Ursachenanalyse bei wiederkehrenden Störungen von Baumaschinen

Auf welche Störung sollte man sich mit Pareto konzentrieren?

Die Pareto-Betrachtung zeigt, ob eine kleine Zahl von Störungsgruppen den größten Teil des Gesamtverlusts ausmacht. Nur auf die Zahl der Störungen zu schauen, führt hier in die Irre. Zehn Wiederholungen einer fünfminütigen Sensorwarnung und zwei dreitägige Getriebestillstände haben nicht dieselbe Priorität. Erstellen Sie mindestens drei Ansichten: Zahl der Störungen, gesamte Stillstandsstunden und Instandhaltungsausgaben. Für den Betrieb sind die gesamten Stillstandsstunden häufig das erste Ranking-Kriterium.

Vereinheitlichen Sie zuerst die Kategorien. Sind Hydraulikleck, Schlauchplatzer und Ölleck unterschiedliche Schreibweisen desselben Ereignisses, wird die Analyse zerteilt. Fasst man dagegen inneren Pumpenverschleiß und ein äußeres Anschlussleck in einer Kategorie zusammen, verdeckt das ebenfalls die Ursache. Das Kategorienwörterbuch sollte einfach genug sein, damit der Mechaniker auf der Baustelle leicht wählen kann, und detailliert genug, um die technische Unterscheidung zu bewahren.

Führen Sie die Pareto-Analyse getrennt für Maschine, Störungsart und die Schnittmenge beider durch. Eine Störung, die in der Flottensumme klein wirkt, kann an einer einzelnen kritischen Maschine den größten Teil des Stillstands ausmachen. Prüfen Sie außerdem jahreszeitliche Effekte. Eine Elektrostörung, die in Regenperioden zunimmt, kann in der Jahressumme im Durchschnitt untergehen. Eröffnen Sie nach dem ersten Ranking eine detaillierte Untersuchung für die zwei oder drei Probleme mit dem höchsten Verlust; versuchen Sie nicht, Dutzende Themen gleichzeitig zu lösen.

• Ranking nach Zahl der Störungen
• Ranking nach gesamten Stillstandsstunden
• Gesamtverlust je Maschine
• Schnittmenge aus Maschine und Störungsart
• Aufschlüsselung nach Zeitraum, Schicht und Einsatzbedingung

Schritt für Schritt ein Zahlenbeispiel zu Pareto, MTBF und MTTR

Die folgenden Zahlen sind ein Beispiel. Angenommen, eine Gruppe von fünf Maschinen hat in den letzten drei Monaten 7.200 Betriebsstunden erbracht. Die Stillstandseinträge zeigen für Hydraulik 8 Störungen und 96 Stunden, für Elektrik 12 Störungen und 36 Stunden, für den Motor 3 Störungen und 45 Stunden, für das Laufwerk 2 Störungen und 18 Stunden sowie für Sonstiges 5 Störungen und 15 Stunden. Die Gesamtzahl der Störungen beträgt 30, der gesamte Stillstand 210 Stunden.

Der erste Schritt ist die Berechnung der Pareto-Anteile am Stillstand. Der Anteil der Hydraulik beträgt 96 geteilt durch 210 und ergibt 45,7 Prozent. Der Anteil des Motors beträgt 45 geteilt durch 210 und ergibt 21,4 Prozent; der Anteil der Elektrik beträgt 36 geteilt durch 210 und ergibt 17,1 Prozent; das Laufwerk 8,6 Prozent; Sonstiges 7,1 Prozent. Hydraulik und Motor zusammen verursachen 141 Stunden Stillstand. Da 141 geteilt durch 210 gleich 67,1 Prozent ist, richtet sich die erste Untersuchung auf diese beiden Gruppen. Nach Zahl der Störungen steht zwar die Elektrik an erster Stelle, nach Stillstandswirkung aber die Hydraulik.

Der zweite Schritt ist der MTBF-Wert. MTBF bedeutet mittlere Betriebsdauer zwischen Störungen. Der MTBF der Gruppe beträgt 7.200 Betriebsstunden geteilt durch 30 Störungen und ergibt 240 Stunden. Für die Hydraulik gilt: Wird die gesamte Betriebszeit der von diesen Störungen betroffenen Maschinen im Zeitraum mit 4.000 Stunden angenommen, beträgt der Hydraulik-MTBF 4.000 geteilt durch 8 und ergibt 500 Stunden. Der dritte Schritt ist der MTTR-Wert. MTTR bedeutet mittlere Reparaturdauer. Der gesamte MTTR beträgt 210 Stillstandsstunden geteilt durch 30 Störungen und ergibt 7 Stunden. Der Hydraulik-MTTR beträgt 96 geteilt durch 8 und ergibt 12 Stunden.

Im Dreimonatsvergleich nach der Beispielmaßnahme habe derselbe Umfang 4.100 Stunden gearbeitet und 5 Hydraulikstörungen mit 35 Stunden Hydraulikstillstand verursacht. Der neue Hydraulik-MTBF beträgt 4.100 geteilt durch 5 und ergibt 820 Stunden; der neue Hydraulik-MTTR beträgt 35 geteilt durch 5 und ergibt 7 Stunden. Der MTBF ist von 500 Stunden auf 820 Stunden gestiegen, der MTTR von 12 Stunden auf 7 Stunden gesunken. Die Stillstandsintensität betrug vorher 96 geteilt durch 4.000 und damit 2,4 Prozent je Betriebsstunde, nachher 35 geteilt durch 4.100 und damit etwa 0,85 Prozent. Dieses Ergebnis ist ein positives Signal; dennoch wird eine eindeutige Kausalität nicht behauptet, bevor Unterschiede bei Einsatzbedingung und Stichprobe geprüft sind.

• Gesamt-MTBF im ersten Zeitraum: 240 Stunden
• Gesamt-MTTR im ersten Zeitraum: 7 Stunden
• Veränderung des Hydraulik-MTBF: von 500 Stunden auf 820 Stunden
• Veränderung des Hydraulik-MTTR: von 12 Stunden auf 7 Stunden
• Stillstandsintensität der Hydraulik: von 2,4 Prozent auf etwa 0,85 Prozent

Mit 5-Why vom Symptom zum Mechanismus

Die 5-Why-Methode bedeutet nicht, mechanisch fünfmal dieselbe Frage nach dem Warum zu stellen. Jede Antwort muss einen belegten Übergang zur nächsten Frage ermöglichen. Das Beispielproblem sei, dass der Auslegerschlauch eines Baggers innerhalb von zwei Monaten zum dritten Mal platzt. Erstes Warum: Der Schlauch ist an der Außenfläche durchgescheuert. Der Beleg sind die Scheuerspur um die Platzstelle und ein Foto. Zweites Warum: Der Schlauch hat bei der Bewegung des Auslegers die Kante einer Schelle berührt. Der Beleg ist die im Bewegungstest sichtbare Kontaktstelle.

Drittes Warum: Der Schlauch wurde beim letzten Wechsel nicht in der Position nach der Serviceanweisung befestigt. Viertes Warum: Es wurde eine Schelle mit anderem Durchmesser verwendet, weil die passende Schelle nicht auf Lager war. Fünftes Warum: Für Anschlussmaterial kritischer Schläuche war kein Standard für gleichwertige Teile und Bestandsauffüllung festgelegt. So bleibt die Ursache nicht allein als Montagefehler des Mechanikers stehen; Materialstandard und Arbeitsmethode werden gemeinsam betrachtet.

Nicht jeder Zweig muss in einer einzigen Ursache enden. Gibt es zusätzlich Hinweise auf Überdruck, wird die Druckkontrolle neben dem Führungsproblem zu einem eigenen Zweig. Sobald eine Antwort zur Annahme wird, stoppen Sie die Fragekette und eröffnen eine Prüfaufgabe. Zu sagen, der Pumpendruck sei hoch, ohne zu messen, ist keine Analyse, sondern eine Vermutung. Die Formulierung der Ursache sollte einen veränderbaren Systemzustand beschreiben und erklären, wie dieser Zustand zum Symptom führte.

• Hat jede Warum-Antwort eine Grundlage in Beobachtung, Messung oder Eintrag?
• Wurden dort, wo menschliches Versagen genannt wird, Arbeitsmethode und Systemzustand hinterfragt?
• Wurden mehrere voneinander unabhängige Ursachenzweige getrennt?
• Sind Annahmen und überprüfte Befunde klar getrennt?

Mit dem Ishikawa-Diagramm mögliche Ursachen vollständig abklopfen

Die Ishikawa-Methode verhindert, dass sich das Team auf das erstbeste Teil fixiert. Bei Störungen schwerer Baumaschinen sind fünf Hauptkategorien nützlich: Maschinenführer, Instandhaltung, Teile, Einsatzbedingungen und Konstruktion. Die Kategorien sind Untersuchungsrichtungen, keine Antworten. Unter jeder Überschrift werden Ursachen notiert, die mit dem Ereignis zusammenhängen könnten; danach werden die durch Belege ausgeschlossenen und die bestätigten markiert.

In der Kategorie Maschinenführer werden Bedienweise, Schichtübergabe, Reaktion auf Warnungen und Qualifikation untersucht. In der Instandhaltung werden Intervall, Checkliste, Schmierung, Montageverfahren und Drehmomentanwendung behandelt. Bei Teilen wird nach der richtigen Referenz, Qualität, Lagerung, Lagerfähigkeit und dem Risiko von Fälschungen gefragt. Bei den Einsatzbedingungen werden Staub, Wasser, Temperatur, Untergrund, Neigung, Lastzyklus und Schichtauslastung bewertet. Bei der Konstruktion werden Schutz, Leitungsführung, Kühlkapazität, Anschlusspunkt und Eignung für die Baustelle geprüft.

Machen Sie aus der Besprechung keinen Ideenwettbewerb. Teilen Sie zuerst den Ereignisablauf und die vorhandenen Belege, und bitten Sie dann jeden Teilnehmer um mögliche Ursachen. Die möglichen Ursachen werden nach Wirkung und Prüfbarkeit gereiht. Für die drei oder vier stärksten Hypothesen werden eine Messung, eine Teileuntersuchung, eine Beobachtung vor Ort oder ein kontrollierter Versuch geplant. Eine unbewiesene Hypothese kann keine Begründung für eine Maßnahme sein.

• Maschinenführer: Bedienung, Übergabe, Reaktion auf Warnungen
• Instandhaltung: Intervall, Kontrolle, Montage, Schmierung
• Teile: Eignung, Qualität, Lagerung, Standard für gleichwertige Teile
• Einsatzbedingungen: Staub, Temperatur, Untergrund, Last und Schicht
• Konstruktion: Schutz, Leitungsführung, Kapazität und Zugänglichkeit

Korrektur- und Vorbeugungsmaßnahmen gestalten

Eine Korrekturmaßnahme beseitigt die Wirkung der aktuellen Störung; eine Vorbeugungsmaßnahme verändert den Wiederholungsmechanismus. Den geplatzten Schlauch zu erneuern ist korrigierend. Die Leitungsführung zu standardisieren, die richtige Schelle festzulegen, einen Mindestbestand zu setzen und nach der Montage eine Bewegungskontrolle hinzuzufügen, ist vorbeugend. Werden beide nicht gemeinsam geplant, kehrt die Maschine schnell in den Einsatz zurück, kann aber aus demselben Grund erneut ausfallen.

Jede Maßnahme sollte Verantwortlichen, Zieltermin, betroffene Maschinengruppe, benötigte Ressourcen, Prüfmethode und Abschlussnachweis haben. Schulung allein ist eine schwache Maßnahme; es sollte eine Kontrolle, Vorrichtung, Arbeitsanweisung oder ein Prüfpunkt ergänzt werden, die das Verhalten stützen. Bei einem Teilewechsel sind Kompatibilität und Baustellenbedingungen zu prüfen; bei einer Konstruktionsänderung ist eine berechtigte technische Bewertung einzuholen.

Berücksichtigen Sie bei der Priorisierung Sicherheitswirkung, Produktionsverlust, Wiederholungswahrscheinlichkeit und Ausbreitungsbereich gemeinsam. Ein Ereignis mit geringer Häufigkeit, aber ernstem Sicherheitsrisiko kann zuerst behandelt werden, auch wenn es in der Pareto-Reihenfolge weiter unten steht. Ihre Entscheidungsregel sollte schriftlich vorliegen: kritischer Sicherheitsbefund sofort; hohe Stillstandswirkung und hohe Wiederholungswahrscheinlichkeit als geplante Priorität; Einzelereignis mit geringer Wirkung wird beobachtet.

• Welchen Mechanismus der Ursache verändert die Maßnahme?
• Sind Verantwortlicher und Zieltermin klar?
• Wurde die Ausbreitung auf alle ähnlichen Maschinen geprüft?
• Belegt der Abschlussnachweis nicht nur, dass die Aufgabe erledigt ist, sondern dass das Ergebnis überprüft wurde?
• Wurden Rückfall oder neue Risiken bewertet?

Wirksamkeit der Maßnahme prüfen und Grenzfälle

Mit dem Abschluss der Maßnahme ist die Analyse nicht beendet. Das vorab gewählte Kriterium muss unter ähnlichen Einsatzbedingungen ausreichend lange beobachtet werden. Achten Sie auf Fragen wie: Steigt der MTBF, sinkt der MTTR, tritt dasselbe Symptom erneut auf und nimmt die gesamte Stillstandsintensität ab. Ein Rückgang der Störungszahl allein genügt nicht; hat die Maschine weniger gearbeitet, treten naturgemäß weniger Störungen auf. Verwenden Sie deshalb die Rate je Betriebsstunde.

Grenzfälle können das Ergebnis leicht verzerren. Wurde ein Zähler getauscht oder zurückgesetzt, muss die Betriebszeitreihe korrigiert werden. Wurde dasselbe Ereignis geschlossen und wieder geöffnet, darf es nicht als zwei Störungen gezählt werden. Beginnt eine Störung in der Nachtschicht und wird am nächsten Tag geschlossen, bleibt der Stillstand ein einzelnes Ereignis. Hat die Maschine einen Monat lang auf einem anderen Projekt unter leichteren Bedingungen gearbeitet, lässt sich der Vorher-nachher-Vergleich durch den Unterschied der Bedingungen erklären.

Bei Ereignissen mit langer Teilewartezeit zeigt der MTTR nicht nur die technische Reparaturfähigkeit, sondern enthält auch die Lieferverzögerung. In diesem Fall sollten aktive Arbeitszeit, Diagnosezeit und Teilewartezeit getrennt verfolgt werden. Erhöht eine neue Vorbeugungspraxis andere Störungen, kann eine örtliche Verbesserung das Gesamtergebnis verdecken. Verwenden Sie mindestens ein Gegenkriterium; prüfen Sie zum Beispiel, ob ungeplante Instandhaltungszeit oder Teileverbrauch steigen, während die Hydraulikstörungen abnehmen.

• Wurden dieselbe Maschinengruppe und ähnliche Lastbedingungen verglichen?
• Wurde der Unterschied bei den Betriebsstunden in die Ratenberechnung einbezogen?
• Wurden doppelte Einträge zu einem Ereignis zusammengeführt?
• Wurden Teilewartezeit und aktive Reparaturzeit getrennt?
• Wurde die negative Wirkung der Maßnahme auf andere Störungsarten geprüft?

Häufige Fehler und die Rolle der Daten aus Reper Axis

Der erste häufige Fehler ist, die am häufigsten auftretende Störung für den größten Verlust zu halten. Anzahl, Stillstand und Schwere müssen getrennt gemessen werden. Der zweite Fehler ist, die 5-Why-Kette mit Unachtsamkeit des Maschinenführers oder Fehler des Mechanikers zu beenden. Den Menschen zur letzten Ursache zu erklären, ohne Qualifikation, Arbeitsmethode, Teilezugang und Kontrollsystem zu hinterfragen, verhindert keine Wiederholung. Der dritte Fehler ist, den Ausgangswert vor der Maßnahme nicht festzuhalten; ohne Ausgangswert lässt sich keine Verbesserung messen.

Der vierte Fehler ist, die Kategorien ständig zu ändern. Wird dasselbe Symptom unter verschiedenen Namen eröffnet, wird die Pareto-Analyse zerteilt. Der fünfte Fehler ist, die Kennzahl durch Löschen einiger ausgewählter Ereignisse zu verschönern. Gibt es ein Problem mit der Datenqualität, wird der Eintrag korrigiert und die Begründung bleibt erhalten. Der sechste Fehler ist, eine kurze störungsfreie Zeit als Erfolg zu werten. Ist der Beobachtungszeitraum kürzer als das erwartete Störungsintervall, ist das Ergebnis statistisch schwach.

Reper Axis eröffnet die Störungsmeldung mit Foto, Priorität und Kategorie. Wird die Maschine als nicht einsatzfähig markiert, beginnt der Stillstand, und bei der Meldung Maschine bereit endet er. Die Störungsmeldung ist zugleich der Arbeitsauftrag zur Störung, der Zuweisung, Arbeitsstunden, Teile- oder Materialanforderung und den Freigabeablauf trägt. Verfügbarkeit, MTBF, MTTR, Störungs- und Stillstandshistorie je Maschine sowie der Risikoscore liefern Daten für die Analyse.

Reper Axis führt keine automatische Ursachenanalyse durch. Den Pareto-Umfang zu wählen, das 5-Why-Gespräch zu führen, Ishikawa-Hypothesen zu überprüfen und über das Ergebnis der Maßnahme zu entscheiden, liegt in der Verantwortung des Instandhaltungsteams. Der Wert der Software liegt darin, diese Entscheidungen auf verlässliche Ereignis- und Stillstandsdaten zu stützen.

• Nur auf die Zahl der Störungen schauen
• Die Ursache vorschnell mit menschlichem Versagen abschließen
• Ohne Ausgangsmessung zur Maßnahme übergehen
• Das Kategorienwörterbuch uneinheitlich verwenden
• Einen kurzen Beobachtungszeitraum als sicheren Erfolg werten
• Die Daten ohne Deutung übernehmen, als gäbe es eine automatische Analyse