Instandhaltung

5 Instandhaltungsstrategien im Check: Die beste Wahl für Hersteller und Betreiber

Instandhaltungsteam, Wartungsteam, Serviceteam
Warnmeldungen der Synctive IoT-Plattform anzeigen Vibration Alert für vorbeugende Maschinenwartung

Maschinen und Anlagen sind das Rückgrat jedes Betriebs. Ein unerwarteter Ausfall kann hohe Kosten verursachen, Abläufe zum Erliegen bringen und die Produktqualität beeinträchtigen. Eine gezielte Instandhaltungsstrategie hilft, solche Risiken zu minimieren, die Maschinenverfügbarkeit zu maximieren und gleichzeitig die Gesamtkosten zu senken.

Im Maschinenbau, wo Ausfälle oft erheblichen wirtschaftlichen Schaden bedeuten, stehen Unternehmen vor der Frage: Welche Instandhaltungsstrategie ist die richtige für uns? 

In diesem Artikel werfen wir einen detaillierten Blick auf die gängigsten Strategien und ihre praktische Umsetzung.

Instandhaltungsstrategien im Überblick: Ziele, Vorteile und Herausforderungen

Die Wahl der richtigen Instandhaltungsstrategie ist ein Balanceakt zwischen Maschinenverfügbarkeit, Betriebskosten und Sicherheit. Dabei gibt es keine universelle Lösung, da die optimale Strategie stark von den Anforderungen des Maschinenbetreibers und des Herstellers abhängt. Hinzu kommt, dass jede Maschine aus unterschiedlichen Bauteilen besteht, die jeweils eine spezifische Strategie erfordern können.

Die vier Hauptstrategien umfassen:

  1. Reaktive Instandhaltung – Reparatur bei Ausfall
  2. Vorbeugende Instandhaltung – geplante Wartung in festen Intervallen
  3. Zustandsbasierte Instandhaltung – Wartung nach Zustand der Anlage
  4. Vorausschauende Instandhaltung – Vorhersage von Ausfällen mithilfe von Datenanalyse

Diese Strategien sind flexibel in einer (5.) hybriden Instandhaltungsstrategie kombinierbar, um sowohl den Anforderungen der Betreiber als auch den Zielen der Hersteller gerecht zu werden. 

Techniker repariert Maschine

1. Reaktive Instandhaltung (Feuerwehrstrategie)

Wann das Warten auf den Ausfall Sinn ergibt

Die reaktive Instandhaltung – auch als „Feuerwehrstrategie“, “Breakdown-Maintenance” oder „Run-to-Failure“-Ansatz bekannt – erfolgt erst nach einem Ausfall. Maschinen oder Komponenten werden bis zu ihrem Defekt betrieben, bevor Maßnahmen ergriffen werden. Diese Methode ist für weniger kritische Bauteile geeignet, die keine Stillstände oder Qualitätsverluste verursachen oder bei Maschinen, bei denen ungeplante Stillstände keine erheblichen Kosten oder Sicherheitsrisiken verursachen.

Ausfall -> Reparatur -> Weiterbetrieb

Vorteile reaktiver Instandhaltung

  • Maximale Nutzung der Maschinenlebensdauer.
  • Geringe Planungs- und Verwaltungskosten.
  • Kosteneffizienz bei Anlagen mit niedriger Ausfallwahrscheinlichkeit.

Nachteile reaktiver Instandhaltung

  • Ungeplante Stillstände können teure Produktionsausfälle verursachen.
  • Höhere Lagerkosten für Ersatzteile “für alle Fälle”.
  • Risiko von Folgeschäden, die den Gesamtzustand der Anlage beeinträchtigen.

Beispiele für reaktive Instandhaltung: Diese Szenarien machen Sinn​

Bauteile oder Anlagen, bei denen ein Ausfall keine schwerwiegenden Folgen hat und Reparaturen einfach und kostengünstig sind.

  • Glühlampen: Werden erst dann ausgetauscht, wenn sie durchgebrannt sind.
  • Schalter oder Tasten: Werden erst bei Ausfall ersetzt, da der Austausch unkompliziert ist.
Glühlampe (reaktive Instandhaltung)

Was Unternehmen bei Reaktiven Instandhaltungskonzepten oft übersehen

Trotz ihrer Einfachheit ist die reaktive Instandhaltung langfristig ineffizient für komplexe und stark genutzte Komponenten. Hohe Folgekosten durch Produktionsverluste und die Unberechenbarkeit der Ausfallzeiten machen diese Strategie in vielen Fällen unattraktiv. Zudem fehlen bei rein reaktiven Ansätzen Daten über die Maschinennutzung, die zur Optimierung von Betriebskosten beitragen könnten.

2. Vorbeugende Instandhaltung (Preventive Maintenance)

Regelmäßige Wartung schützt vor teuren Produktionsausfällen

Bei der vorbeugenden Instandhaltung wird davon ausgegangen, dass Maschinen und Bauteile einem vorhersehbaren Verschleiß unterliegen. Diese Strategie setzt auf regelmäßige Wartung und Inspektion von Maschinen in festgelegten Intervallen, unabhängig vom aktuellen Zustand. Typischerweise werden Verschleißteile in vorher definierten Zeitabständen oder nach einer festgelegten Betriebszeit ausgetauscht. Diese  Wartungsintervalle basieren auf:

  • Erfahrungswerten
  • Herstellervorgaben
  • Historischen Betriebsdaten
Planung -> Wartung -> Weiterbetrieb

Vorteile von Preventive Maintenance

  • Reduzierung von Stillständen durch frühzeitige Wartung.
  • Verlängerung der Lebensdauer von Maschinen durch kontinuierliche Pflege.
  • Planbare Wartungskosten und einfachere Ressourcenverwaltung.

Nachteile von Preventive Maintenance

  • Austausch von Komponenten, die noch funktionsfähig sind, führt zu höheren unnötigen Materialkosten.
  • Regelmäßige Stillstandszeiten für Wartungsarbeiten.
  • Erhöhter Planungs- und Verwaltungsaufwand.

Anwendungsbeispiele für vorbeugende Instandhaltung

Sicherheitskritische oder oft genutzte Bauteile und Systeme mit vorhersehbarem Verschleiß, die regelmäßig gewartet oder ausgetauscht werden müssen.

  • Zahnriemen in Fahrzeugen: Werden in festgelegten Intervallen gewechselt, um Motorschäden zu verhindern.
  • Klimaanlagen in Bürogebäuden: Regelmäßige Reinigung und Austausch von Filtern verhindern Effizienzverluste.
  • Hydrauliksysteme in Pressen: Dichtungen und Filter werden routinemäßig ersetzt, um Druckverluste zu vermeiden.
  • Kompressoren in Produktionsanlagen: Regelmäßige Überprüfung und Schmierung der Komponenten, um Funktionsausfälle zu verhindern.
 

2.1 Vorbeugende Trockendock-Strategie

So funktioniert planbare Wartung bei kontinuierlichem Betrieb

Die Trockendock-Strategie ist ein vorbeugende Strategie, die ursprünglich aus der Schifffahrt stammt und sich auf geplante Wartungsarbeiten in definierten Zeitfenstern konzentriert. Sie wird angewandt, wenn Maschinen oder Anlagen während des normalen Betriebs nicht gestoppt werden können, beispielsweise in kontinuierlichen Produktionsprozessen oder bei schwer zugänglichen Systemen wie z.B. Schiffen.

Trockendock Strategie Instandhaltung

Anwendungsbeispiele der Trockendock-Strategie

Systeme mit geplanten Wartungsfenstern, um Energieverluste oder Ausfallzeiten zu minimieren.

  • Windkraftanlagen: Wartungsarbeiten werden gezielt während Windflauten durchgeführt.
  • Förderanlagen in Bergwerken: Wartungen finden in geplanten Betriebspausen statt, um den Produktionsfluss nicht zu stören.

3. Zustandsbasierte Instandhaltung (Condition Based Maintenance)

Maschinenpflege basierend auf Echtzeitdaten

Die zustandsbasierte Instandhaltung basiert auf der kontinuierlichen Überwachung des Maschinenzustands. Mithilfe von Sensoren und Datenanalyse wird der Zustand der Maschine permanent erfasst. Wartungen werden nur dann durchgeführt, wenn festgelegte Parameter wie Temperatur, Vibration oder Druck Schwellenwerte über- oder unterschreiten. So lassen sich Abweichungen vom Normalzustand frühzeitig erkennen, bevor ein Ausfall droht.

Datenaufnahme -> Grenzwertüberschreitung -> Wartung

Vorteile von Condition Based Maintenance

  • Bedarfsorientierte Wartung reduziert unnötige Eingriffe und spart Ressourcen.
  • Minimierte Stillstandszeiten, da Wartung nur bei Bedarf erfolgt.
  • Verlängerung der Maschinenlebensdauer durch gezielte Eingriffe bei ersten Verschleißanzeichen.

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Nachteile von Condition Based Maintenance

  • Investitionskosten für Monitoring-Technologie und Sensorik.
  • Abhängigkeit von Datenqualität und -verfügbarkeit.
  • Potenzielle Über- oder Unterwartung durch Fehlinterpretation von Daten.

Beispiele von Maschinen und Anlagen, die von Condition Based Maintenance profitieren

Maschinen und Anlagen mit unregelmäßigem Verschleiß oder variierenden Belastungen, die spezifische Überwachung erfordern.

  • Werkzeugmaschinen: Spindeln werden durch Sensoren auf Vibrationen überwacht. Frühzeitig erkannte Abweichungen verhindern Schäden an Lagern oder Antrieben.
  • Windenergieanlagen: Sensoren messen Rotorvibrationen und erkennen Unwuchten, die den Generator beschädigen können. 
  • Kühlanlagen in der Lebensmittelindustrie: Zustandsüberwachung von Temperatur- und Luftfeuchtigkeitswerten gewährleistet gleichbleibende Lagerbedingungen und verhindert kostspieligen Verderb von Produkten.
  • Hydraulikpressen: Drucksensoren überwachen die Hydraulikflüssigkeit und erkennen frühzeitig Leckagen oder abweichenden Systemdruck.

4. Vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance)

Mit Big Data, IoT und KI Ausfälle vorhersagen

Die vorausschauende Instandhaltung geht über die Zustandsüberwachung hinaus und nutzt Big Data, IoT und KI, um zukünftige Defekte präzise vorherzusagen. Auf Basis historischer und aktueller Daten berechnet das System den optimalen Wartungszeitpunkt.

Daten -> Analyse -> vorhersage -> Scheduled Maintenance

Vorteile von Predictive Maintenance

  • Reduzierte Kosten durch exakte Planung und Vermeidung unnötiger Wartungen.
  • Minimierung von Produktionsausfällen durch frühzeitiges Eingreifen.
  • Höhere Effizienz durch optimale Ressourcennutzung und verlängerte Maschinenlebensdauer.

Nachteile von Predictive Maintenance

  • Investitionskosten für Software und die Integration von Predictive Maintenance in bestehende Systeme.
  • Erfordert geschultes Personal oder Unterstützung durch Technologie-Partner.
  • Abhängigkeit von Datenqualität und -verfügbarkeit.

Beispiele für Predictive Maintenance aus der Luftfahrt und Automobilproduktion

Hochwertige, sicherheitskritische oder komplexe Systeme, bei denen hohe Reparaturkosten vermieden werden sollen.

  • Flugzeugtriebwerke: KI analysiert kontinuierlich Vibrations-, Druck- und Temperaturdaten, um potenzielle Probleme wie Materialermüdung oder Verschleiß an Lagern und Turbinenschaufeln frühzeitig zu erkennen. Dies verhindert unerwartete Ausfälle und erhöht die Flugsicherheit.
  • Automobilproduktion: Roboterarme in Fertigungsstraßen werden durch IoT-Systeme überwacht, die auf Basis von Betriebsstunden und Belastung Daten sammeln und Wartungsfenster optimal planen, um Produktionsunterbrechungen zu minimieren.
  • Schienenfahrzeuge im Gütertransport: Radsatzüberwachung durch Sensorik und Big-Data-Analysen erkennt ungleichmäßigen Abrieb oder Achslagerdefekte, um Wartungen optimal zu planen und Verspätungen zu vermeiden.
 

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Wie wählt man die richtige Instandhaltungsstrategie?

Die Auswahl der passenden Instandhaltungsstrategie ist ein Balanceakt, der von den spezifischen Anforderungen und Zielen abhängt. Zwei Perspektiven spielen dabei eine entscheidende Rolle: die des Betreibers und die des Herstellers. Beide verfolgen unterschiedliche Ziele, die jedoch in einer effizienten Instandhaltungsstrategie zusammengeführt werden können.

1. Der Betreiber: Maximierung der Betriebszeit und Minimierung der Kosten

Für Maschinenbetreiber, die Maschinen und Anlagen einsetzen, steht die Maximierung der Betriebszeit im Vordergrund. Ungeplante Stillstände führen nicht nur zu Produktionsausfällen, sondern auch zu Umsatzeinbußen, höheren Betriebskosten und gegebenenfalls zu Sicherheitsrisiken. Daher zielen Betreiber darauf ab, die Total Cost of Ownership (TCO) zu minimieren. Diese umfasst alle Kosten, die während der gesamten Lebensdauer einer Maschine anfallen, darunter:

  • Anschaffungskosten: Kauf, Lieferung und Inbetriebnahme der Maschine.
  • Betriebskosten: Energieverbrauch, Schmierstoffe und andere laufende Aufwendungen.
  • Wartungskosten: Inspektionen, Ersatzteile, Servicepersonal und interne Aufwendungen.
  • Stillstandskosten: Produktionsverluste und entgangene Umsätze aufgrund ungeplanter Ausfälle.

2. Der Hersteller: Planbare Wartungskosten und effiziente Serviceeinsätze

Maschinenhersteller haben ein anderes Ziel: Effiziente Serviceleistungen bei minimalen Kosten. Je besser die Wartung planbar ist, desto geringer sind die Aufwendungen für unvorhergesehene Einsätze. Die wichtigsten Argumente aus dieser Perspektive sind:

  • Planbare Serviceeinsätze: Hersteller profitieren von Strategien, die planbare Wartungseinsätze ermöglichen. So lassen sich Ressourcen effizienter einsetzen und Reisezeiten minimieren. Beispielsweise können so Serviceaufträge in geografischer Nähe gebündelt werden.
  • Reduzierung der Servicekosten: Ungeplante Einsätze sind teuer, da sie oft längere Anfahrtswege, zusätzliche Diagnosen und höheren Kommunikations- und Zeitaufwand erfordern. Eine bessere Planbarkeit senkt diese Kosten erheblich.
  • Verbesserte Kundenbindung: Schnelle und planbare Serviceleistungen stärken die Beziehung zum Kunden.
 
Perspektiven bei der Auswahl der Instandhaltungsstrategien

Die hybride Instandhaltungsstrategie vereint beide Perspektiven

Die optimale Instandhaltungsstrategie berücksichtigt die Bedürfnisse beider Perspektiven. Während Betreiber von Maschinen auf Kosteneffizienz und maximale Verfügbarkeit setzen, streben Hersteller eine bessere Planbarkeit und Ressourcennutzung an. In der Praxis ist ein hybrider Ansatz oft der Schlüssel, um sowohl die Ziele der Betreiber als auch die der Hersteller zu erreichen. Ein gemeinsamer Fokus auf Technologien wie IoT, Big Data und KI kann beiden Seiten helfen, diese Ziele zu erreichen und die Zusammenarbeit zu stärken.

Strategieauswahl auf Komponentenebene – die Risikomatrix

Ein zentraler Ansatz zur Wahl der passenden Instandhaltungsstrategie für einzelne Komponenten ist die Verwendung einer Risikomatrix, die die Konsequenzen eines Ausfalls und dessen Wahrscheinlichkeit kombiniert. Diese Matrix ermöglicht eine Priorisierung von Komponenten anhand ihrer Kritikalität und unterstützt eine gezielte Zuordnung der Instandhaltungsstrategie.

Die Risikomatrix für Instandhaltungsstrategien

Kategorien der Risikobewertung

  • A (Nicht tolerierbares Risiko – sehr hoch): Komponenten wie Zahnriemen oder Hauptantriebe, bei denen ein Ausfall gravierende Konsequenzen für die Sicherheit oder die Produktion hätte. Hier kommen predictive oder preventive Maintenance zum Einsatz, um Ausfälle proaktiv zu verhindern.
  • B (Nicht tolerierbares Risiko – hoch): Sicherheitsrelevante Einrichtungen, wie Not-Aus-Schalter oder Bremsen, die bei einem Ausfall hohe Gefährdungen darstellen. Zustandsbasierte Wartung ist hier oft eine gute Wahl, ergänzt durch regelmäßige vorbeugende Maßnahmen.
  • C (Tolerierbares Risiko – mittel): Teile wie Filter oder Dichtungen, deren Ausfall moderate Auswirkungen hat. Vorbeugende Wartung in festen Intervallen stellt hier eine gute Balance zwischen Kosten und Sicherheit dar.
  • D (Tolerierbares Risiko – niedrig): Komponenten wie Beleuchtung oder sekundäre Anlagenteile, deren Ausfall leicht zu beheben ist und keine größeren Konsequenzen hat. Reaktive Instandhaltung ist in diesen Fällen oft ausreichend.
Die Einbindung der Risikomatrix ermöglicht es Unternehmen, für jede Komponente eine optimale Instandhaltungsstrategie zu entwickeln, die sich nicht nur an den Kosten, sondern auch an der betrieblichen Sicherheit und Effizienz orientiert. Dies schafft eine fundierte Basis für hybride Ansätze und stellt sicher, dass die Wartungsressourcen zielgerichtet eingesetzt werden.
 

Externe Dienstleister in der Instandhaltung: So profitieren Sie von spezialisierter Technologie

Instandhaltungsprozesse profitieren zunehmend von spezialisierter Technologie wie IoT oder KI, die kontinuierliche Maschinenüberwachung und datengetriebene Wartungsentscheidungen ermöglicht. Für Unternehmen, die nicht über das Know-how oder die Ressourcen verfügen, diese Technologien selbst zu implementieren und zu überwachen, kann die Zusammenarbeit mit externen Dienstleistern eine sinnvolle Lösung sein.

Fazit: Instandhaltung als strategische Säule der modernen Industrie.

Abschließend lässt sich festhalten: Instandhaltung ist kein optionaler Kostenfaktor – sie ist eine strategische Säule, die den Erfolg eines Unternehmens maßgeblich beeinflusst. Die Wahl einer passenden Instandhaltungsstrategie ist ein Balanceakt zwischen Effizienz, Risikomanagement und technologischer Innovation. 

Ein hybrider Ansatz ist somit nicht nur ein Kompromiss, sondern eine strategische Kombination, die das volle Potenzial von Technologien und Datenanalysen ausschöpft, um den Bedürfnissen aller Stakeholder gerecht zu werden. Während reaktive Ansätze im Einzelfall sinnvoll sein können, eröffnet ein präventiver oder vorausschauender Ansatz das volle Potenzial einer modernen, zukunftsfähigen Produktion. IoT und KI sind dabei längst keine “nice-to-haves” mehr, sondern entscheiden über die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens.

Doch wie jede Entscheidung bringt auch die Digitalisierung der Instandhaltung Herausforderungen mit sich. Es geht nicht nur um die Implementierung neuer Technologien, sondern um eine Veränderung der Unternehmenskultur: Wartung wird zum strategischen Kern, nicht zum nachgelagerten Problem. Unternehmen, die diesen Schritt wagen, werden zu Vorreitern der Branche – sowohl in Effizienz als auch in Qualität und letztlich auch in Wirtschaftlichkeit.

Eine kluge Instandhaltungsstrategie ist also mehr als eine technische Notwendigkeit; sie ist der Schlüssel zu einer robusten, zukunftsorientierten Industrie. 

 
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