CMMS und KERN IoP: Betriebsdaten für messbare Zuverlässigkeitskennzahlen

Ein computergestütztes Instandhaltungsmanagementsystem (CMMS) organisiert Arbeitsaufträge, vorbeugende Maßnahmen, Ersatzteile, Kosten und technische Ressourcen. KERN IoP ergänzt diese Verwaltung durch unmittelbar aus dem Betrieb erfasste Informationen: tatsächliche Betriebsstunden, Zyklen, Zustände, Ausfälle und Anlagenbedingungen. Zusammen bilden diese Aufzeichnungen eine konsistente betriebliche Grundlage für Zuverlässigkeitskennzahlen.

In vielen Betrieben werden Instandhaltungs- und Betriebshistorie

getrennt aufbewahrt.

Das CMMS erfasst Meldung, Eingriff, Techniker, verwendete Ersatzteile und Auftragsabschluss. Gleichzeitig liefern SPS, Sensoren, Messgeräte und Bediener Informationen darüber, was physisch in der Anlage geschah.

Die getrennte Datenhaltung erschwert die Beantwortung grundlegender Fragen:

• Wie lange hatte die Anlage vor dem Ausfall gearbeitet?
• In welchem Zustand befand sie sich?
• Welche Bedingung ging dem Stillstand voraus?
• Wie lange war sie tatsächlich nicht verfügbar?
• Wann erfüllte sie ihre Funktion wieder?
• Wie lange arbeitete sie, bevor der Ausfall erneut auftrat?

Eine belastbare Instandhaltungstechnik muss beide Historien miteinander verknüpfen.

Das CMMS dokumentiert die durchgeführte Arbeit. KERN IoP liefert die betrieblichen Nachweise zur Bewertung des Anlagenverhaltens vor und nach dem Eingriff.

Was ein CMMS verwaltet und was KERN IoP beiträgt

Ein CMMS unterstützt die Planung, Durchführung und Steuerung der Instandhaltung. Typische Funktionen sind:

• Erstellung und Nachverfolgung von Arbeitsaufträgen;
• Planung vorbeugender Maßnahmen;
• Verwaltung von Technikern und Ressourcen;
• Ersatzteilverwaltung;
• Kostenerfassung;
• Ablage von Arbeitsanweisungen;
• Dokumentation der Eingriffe.

Diese Funktionen ermöglichen eine einheitliche Organisation der Arbeit.

Die Informationen im CMMS beginnen häufig mit einer Meldung oder der Anlage eines Auftrags. Der Meldezeitpunkt kann vom tatsächlichen Stillstandsbeginn abweichen. Ebenso können der administrative Auftragsabschluss und die Wiederherstellung der produktiven Funktion zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfolgen.

KERN IoP kann das CMMS durch Informationen aus folgenden Quellen ergänzen:

• SPS und Steuerungssysteme;
• Sensoren;
• Messgeräte;
• digitale und analoge Signale;
• Bedienoberflächen für Bediener und Techniker.

Damit lassen sich tatsächliche Betriebsstunden, Zyklen, Anläufe, Zustände, Alarme, Stillstände und Prozessgrößen auf einer synchronisierten Zeitachse erfassen.

CMMS	KERN IoP
Verwaltet Arbeitsaufträge	Erfasst den tatsächlichen Stillstandsbeginn
Plant vorbeugende Maßnahmen	Summiert tatsächliche Stunden, Zyklen und Anläufe
Verwaltet Techniker und Ressourcen	Erfasst Betriebszustände und Ausfallzeiträume
Verwaltet Ersatzteile und Kosten	Speichert die jedem Ereignis zugeordneten Größen
Dokumentiert den Eingriff	Prüft den Zeitpunkt der Funktionswiederherstellung
Bewahrt die Arbeitshistorie auf	Baut die Betriebshistorie der Anlage auf

Welche Betriebshistorie die Instandhaltungstechnik benötigt

Technisch beschreibt Zuverlässigkeit die Fähigkeit einer Anlage, eine geforderte Funktion unter festgelegten Bedingungen während eines definierten Zeitintervalls zu erfüllen.

Für ihre Bewertung müssen daher vorab festgelegt werden:

• die geforderte Funktion der Anlage;
• der Zustand, der als Ausfall gilt;
• der Betriebszustand während der Nutzung;
• die tatsächliche betriebliche Beanspruchung;
• und der Auswertungszeitraum.

Eine Pumpe kann weiterlaufen und dennoch ihre geforderte Funktion verloren haben, wenn sie den benötigten Volumenstrom unterschreitet. Eine Spritzgießmaschine kann unter Spannung stehen, während die Produktion ruht. Ein Kompressor kann eingeschaltet sein und längere Zeit im Leerlauf arbeiten.

Die tatsächliche Funktion der Anlage muss zusammen mit ihrem elektrischen Zustand bewertet werden.

KERN IoP kann Signale mit Betriebszuständen verknüpfen, beispielsweise:

• Produktion;
• Betrieb unter Last;
• Leerlauf;
• Warten;
• Ausfall;
• Instandhaltung;
• Prüfung;
• Rückkehr in den Betrieb.

Hinzu kommen Verknüpfungen mit Größen wie Temperatur, Druck, Durchfluss, Leistung, Strom, Schwingung oder Zykluszeit.

Dieser Kontext ermöglicht die Interpretation des Anlagenverhaltens unter vergleichbaren Bedingungen.

Betriebsdaten für messbare Zuverlässigkeitskennzahlen

KERN IoP stellt die Daten bereit, die zur Bildung eindeutig definierter und nachvollziehbarer Kennzahlen benötigt werden. Eine Zuverlässigkeitsbewertung erfordert die entsprechende ingenieurtechnische Analyse.

Tatsächliche Betriebsstunden

Die Betriebsstunden werden durch Addition ausschließlich jener Intervalle berechnet, in denen die Anlage die festgelegte Betriebsbedingung erfüllte.

Tatsächliche Betriebsstunden = Summe der als Betrieb klassifizierten Intervalle

Je nach Anlage kann die Beanspruchung auch durch folgende Größen beschrieben werden:

• Zyklen;
• Anläufe;
• Stunden unter Last;
• Bewegungen;
• verarbeitete Menge;
• Zeit bei einem bestimmten thermischen Zustand.

Mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen — MTBF

Für reparierbare Anlagen lässt sich MTBF wie folgt berechnen:

MTBF = tatsächliche Betriebsstunden / Anzahl der Funktionsausfälle

Die Berechnung erfordert eine einheitliche Ausfallklassifikation, getrennt von Stillständen durch Materialmangel, Reinigung, Produktwechsel oder fehlenden Bedarf.

Der berechnete Wert beschreibt das im Auswertungszeitraum beobachtete Verhalten. Eine Wahrscheinlichkeitsbewertung oder Prognose des künftigen Anlagenverhaltens erfordert weitere Analysen und Annahmen.

Mittlere Reparaturdauer — MTTR

MTTR = Summe der aktiven Reparaturzeiten / Anzahl der Reparaturen

Für die korrekte Interpretation sind zu unterscheiden:

• Reaktionszeit;
• Diagnose;
• aktive Reparatur;
• Wartezeit auf Ersatzteile;
• Prüfungen;
• Freigabe für die Produktion.

KERN IoP kann helfen, die zeitlichen Grenzen des Ereignisses zu bestimmen. Das CMMS speichert die technischen und administrativen Einzelheiten des Eingriffs.

Betriebliche Verfügbarkeit

Betriebliche Verfügbarkeit (%) = [(geforderte Zeit − Nichtverfügbarkeitszeit) / geforderte Zeit] × 100

Die geforderte Zeit muss dem Zeitraum entsprechen, in dem die Anlage ihre Funktion erfüllen sollte.

Ein Stillstand außerhalb der Produktionszeit hat eine andere betriebliche Bedeutung als ein Ausfall während der geplanten Fertigung.

CMMS und industrielles Monitoring für konsistente Daten

Die Qualität der Kennzahlen hängt von der Qualität ihrer Ausgangsdaten ab.

ISO 14224 wurde für die Erdöl-, petrochemische und Erdgasindustrie entwickelt. Sie enthält Grundsätze zur Erfassung und Strukturierung von Zuverlässigkeits- und Instandhaltungsdaten mit einer gemeinsamen Klassifikation von Anlagen, Ausfällen und Eingriffen. ISO 22400 beschreibt die eindeutige Festlegung von Definitionen, Formeln, Einheiten und zeitlichem Verhalten industrieller KPI.

Praktisch benötigt ein Betrieb einheitliche Kriterien für:

• die Kennzeichnung von Anlagen;
• die Definition von Zuständen;
• die Klassifikation von Ausfällen;
• die Kennzeichnung von Beginn und Ende jedes Ereignisses;
• die Summierung betrieblicher Beanspruchung;
• die Verknüpfung von Eingriffen und Ergebnissen.

KERN IoP kann einen wesentlichen Teil dieser Erfassung anhand von Anlagensignalen automatisieren. Bediener und Techniker ergänzen Ursachen, die eine menschliche Bewertung erfordern.

Beispielsweise kann das System einen Stillstand erkennen, während die zuständige Person dessen Anlass bestätigt:

• elektrischer Ausfall;
• mechanisches Problem;
• Materialmangel;
• Blockierung an anderer Stelle der Linie;
• geplante Instandhaltung;
• Qualitätszustand.

Dieser Ansatz verbindet automatische Aufzeichnungen mit dem Fachwissen des Betriebspersonals.

Vorbeugende Instandhaltung nach tatsächlicher Anlagennutzung

Viele vorbeugende Instandhaltungspläne werden kalenderbasiert ausgelöst: wöchentlich, monatlich oder jährlich.

Für bestimmte Aufgaben ist das sinnvoll. Bei nutzungsabhängigem Verschleiß kann die tatsächliche Beanspruchung eine repräsentativere Grundlage bieten.

Zwei am selben Tag installierte Anlagen können sehr unterschiedlich beansprucht werden. Eine Spritzgießmaschine kann Hunderttausende Zyklen ausführen, während eine andere nur wenige Stunden arbeitet. Zwei gleich alte Kompressoren können eine sehr unterschiedliche Anzahl von Laststunden oder Anläufen aufweisen.

KERN IoP kann beispielsweise folgende Zähler bereitstellen:

• Produktionsstunden;
• Stunden unter Last;
• Zyklen;
• Anläufe;
• Bewegungen;
• Zeit bei einer bestimmten Temperatur;
• kumulierte Produktion;
• Betriebszeit seit dem letzten Eingriff.

Das CMMS verwaltet weiterhin den vorbeugenden Arbeitsauftrag, die Ressourcen und das Verfahren. KERN IoP liefert den Zähler für die tatsächliche Nutzung.

Zusammen ermöglichen sie es, geeignete Eingriffe zusätzlich zum Kalender nach der Beanspruchung der Anlage zu planen.

Das Ergebnis eines Eingriffs überprüfen

Ein abgeschlossener Arbeitsauftrag bestätigt die Durchführung einer Tätigkeit. Ob sich das Anlagenverhalten verbessert hat, muss anhand von Betriebsdaten nach dem Eingriff bewertet werden.

Nach einem Eingriff kann KERN IoP weiterhin aufzeichnen:

• Betriebsstunden bis zum nächsten Ausfall;
• Wiederauftreten des Ereignisses;
• Anzahl der Alarme;
• Stabilität der Messgrößen;
• Wiederherstellungszeit;
• Dauer von Kurzstillständen;
• Energieverhalten;
• Zyklusleistung.

Diese Informationen ermöglichen Vergleiche vor und nach der Instandhaltung.

Der Betrieb kann unterscheiden zwischen:

1. einem Eingriff, der den Betrieb vorübergehend wiederherstellte;
2. einer Maßnahme, die Häufigkeit oder Dauer des Problems verringerte;
3. einem Eingriff, nach dem während einer definierten betrieblichen Beanspruchung kein Wiederauftreten beobachtet wurde.

Die letzte Formulierung ist entscheidend. Ein kurzer Zeitraum ohne weiteren Ausfall liefert nur begrenzte Hinweise darauf, ob die Ursache beseitigt wurde. Die Bewertung muss berücksichtigen, wie lange die Anlage tatsächlich arbeitete, unter welchen Bedingungen und über welchen Beobachtungszeitraum.

Arbeitsaufträge und Zuverlässigkeitskennzahlen verknüpfen

Die Kombination eines CMMS mit KERN IoP hilft, Fragen zu beantworten, die Informationen aus beiden Quellen benötigen:

• Wie viele Stunden arbeitete die Anlage vor dem Ausfall?
• Welche Bedingung ging dem Stillstand voraus?
• Welche Ausfälle treten am häufigsten erneut auf?
• Welcher Zeitanteil entfällt auf Reparatur und welcher auf Warten?
• Wann kehrte die Anlage tatsächlich in die Produktion zurück?
• Hat der Eingriff die Betriebsdauer zwischen Ausfällen erhöht?
• Wird die vorbeugende Instandhaltung nach der tatsächlichen Nutzung geplant?
• Welche Anlagen verursachen die größten Nichtverfügbarkeitszeiten?

Das CMMS verwaltet Administration, Dokumentation und Logistik der Instandhaltung.

KERN IoP ergänzt diese Aufgaben durch Daten zum tatsächlichen Anlagenverhalten.

Das CMMS dokumentiert die Instandhaltungsarbeit. KERN IoP liefert die Betriebshistorie für messbare Zuverlässigkeitskennzahlen.

Diese Verbindung unterstützt eine Instandhaltungstechnik mit konsistenten Daten, bekannten Betriebsbedingungen und überprüfbaren Ergebnissen. Eingriffsaufzeichnungen werden dabei mit dem tatsächlichen Verhalten der Anlage verknüpft.

Quellen

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International Organization for Standardization. (2016). Petroleum, petrochemical and natural gas industries—Collection and exchange of reliability and maintenance data for equipment (ISO 14224:2016).

International Organization for Standardization. (2018). Condition monitoring and diagnostics of machines—General guidelines (ISO 17359:2018).

International Organization for Standardization. (2024). Asset management—Asset management system—Requirements (ISO 55001:2024).

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