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Durch die Einführung des DfMS, also des Designs hin zu besseres Wartbarkeit und Servicetauglichkeit, können Ingenieure ein Produkt bereits von Beginn an mit dem Hintergedanken auf Wartung und Service gestalten, statt dieses als unangenehme Probleme im späteren Verlauf der Entwicklung lösen zu müssen.
Das Design for Maintenance sowie das Design for Serviceability werden in einem gemeinsamen Begriff (DfMS) zusammengefasst, da sie im Grund ein großes gemeinsames Ziel verfolgen: die Verminderung der Ausfallzeiten von Geräten und Anlagen. Dennoch unterscheiden sie sich im Hinblick auf Inhalte und ihren Fokus. Um zwischen Wartung (Maintenance) und Servicetauglichkeit (Serviceability) zu unterscheiden, ist es erfordelich sich die Art der Aktivitäten bewusst zu machen, die im Rahmen der Ausfallzeiten erfolgen.
Design for Maintenance vs. Design for Serviceability
Design for Maintenance befasst sich mit der grundlegenden Gestaltung eines Geräts, einer Baugruppe oder eine Anlage. Es zielt darauf ab, dass die Durchführung der Wartungsarbeiten am Gerät unter praktischen, realitätsnahen Arbeitsbedingungen auch tatsächlich einfach durchgeführt werden können. Ob für die Wartung die gesamte Anlage in ihre Grundbausteine auseinander gebaut werden muss, oder im Gegenteil, alle austauschbaren Teile leicht und mühelos zugänglich und austauschbar sind, hängt ganz von diesen Konstruktionsentscheidungen ab.
In manchen Fällen ermöglicht eine gut geplante Konstruktion die Durchführung einer Wartungmaßnahme, ohne dass das Gerät oder die Anlage angehalten werden oder in ihrem Betrieb unterbrochen werden muss. Es beim DfM grundsätzlich um das inhärente Design des Geräts und sonst nichts weiter.
Design for Serviceability (DfS) (für die Servicetauglichkeit) wird seltener eingesetzt, und dennoch spielt gerade der Service eine entscheidende und unterschätzte Rolle bei der Minimierung von Ausfallzeiten. DfS befasst sich, wie auch DfM, mit den grundlegen Konstruktionsmerkmalen eines Gerätes, jedoch in einem breiteren und stärker integrierten Kontext, oft in Verbindung mit Elementen, die außerhalb des Gerätes oder der Anlage selbst liegen und deutlich stärker im Kontakt mit der Umgebung stehen.
DfS ist nur dann wirklich effizient, wenn das Gerät durch eine zuverlässige Selbstdiagnose automatische Statusinformationen bereitstellen kann und gleichzeitig von einer gut konzipierten und dafür geeigneten Service-Infrastruktur unterstützt wird.
Ein gut durchdachtes und organisiertes Support-System stellt dabei sicher, dass der passende Wartungsexperte auch jene Informationen über die Wartungsbedürfnisse zeitnah erhält, und dann, mit dem passenden Zubehör und Werkzeug ausgestattet, den richtigen Standort erreicht. Darüber hinaus müssen Lehr- und Referenzmaterialien für die Durchführung von Wartunsarbeiten klar, einfach und leicht zugänglich verfügbar sein. Dieser Aspekt des DfMS findet sich immer häufiger in modernen smarten Geräten und Anlagen, die zu diesem Zweck mit integrieter Kommunikationselektronik und passenden Softwareprogrammen ausgestattet sind.
Sicherstellung der Wartbarkeit
Die Wartung ist jene technische Arbeit, die den Zustand des Vermögenswertes erhält. Während jede Art eines Produkts ihre eigenen spezifischen Wartungsaufgaben mit sich bringt, können doch allgemein gültige Aktivitäten identifiziert werden.
- Sichtprüfung und Inspektion
- Reinigung und Schmieren
- Abfallentfernung
- Anziehen, Einstellen und Kalibrieren
- Ersatz von Verbrauchsmaterialien
- Softwareupdates
Diese Aufgaben erfordern in der Regel die Ausführung durch einen geschulten Techniker, der ie im Servicehandbuch des Geräts oder der Anlage dokumentierten Wartungsregeln befolgt. Selbst ein gut konzipiertes Gerät oder Anlage erfordert regelmäßige Wartung entsprechend eines festgelegten Zeitplans um hohe Betriebszeiten gewährleisten zu können.
Gewährleistung der Servicetauglichkeit
Der Betrieb oder Gebrauch stellt einen umfassenden Prozess oder umfassende Aktivität dar; Diese kann sowohl die Wartung als auch die Kundeninteraktion umfassen die durch moderne Technologien, Logistik und Dokumentation erfolgt. Währed manche Aufgaben während des Normalbetriebs von einem Beauftragten des Kunden ausgeführt werden können, erfordern andere einen Wartungsingenieur.
Die folgende Übersicht zeigt, wie Wartungsmaßnahmen in einem breiteren Servicekontext miteinander verbunden sind:
- Remote Support/Fernwartung: Sichtprüfung, Inspektion, Reinigung, Schmieren, Anziehen, Einstellung und Kalibrierung können durch Teledienste oder unterstützte Fernraparatur oder -wartung unterstütz werden.
- Prädiktive Systeme: Die Entfernung von Abfällen oder das Ersetzen von Verbrauchsmaterialien kann durch Prädiktive Wartung und eine Fernüberwachung der Bedingungen (E-Wartung) unterstützt werden.
- Software: Software-Updates, die mit Erlaubnis des Kunden aus der Ferne durchgeführt werden.
- Infrastruktur: Die Verfügbarkeit von Servicetechnikern, Verbrauchsmaterialien und vom Kunden bedienten kleinen Lagern wird durch organisierte Dienstleister sichergestellt.
- Support & Lebenszyklus: 24/7 webbasierter Helpdest – Support, Garantieaspekte sowie End-of-Lifecycle Nutzungsprogramme.
All die genannten Elementen sollten vom Hersteller mit Hilfe von Mitgliedern des Produktentwicklungsteams organisiert werden. Die Planung und Antizipation all der Dinge, die im Rahmen seines Lebenszyklus mit dem Produkt geschehen können ist die in der Entwicklungsphase stattfindende Essenz eines service-/wartungsorientierten Designs.vice/maintenance-centric design
Beispielfälle: DfM vs. DFMS
Um abzubilden, wie sich Wartungs- und Servicetauglichkeit gegenseitig unterstützen, sollten wir und einmal ein Beispiel eines modernen Multifunktionsdruckers ansehen.
Der DfM – Ansatz (Design nur für die Wartung)
Unser Testobjekt ist ein Drucker, der aus der reinen DfM-Perspektive gut gestaltet wurde. Kunde „X“ ruft nun mit einem Problem mit dem Papiereinzug an, berichtet aber nur, dass der Drucker 30 Minuten vor einem wichtigen Meeting nicht druckt. Das leichte Problem begann vor einer Woche, wurde aber solange ignoriert, bis die Situation dringlicher wurde.
Aus Sicht des Kunden begann der Ausfall vor knapp 20 Minuten mit dem ersten erfolglosen Druckversuch. Auch wenn das Serviceunternehmen sofort einen Fachmann entsenden würden, würde die Wartungstätigkeit – das Ersetzen der Rolle des Papiereinzugs und des Trennkissens – erst dann Beginnen können, wenn der Techniker vor Ort ist. Dank DfM dauert die eigentlich Austauschtätigkeit jedoch aufgrund einer schnellen Austauschmethode für Verschleißteile nur fünf Minuten. Dennoch summiert sich die Ausfallzeit, und überschreitet somit einen kritschen Wert, was am Ende dazu führt, dass das Meeting verschoben werden muss.
Der DfMS – Ansatz (Design for Maintenance & Serviceability)
Soweit das gleiche Beispiel: das Gerät wurde vom DfMS-Standpunkt aus gut designt (es handelt sich so gesehen um den gleichen Drucker, nur ist dieses Gerät mit einer Schnittstelle zu einem E-Wartungssystem verbunden, das vom Hersteller oder dem Serviceanbieter entwickelt wurde).
Bevor überhaupt beim Kunden ein Problem offensichtlich bzw. bewusst wird, löst der automatische Zähler für den Produktlebenszyklus eine Warnung seitens des Serviceanbieters aus – diese fordert einen Ersatz der Teile des Papiereinzugs bei Kunde „X“ aufgrund von Verschleiß.
Falls der Kunde dann nicht bereit war, für Präventieve Wartung zu zahlen und den vom Service ausgehenden Austausch des Teils ablehnt, ist die Situation dennoch besser, da das Dienstleistungsunternehmen sicherstellen kann, dass das erforliche Teil als Ersatzteil im Lager vorhanden ist. Später, in der Regel nachdem die Walzen des Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben, können auf der Kundenseite detektierbare Probleme auftreten, die in einer E-Wartungsumgebung erkannt und erneut gekennzeichnet werden.
Normalerweise wird dann der Dienstleister beim Kunden erneut nachfragen, ob dieser die Walze inzwischen austauschen lassen möchte. Fall der Kunde dann diese Wartung immer noch ausschlägt, besteht dennoch die größere Chance, dass durch eine Fernwartung die Bedürfnisse des Kunden im Störungsfall besser bedient werden können, indem dann, beim oben genannten Zusammentreffen von Meeting und Druckerausfall, immer noch die Fernwartung zur Verfügung steht.
Erstens kennt der Dienstleister dann bereits durch die vorhandenen Daten die Situation des Druckers. Zweitens werden moderne Drucker oft https://en.wikipedia.org/wiki/Modular_designmit einem modularen Designund mehrfachen Papiereinzug für unterschiedliche Papierarten und -größen ausgestattet. Im Notfall kann dann ein weniger häufig (oder gewarteter) Papiereinzug dafür rekonfiguriert und verwendet werden, das erforderliche Papier einzuziehen und somit den Drucker weiterhin zu nutzen. In der Regel können die Kunden dies selbst, und brauchen ansonsten nur jemanden, der Ihnen dabei hilft, und sagt, wie sie es genau machen sollen.
Und genau das ist es, was Design for Serviceability ermöglicht.
Es liegt dadurch natürlich ein deutlich höherer Fokus auf dem Entwicklungsprozess, insbesondere bei komplexen Systemen. Andererseits bewirkt die anfänglich höhere Investition, dass diese sich schnell dadurch amortisiert, dass weniger Fehler auftreten und somit weniger Betriebsausfälle zugelassen werden. Die Wartungskosten sind in der Regel deutlich niedriger als jene Kosten, die mit Problemen in der Zuverlässigkeit zusammenhängen, die wiederum auf schlechte Konstruktionsentscheidungen zurückzuführen sind.
Designprinzipien des DfMS
DfMS setzt auf mehrere grundlegende Designprinzipien und herstellerbezogene Ergänzungen. Die Allgemeinen Regeln für die Konstruktion für Wartung und Servicetauglichkeit lauten:
- Vereinfachen Sie das Design und stellen sie dabei die maximale Zugänglichkeit und Barrierefreiheit für den Austausch von Teilen, Flüssigkeiten oder Verbrauchsmaterialien sicher.
- Folgen Sie den Designprinzipien der „Design für die Sicherheit bei der Wartung“ und dem „Narrensichermachen“ um menschliches Versagen zu verhindern.
- Verwenden Sie modulare Entwicklungskonzepte mit standardisierten, langlebigen Verbrauchsmaterialien und möglichst austauschbaren Teilen.
- Integrieren Sie Möglichkeiten für die Ferndiagnose, Fernüberwachung und effektive Fehlererkennung.
Umfassendere serviceseitige Prinzipien umfassen dabei:
- Entwickeln die Benutzeroberflächen mit umfassenden Remote-Funktionen.
- Bestimmen Sie Wartungsintervalle, die möglichst mehrere Aktivitäten kombinieren.
- Schulen Sie sowohl die Benutzer als auch das Servicepersonal.
- Stellen Sie sicher, dass Werkzeuge verfügbar, Verbrauchsmaterialien vorhanden, Ersatzteile auf Lager und Servicetechniker einsatzbereit sind.
Integration der Serviceability in den Gesamtlebenszyklus des Entwurfs
Das Design for Maintenance and Serviceability steht in enger Verbindung mit der weiter gefassten Design for X (DfX) – Philosophie. Einige Mitglieder der Design for X – Familie, die ebenso von DfMS betroffen sind, sind:
- Design for Assembly (DfA) – Design für die Montage
- Design for Repairability (DfR) – Design für die Reparierbarkeit
- Design for Obsolescense (DfO) – Design für die Obsoleszenz
- Design for Recycling (DfRec) – Design für das Recycling
Eine gut konzipierte, wartungsfreundliche Hardware ist in der Regel aus der Sicht der Montage, Reparatur und Demontage überlegen. Sie reduziert die Zeit, die für die Wartung aufgewendet werden muss, da die Verschleißteile und Ersatzteile sowohl leicht zugänglich als auch austauschbar sind. Darüber hinaus braucht es am Ende des Lebenszyklus weniger Zeit das Gerät zu demontieren, was es erlaubt, dass auch Fachkräfte mit begrenzter Erfahrung darin, das Recycling dieser Materialien ermöglichen können.
Der DfMS – Prozess ist dabei eine endlose Reise, da jede Iteration eines Entwurf das Risiko in sich trägt, die Wartbarkeit zu vermindern. Dementsprechend müssen Techniker und Konstrukteure eng mit den Servicetechnikern zusammenarbeiten und dabei sorgfältig die Fehlerdaten aus den Fernwartungsdatenbanken vorheriger Geräte im Blick behalten. Diese objektiv gesammelten Daten sind oft wertvoller als Kundenfeedback, da sie dazu in der Lage sind, die grundlegenden Ursachen hinter Problemen aufzudecken und die anhaltende Zuverlässigkeit und Wartbarkeit von technischen Systemen sicherzustellen.
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