundlage einer modernen Instandhaltung. In: Reichel, J.; Müller, G.; Haeff s, J. (Hrsg): Betriebliche Instandhaltung. Berlin 2017.
[2] acatech (Hrsg): Smart Maintenance für Smart Factories. Mit intelligenter Instandhaltung die Industrie 4.0 vorantreiben. München 2015.
[3] DIN/DKE: Deutsche Normungs- Roadmap IT-Sicherheit, Version 2. Berlin 2014.
[4] VDMA: VDMA Studie Status Quo der Security in Produktion und Automation. Frankfurt 2013.
[5] Brumby, L.: Industrie 4.0 aus der Sicht der betrieblichen Instandhaltung. In: DIN Mitteilungen 04-15. Berlin 2015.
[6] DIN EN 16646:2015: Instandhaltung im Rahmen des Anlagenmanagements, Deutsche Fassung EN 16646:2014. 2015.
[7] DIN SPEC 91303:2015: Bestandteile und Struktur einer Lebenslaufakte für Erneuerbare- Energie-Anlagen. 2015.