Entwicklung einer Methodik zur ausfallgerechten Ersatzteilbereitstellung unter Berücksichtigung von Betriebs- und Belastungseinflüssen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die aktuell im Maschinen- und Anlagenbau vorliegende Situation lässt sich durch herausfordernde Aspekte wie Individualisierung der Nachfrage, steigende Kundenansprüche, wachsende Teilevielfalt und verkürzte Produktlebenszeiten beschreiben. Einher mit diesen Faktoren geht eine Zunahme der Komplexität des Gesamtablaufs innerhalb der Produktionssysteme. Höchste Verfügbarkeit der Maschinen und Anlagen stellt daher eine Grundprämisse moderner Produktionssysteme dar, die sich durch geeignete Instandhaltung- und Ersatzteilbereitstellungsstrategien maßgeblich beeinflussen lässt. Oftmals stellt es sich allerdings als schwierig heraus diese Problematiken zu kontrollieren, was sich in Überbeständen und hohen Kapitalbindungskosten oder auch Konventionalstrafen und Imageschäden bei Produktionsausfällen auswirkt. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, war es die Zielsetzung des Forschungsvorhabens ein Optimierungsmodell zu erarbeiten, welches eine kosten- und verfügbarkeitsoptimale Allokation von Ersatzteilen und deren Bereitstellungsstrategien ermöglicht. Dazu wurden neben zuverlässigkeitstheoretischen Aspekten auch belastungsabhängige Daten in die Bedarfsprognose der Ersatzteile integriert. In bisherigen Ansätzen wurden diese Problematiken nicht untersucht bzw. nur unzureichend behandelt. Der zentrale Punkt der Vorgehensweise ist das Optimierungsmodell. Hierzu wurden zunächst im Rahmen der Strukturanalyse und Vorselektion Ersatzteile und Bereitstellungsstrategien identifiziert und parametrisch beschrieben, sowie die Betrachtungsmenge durch eine Vorselektion eingeschränkt, um die Komplexität für nachfolgende Schritte geringer zu halten. Die Bedarfsermittlung und Prognosemethodik ermöglichte es die erwarteten Ausfallzeitpunkte zu ermitteln. Dieser Schritt unterschied sich von bisher durchgeführten Ansätze dadurch, dass eine belastungsabhängige Zuverlässigkeitsanalyse mit Berücksichtigung verschiedener Informationslagen in die Lebensdauerprognose integriert wurde. Basierend auf den ermittelten Wahrscheinlichkeitsverteilungen konnten die ausfallabhängigen und bereitstellungsspezifischen Kostenfunktionen aufgestellt werden und mit Hilfe des Optimierungsmodells den Ersatzteilen optimale Bereitstellungsstrategien unter definierten Nebenbedingungen zugeordnet werden. Der Nutzen der Methode wurde zudem mit Hilfe eines Referenzszenarios überprüft. Die Ermittlung eines optimalen Portfolios aus Ersatzteilen und Bereitstellungsstrategien unter Berücksichtigung von Kostencharakteristika, des belastungsabhängigen Ausfallverhaltens und definierten Nebenbedingungen wurde durchgeführt und somit die Funktionalität der Methode nachgewiesen. Der Nutzen konnte gegenüber dem Vergleichsszenario durch die Realisierung von Kosteneinsparpotentialen verdeutlicht werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- How can machine tool and plant manufacturers increase the trustability of the needed reliability figures? The International Applied Reliability Symposium Europe, 23.03.2011-25.03.2011, Amsterdam, Niederlande, Herausgeber/Veranstalter ReliaSoft Corporation, Tucson, Arizona, USA, Track 1, Session 10, pp. 1-43
Lanza, G.; Appel, D.; Werner, P.
- Increased Trustability of Reliability Prognoses for Machine Tools. In: The 18th CIRP International Conference on Life Cycle Engineering, 02.05.2011-04.05.2011, Braunschweig, Deutschland, Glocalized Solutions for Sustainability in Manufacturing, pp. 225-228
Lanza, G.; Appel, D.; Werner P.; Behmann, B.
- Economic potential of reliability data in the application of spare part provision. In: International Applied Reliability Symposium, 28.-30.März 2012, Warschau, Polen, Herausgeber/Veranstalter ReliaSoft Corporation, Symposium Proceedings 2012, Tucson, Arizona, USA, Track 2, Session 11, pp. 1-44
Lanza, G.; Appel, D.
- Reliability-dependent choice of spare part provision and maintenance strategies at optimal cost as an offered service. 11th International Probabilistic Safety Assessment and Management Conference & The Annual European Safety and Reliability Conference, 25.06.2012-29.06.2012, Helsinki, Finnland, Conference Proceedings
Lanza, G.; Appel, D.
- Life Cycle Performance 4.0 - Strategische und technische Lösungen für den intelligenten Betrieb von Maschinen und Anlagen. 2013. In: wt Werkstattstechnik online, Jahrgang 103 (2013), Heft/Band 2, S. 124-129
Fleischer, J.; Lanza, G.; Appel, D.; Stricker, N.; Hennrich, H.; Herder, S.
