Ziele der DFS Methode – Design for Serviceability & Maintainability

• optimale Anpassung der Produktkonstruktion an die Erfordernisse des Service und der Instandhaltung
• verbesserte Prüfbarkeit & Fehlererkennung
• vereinfachter Service und ggfs. Reparatur
• Zeitersparnis
• Kostensenkung
• verbesserte Anlagenverfügbarkeit

Geschäftsmodell Service & Instandhaltung

Viele produzierende Unternehmen suchen nach langfristigen, gut planbaren Umsätzen über den Produktverkauf hinaus. Oft können Sie – insbesondere bei Investitionsgütern wie Maschinen und Anlagen – langjährige, signifikante Umsätze nach dem Verkauf eines Produkts durch Service, Instandhaltung und ergänzende Dienstleistung erzielen.

Haben Sie Ihr Geschäftsmodell auf solche Innovationschancen bereits untersucht? – Wir unterstützen Sie gern bei der Geschäftsmodellanalyse und der Geschäftsmodellinnovation. Hier ist Ihr KONTAKT zu uns.

Eine ähnliche Tendenz ist bei Software-Anbietern festzustellen, die von einem einmaligen Produktverkauf zum befristeten Miet- oder Leasingmodellen übergehen um damit langfristige, planbare Einnahmen zu erzielen.

Kundensicht Total Cost of Ownership – Gesamtkostenbetrachtung über Lebensdauer

Auf der Kunden- und Anwenderseite zeigt sich eine deutliche Tendenz zur Gesamtkostenbetrachtung (total cost of ownership) einer Anlage über die Lebensdauer. Serviceumfänge und Instandhaltungsaufwendungen bestimmen oft sehr viel stärker die Gesamtkosten einer Anlage als die einmaligen Anschaffungskosten  – insbesondere dann, wenn die Prozesskosten hoch sind oder hohe Opportunitätskosten durch entgangene Umsätze im Stillstandsfall entstehen.

Deshalb finden die Anforderungen des Service und der Instandhaltung zunehmend Eingang in Ausschreibungen und damit in die Lastenhefte solcher Produkte und Anlagen. Hohe Zuverlässigkeit, hohe Verfügbarkeit und gute Servicefähigkeit – im Englischen Sprachraum als Reliability, Availability und Serviceability (RAS) bezeichnet – sind 3 wichtige Bewertungskriterien einer Maschine oder Produktionsanlage bei der Beschaffung.

Insbesondere  im Fall von Betreibermodellen wird neben einer hohen Produktivität, einer hohen Anlagenverfügbarkeit und -zuverlässigkeit der Aspekt eines schnellen, sicheren und kostengünstigen Service immer wichtiger. Dies umfasst ebenfalls die Erkennung von Service- und Reparaturbedarf sowie von Verschleiß bzw. eines sich ankündigenden Fehlers oder Versagens.

Hintergrund Design for Serviceability and Maintainability

Dass die Erfordernisse von Fertigung und Montage frühzeitig in der Entwicklung berücksichtigt werden, ist inzwischen in vielen Unternehmen etabliert – die DFMA-Methode liefert hierzu Hilfestellungen, um durch eine fertigungs- und montagegerechte Produktgestaltung sicherzustellen, dass die Produkte einfach, robust, prozesssicher und damit kostengünstig gefertigt werden können.

Die Zuverlässigkeit eines Produkts oder einer Anlage, lange Serviceintervalle, eine gute Servicefähigkeit und eine einfache Instandhaltung werden in der Entwicklungsphase durch die vom Konstrukteur gewählte konstruktive Produktgestaltung und Komponentenauswahl festgelegt. DFS ist der methodische Ansatz dazu, der dies durch entsprechende Gestaltungsrichtlinien unterstützt.

DFMA Schulungen finden Sie hier:  offenen DFMA – Schulungen

Design for Serviceability – Kundenanwendung

Die Kundenanwendung sowie eigene Geschäftsmodell und das Geschäftsmodell des Kunden liefern die Grundlage für alle folgenden Überlegungen von Design for Serviceability & Maintainability DFS:

• Was ist die Anwendung des Produkts?
• Unter welchen Bedingungen und Belastungen wird das Produkt eingesetzt?
• Welche Anforderungen stellt der Kunde bezüglich:
  • Verfügbarkeit
  • Zuverlässigkeit
  • Produktivität
  • Serviceanforderungen
  • Ersatzteilverfügbarkeit
• Wer führt den Service bzw. die Instandhaltung durch?
  • Qualifikation
  • Kapazität
  • verfügbare Werkzeuge, Mess- und Hilfsmittel

Idealerweise liegen messbare Größen dazu im Lastenheft vor z.B. Stückzahlen, Betriebsdauer, Schichtmodell, MTBF (mean time between failures), MTTR (mean time to repair) vor.

DFS Design for Service Gestaltungsrichtlinien

Zuverlässigkeit

Je zuverlässiger ein Produkt ist, desto geringer ist in der Regel der Service- und Instandhaltungsbedarf.  Für das Lastenheft und die konstruktve Produktgestaltung bedeutet dies, dass

• Belastungsfaktoren eindeutig definiert sind
• gleichmäße Belastung angestrebt wird
• Überlast und Wechsellasten vermieden werden
• ausreichende Sicherheitsreserven vorgesehen sind
• Redundanzen für kritische Komponenten vorgesehen sind
• die Toleranzen mit geringer Streuung in der Fertigung eingehalten werden
• eine Reduzierung von Schnittstellen angestrebt wird
• Komplexität vermeiden
• Standard-/ Normbauteile verwenden
• Schutzeinrichtungen vor Verschmutzung und Störgrößen vorgesehen sind
• eine Selbstüberwachung / Selbstschutz vorgesehen ist.

Prüfbarkeit und Diagnosefähigkeit

Elementar für ein Produkt oder eine Anlage ist es, dass im Servicefall bzw. Störfall

• die zu überprüfenden Merkmale / Eigenschaften messbar definiert sind
• geeignete Mess- und Prüfmittel vorhanden sind
• definierte Prüfpunkte und Prüfanweisungen vorhanden sind
• ggfs. kritische oder auch defekte Komponenten einzeln prüfbar sind
• idealerweise eine Fehler- und Belastungshistorie im Produkt / der Anlage verfügbar ist.
• im Fall von Störungen eine Fehlereingrenzungsstrategie ggfs. als Anleitung vorhanden ist.

Als Grundlage für die Anleitungen zur Störungsbeseitigung lassen sich oft FMEA-Dokumente sehr gut nutzen. Für die verwendeten Mess- und Prüfmittel sollte eine Messsystemanalyse (MSA)  durchgeführt werden.

Lean Management und Design for Serviceability and Maintainability

Kenngröße einer Anlage ist im Lean Management die OEE – Overall Equipment Efficiency. Ein erster, flüchtiger Blick auf die 3 Elemente der OEE – Qualitätsrate, Verfügbarkeit und Produktivität – läßt nicht erkennen, dass die Servicefähigkeit oder einfache, schnelle Instandhaltung einer Maschine einen signifikanten Einfluss darauf hat. Schaut man sich allerdings die Inhalte und Empfehlungen an, die im Zuge eines Rüst-Workshops / SMED-Workshops analysiert werden oder die OPEX-Empfehlungen, so wird sehr schnell klar, wie groß der Einfluss durch die konstruktive Gestaltung einer Maschine oder Produktionsanlage auf die OEE ist.

Service- und Instandhaltungsarbeiten

Im Servicefall bzw. Störfall eines Produkts oder Anlage sollten folgende Punkte konstruktiv berücksichtigt sein:

• sicherer, eindeutig erkennbarer Betriebszustand „Service-Mode“
• einfacher, direkter Zugang für den Mitarbeiter
• günstige Ergonomie-, Arbeits- und Servicebedingungen
• Poka Yoke & definierte Schnittstellen zwischen Komponenten
• „geringe“ Gewichte um Hebemittel zu vermeiden
• Standard-Werkzeuge und Standard-Prüfmittel verwenden
• Standard-Service- / Ersatzteile und Verbrauchsmittel vorsehen
• robuste Komponenten und Module vorsehen (gg. Belastungen im Servicefall)
• vorjustierte Komponenten verwenden – Einmessen vermeiden
• definierte Prüfpunkte & Prüfanweisungen
• eindeutige Inbetriebnahme-Anweisungen