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Demo buchenEin Fehlermodus ist eine spezifische Art und Weise, in der ein Anlagegut nicht mehr die geforderte Funktion erfüllt.
Das Wort "spezifisch" ist hier wichtig.
"Die Pumpe hat aufgehört zu funktionieren" ist kein Fehlermodus.
Es ist ein Ausfallereignis.
Die Fehlermodi, die dieses Ausfallereignis hervorrufen können, sind zahlreich und unterschiedlich.
Der den Pumpenantrieb treibende Motor fiel aufgrund eines Lagersitzens aus.
Das Laufrad (Impeller) ist durch abrasive Betriebsbedingungen erodiert und kann die erforderliche Fördermenge nicht mehr erzeugen.
Die mechanische Dichtung versagte, wodurch Prozessflüssigkeit in den Motor eindringen konnte.
Das Pumpengehäuse riss infolge von Wasserschlag durch Ventilbetätigung stromaufwärts.
Jedes dieser Beispiele ist ein spezifischer Fehlermodus.
Jeder hat eine andere physikalische Ursache, eine andere Entwicklungsrate, ein anderes Erkennbarkeitsmerkmal und eine andere geeignete Instandhaltungsmaßnahme.
Wenn man sie alle unter dem Begriff "Pumpenausfall" zusammenfasst und ein einziges PM-Intervall anwendet, um alle gleichzeitig zu adressieren, ist das der Planungsfehler in der Instandhaltung, der zu überwarteten Komponenten für einen Fehlermodus und zu übersehenen Ausfällen bei einem anderen führt.
Diese drei Begriffe werden in Diskussionen zur Fertigungsinstandhaltung häufig verwechselt, und die Verwirrung führt zu Instandhaltungsprogrammen, die die falsche Ebene der Fehlerkette behandeln.
Fehlerwirkung
Die Fehlerwirkung ist das, was als Folge des Auftretens des Fehlermodus geschieht.
Die Produktion stoppt.
Die Produktqualität liegt außerhalb der Spezifikation.
Es entsteht eine Gefährdung der Arbeitssicherheit.
Die Fehlerwirkung ist das, was der Bediener oder Vorgesetzte als Erstes bemerkt und was die Instandhaltungsanforderung auslöst.
Fehlermodus
Der Fehlermodus ist die spezifische Art und Weise, wie das Anlagegut seine geforderte Funktion nicht erfüllt.
Das Laufrad ist erodiert und kann die erforderliche Fördermenge nicht mehr erzeugen.
Das Lager ist festgelaufen und die Welle kann sich nicht mehr drehen.
Die Dichtung ist ausgefallen und Prozessflüssigkeit tritt aus.
Der Fehlermodus ist das, was der Techniker diagnostiziert, wenn er am Anlagegut eintrifft.
Fehlerursache
Die Fehlerursache ist das konkrete physikalische, chemische oder betriebliche Ereignis, das den Fehlermodus hervorgerufen hat.
Das Laufrad ist erodiert, weil die Prozessflüssigkeit abrasive Partikel in einer Konzentration enthält, die über der Konstruktionsspezifikation dieses Pumpenmodells liegt.
Das Lager ist festgelaufen, weil das Schmierintervall für den tatsächlichen Betriebszyklus dieser Pumpe zu lang war.
Die Dichtung versagte, weil die Prozesstemperatur den zulässigen Betriebsbereich des Dichtungsmaterials überschritt.
Die Fehlerursache ist das Ergebnis der Ursachenanalyse, nachdem der Fehlermodus diagnostiziert wurde.
Warum die Unterscheidung für die Instandhaltung wichtig ist
Ein Instandhaltungsprogramm, das auf die Fehlerwirkung abzielt, ersetzt die Pumpe jedes Mal, wenn sie aufhört zu funktionieren.
Ein Instandhaltungsprogramm, das auf den Fehlermodus abzielt, inspiziert und ersetzt das Laufrad, wenn Messungen der Erosionsdicke nahe an der Mindestdicke liegen, schmiert das Lager im richtigen Intervall für den Betriebszyklus und überwacht den Zustand der Dichtung als Frühindikator für einen Ausfall.
Ein Instandhaltungsprogramm, das die Fehlerursache adressiert, installiert eine vorgelagerte Filtrationsanlage zur Entfernung abrasiver Partikel, passt die Schmierfrequenz an den tatsächlichen Betriebszyklus an und ertüchtigt die Dichtungsspezifikation, um der Prozesstemperatur standzuhalten.
Jede Interventionsebene ist effektiver als die vorhergehende.
Jede erfordert spezifischeres Wissen über die Fehlerkette.
Die Fehlermodus-Analyse ist der Schritt, der Maßnahmen auf Ursachenebene erst möglich macht.
Die Identifikation von Fehlermodi ist der analytische Ausgangspunkt für jede wirksame Verbesserung des Instandhaltungsprogramms.
Vier Informationsquellen liefern die Eingaben zur Identifikation von Fehlermodi.
Historie der Instandhaltungsaufträge
Die Aufzeichnungen korrigierender Arbeitsaufträge der letzten 12 bis 24 Monate enthalten die betriebsrelevantesten Informationen über Fehlermodi für ein bestimmtes Anlagegut in einer bestimmten Anlage.
Die Durchsicht geschlossener Arbeitsaufträge für ein bestimmtes Anlagegut und deren Gruppierung anhand der Fehlerbeschreibung offenbaren die historisch aufgetretenen Fehlermodi, deren Häufigkeit sowie die damit verbundenen Reparaturkosten und Stillstandszeiten.
Die Qualität dieser Analyse hängt direkt von der Spezifität der Fehlercodes in den Arbeitsauftragsdaten ab.
Arbeitsaufträge, die mit "mechanischer Fehler" als Fehlercode geschlossen wurden, können eine Fehlermodus-Analyse nicht unterstützen.
Arbeitsaufträge, die mit "Lagerausfall, Außenringermüdung, Motor Antriebsende" geschlossen wurden, liefern die spezifischen Fehlermodus-Informationen, die die Analyse benötigt.
Technische Dokumentation des Herstellers
Ausrüstungshersteller dokumentieren bekannte Fehlermodi für ihre Geräte typischerweise in Wartungshandbüchern, Servicebulletins und Zuverlässigkeitsdatenblättern.
Diese Dokumentation bietet einen Ausgangspunkt für die Fehlermodus-Identifikation, insbesondere für neue Ausrüstung mit begrenzter Betriebshistorie in der betreffenden Anlage.
Herstellerdokumentation sollte mit der tatsächlichen Erfahrung der Anlage validiert und nicht unkritisch übernommen werden, da die vom Hersteller dokumentierten Fehlermodi durchschnittliche Betriebsbedingungen widerspiegeln, die sich deutlich vom tatsächlichen Betriebszyklus, den Prozessflüssigkeiten und den Umgebungsbedingungen der spezifischen Anlage unterscheiden können.
Wissen von Bedienern und Technikern
Der erfahrene Techniker, der mehrere Jahre an einem bestimmten Anlagentyp gearbeitet hat, besitzt detailliertes Wissen darüber, wie dieser in den Betriebsbedingungen der Anlage in der Praxis versagt.
Strukturierte Gespräche mit erfahrenen Technikern, oft Wissensextraktion oder Experteninterviews genannt, bringen Fehlermoduswissen zutage, das nie formal dokumentiert wurde und andernfalls mit dem Ausscheiden oder Rollenwechsel des Technikers verloren gehen würde.
Engineering-Analyse
Für Anlagen, deren Betriebshistorie begrenzt ist und für die die Herstellerdokumentation nicht ausreicht, kann eine ingenieurmäßige Analyse einschließlich Spannungsanalyse, Bewertung von Werkstoffeigenschaften und Überprüfung der Prozesschemie Fehlermodi von den Grundlagen her identifizieren.
Dieser Ansatz wird am häufigsten bei der Einführung neuer Ausrüstung oder für Anlagen eingesetzt, die unter ungewöhnlichen Bedingungen betrieben werden, die das ursprüngliche Design nicht vorgesehen hat.
Sobald Fehlermodi identifiziert sind, bestimmen zwei Eigenschaften jedes Modus die angemessene Instandhaltungsstrategie.
Eigenschaft 1: Erkennbarkeit, erzeugt der Fehlermodus ein detektierbares Vorzeichensignal?
Einige Fehlermodi entwickeln sich allmählich und führen zu messbaren Veränderungen von Parametern, bevor die Funktion versagt.
Lagerspiel führt Wochen vor dem Lagerversagen zu zunehmender Schwingungsamplitude und charakteristischen Störfrequenzen im Schwingungsspektrum.
Verschleiß an Schneidwerkzeugen führt zu zunehmenden Abweichungen der Zykluszeit und einer Verschlechterung der Oberflächenqualität, bevor das Werkzeug die Maßhaltigkeit nicht mehr halten kann.
Die Verschlechterung einer hydraulischen Dichtung führt zu einem allmählich steigenden Ölverbrauch, bevor es zum vollständigen Dichtungsversagen kommt.
Für diese Fehlermodi ist Zustandsüberwachung technisch machbar. Das P-F-Intervall bietet ein Zeitfenster für eine geplante Instandhaltungsintervention.
Andere Fehlermodi treten plötzlich ohne detektierbares Vorzeichen auf.
Der Ausfall eines elektrischen Relais ist oft plötzlich und zufällig und zeigt keine detektierbare Veränderung der äußeren Eigenschaften des Relais, bevor es Öffnungs- oder Schließfehler zeigt.
Brittle fracture (spröder Bruch) infolge eines Aufprallereignisses führt zu einem sofortigen Versagen ohne Vorzeichenentwicklungsperiode.
Für diese Fehlermodi kann Zustandsüberwachung den Ausfall nicht verhindern. Die Instandhaltungsstrategie muss entweder präventiver Austausch vor Eintritt des Ausfalls oder Betrieb bis zum Ausfall mit einem dokumentierten Notfallplan sein.
Eigenschaft 2: Ausfallfolge, wie schwerwiegend ist die Auswirkung, wenn dieser Fehlermodus eintritt?
Die Auswirkung jedes Fehlermodus bestimmt, wie viel Instandhaltungsinvestition gerechtfertigt ist, um ihn zu verhindern.
Ein Fehlermodus, der eine Tier-1-Produktionslinie stoppt, eine Sicherheitsgefährdung erzeugt oder einen Verstoß gegen regulatorische Vorgaben verursacht, rechtfertigt erhebliche Instandhaltungsinvestitionen, einschließlich kontinuierlicher Zustandsüberwachung, konservativer PM-Intervalle und vorgehaltener kritischer Ersatzteile.
Ein Fehlermodus, der nur eine geringe Unannehmlichkeit und eine kostengünstige Reparatur ohne Produktionsauswirkung verursacht, rechtfertigt Betrieb bis zum Ausfall mit einem einfachen dokumentierten Reparaturverfahren.
Die Matrix aus Erkennbarkeit und Ausfallfolge bestimmt die Instandhaltungsstrategie.
Hohe Ausfallfolge, detektierbares Vorzeichen: zustandsbasierte Instandhaltung mit geplanter Intervention innerhalb des P-F-Intervalls.
Hohe Ausfallfolge, kein detektierbares Vorzeichen: zeitbasierter präventiver Austausch in einem Intervall, das kürzer ist als das charakteristische Ausfallalter, oder Designänderung zur Reduzierung der Ausfallwahrscheinlichkeit.
Niedrige Ausfallfolge, detektierbares Vorzeichen: periodische Inspektion mit Akzeptanz von Betrieb bis zum Ausfall, wenn kein Vorzeichen detektiert wird.
Niedrige Ausfallfolge, kein detektierbares Vorzeichen: Betrieb bis zum Ausfall mit dokumentiertem Reparaturverfahren.
Fehlermoduswissen, das nur im Kopf von Personen existiert, ist ein organisatorisches Risiko.
Wenn der erfahrene Techniker, der weiß, wie ein Anlagegut ausfällt, in den Ruhestand geht oder die Stelle wechselt, geht dieses Wissen mit ihm verloren.
Fehlermodus-Dokumentation wandelt dieses Wissen in institutionelles Gedächtnis um, das unabhängig von Personaländerungen bestehen bleibt und als Grundlage für die Gestaltung von PM-Aufgaben, die Konfiguration der Zustandsüberwachung und Entscheidungen zur Ersatzteilbevorratung dient.
Ein Fehlermodus-Eintrag für jeden signifikanten Fehlermodus an jedem kritischen Anlagegut sollte vier Elemente enthalten.
Fehlermodusbeschreibung. Eine spezifische, beobachtbare Beschreibung, wie das Anlagegut seine geforderte Funktion nicht erfüllt. Spezifisch genug, dass jeder Techniker, der die Beschreibung liest, diesen Fehlermodus bei Begegnung erkennen kann.
Fehlerursache. Das spezifische physikalische, chemische oder betriebliche Ereignis, das diesen Fehlermodus erzeugt. Spezifisch genug, um eine Korrekturmaßnahme zu identifizieren, die die Ursache behebt und nicht nur das Symptom.
Detektierbare Vorzeichen. Die spezifischen Zustandsparameter, die anzeigen, dass sich dieser Fehlermodus entwickelt, bevor die funktionale Störung eintritt. Einschließlich der Messmethode und der erwarteten Signaländerung im Zusammenhang mit der Entwicklung des Fehlers.
Folgenbeschreibung. Die spezifischen Produktions-, Sicherheits-, Qualitäts- und regulatorischen Konsequenzen, die eintreten, wenn dieser Fehlermodus die funktionale Störung erreicht. Die Grundlage für die kritischkeitsgewichtete Entscheidung über Instandhaltungsinvestitionen.
Jedes OEE-Verlustereignis im Rahmenwerk der Six Big Losses lässt sich auf einen oder mehrere spezifische Fehlermodi an bestimmten Anlagegütern zurückführen.
Ein Verfügbarkeitsverlust durch einen ungeplanten Anlagenstopp wird durch einen spezifischen Fehlermodus an einem bestimmten Anlagegut verursacht.
Ein Performance-Verlust durch verringerte Produktionsgeschwindigkeit wird durch einen spezifischen Fehlermodus verursacht, der eine mechanische Beeinträchtigung erzeugt und die Ausgabefähigkeit des Anlageguts reduziert.
Ein Qualitätsverlust durch erhöhte Ausschussraten wird durch einen spezifischen Fehlermodus in Werkzeugzustand, Dichtungsintegrität oder Prozessparameterregelung verursacht.
OEE-Überwachung, die nicht mit Fehlermoduswissen verknüpft ist, liefert Daten ohne Diagnose.
Sie zeigt, dass die OEE gesunken ist.
Sie offenbart nicht, welche Fehlermodi dafür verantwortlich sind.
Fehlermoduswissen, das nicht mit OEE-Daten verknüpft ist, liefert Diagnose ohne Priorisierung.
Es identifiziert, was schiefgehen kann.
Es zeigt nicht, welche Fehlermodi die größten OEE-Verluste verursachen und daher die dringendste Aufmerksamkeit verdienen.
Die Kombination aus maschinengestützten OEE-Daten und strukturiertem Fehlermoduswissen liefert sowohl Diagnose als auch Priorisierung.
Die Fehlermodi, die die größten OEE-Verluste verursachen, werden identifiziert.
Die geeignete Instandhaltungsmaßnahme für jeden Fehlermodus wird basierend auf dessen Erkennbarkeit und Ausfallfolge-Eigenschaften entworfen.
Das Verbesserungsprogramm behandelt die richtigen Fehlermodi mit den richtigen Maßnahmen in der richtigen Reihenfolge der finanziellen Priorität.
Wie viele Fehlermodi sollten für jedes Anlagegut analysiert werden?
Die Analyseintensität sollte proportional zur Kritikalität des Anlageguts sein.
Für Tier-1-Anlagen sollten alle signifikanten Fehlermodi analysiert werden, die in den letzten 24 Monaten aufgetreten sind, sowie alle Fehlermodi, die durch ingenieurmäßige Analyse identifiziert wurden, aber noch nicht aufgetreten sind und bei Eintritt erhebliche Folgen hätten.
Für Tier-2-Anlagen sollte die Analyse auf die drei bis fünf Fehlermodi mit der höchsten historischen Häufigkeit und Ausfallfolge fokussiert werden.
Für Tier-3-Anlagen bringt die Fehlermodus-Analyse im Verhältnis zum Analyseaufwand meist nur begrenzten Nutzen. Betrieb bis zum Ausfall ist typischerweise die geeignete Strategie, unabhängig von den spezifischen Fehlermodus-Eigenschaften.
Was ist der Unterschied zwischen einem Fehlermodus und einem Fehlercode?
Ein Fehlercode ist der Code, der einem Instandhaltungsereignis in einem CMMS-Arbeitsauftrag zugewiesen wird, typischerweise aus einer vordefinierten Liste, die Techniker beim Schließen eines Arbeitsauftrags auswählen.
Ein Fehlermodus ist der zugrunde liegende physikalische Mechanismus des Ausfalls.
Die Beziehung zwischen Fehlercodes und Fehlermodi hängt vollständig davon ab, wie spezifisch die Fehlercodeliste gestaltet ist.
Eine Fehlercodeliste mit Einträgen wie "elektrischer Fehler", "mechanischer Fehler" und "Bedienfehler" lässt sich nicht auf Fehlermodi abbilden.
Eine Fehlercodeliste mit Einträgen wie "Lagerausfall, Wälzkörper", "Dichtungsversagen, mechanische Dichtung, Prozessseite" und "Laufraderosion, abrasive Beanspruchung" bildet Fehlermodi eng ab und unterstützt die Fehlermodus-Analyse anhand von Arbeitsauftragsdaten.
Wie oft sollte die Fehlermodus-Analyse aktualisiert werden?
Die Fehlermodus-Analyse sollte überprüft werden, wenn in der Praxis neue Fehlermodi entdeckt werden, die nicht in der ursprünglichen Analyse enthalten waren.
Sie sollte aktualisiert werden, wenn Anlagenmodifikationen das Fehlermodusprofil verändern.
Sie sollte erneuert werden, wenn sich die Betriebsbedingungen erheblich ändern, wie etwa ein Wechsel der Prozessflüssigkeit, eine Erhöhung der Produktionsrate oder eine Änderung des Produktmixes, die die Belastungszyklen der Ausrüstung beeinflusst.
Eine statische Fehlermodus-Analyse, die ein Anlagegut vor fünf Jahren korrekt beschrieben hat, kann heute bedeutend unvollständig sein, wenn sich der Betriebskontext der Anlage geändert hat.
Jedes PM-Intervall, jede Grenze der Zustandsüberwachung, jede Entscheidung zur Ersatzteilbevorratung und jede Inspektionsaufgabe in einem Fertigungs-Instandhaltungsprogramm ist nur so gut wie das Fehlermoduswissen, auf dem sie aufgebaut ist. Die Fehlermodi richtig zu erfassen ist der analytische Schritt, der jede nachfolgende Instandhaltungsentscheidung begründbar statt willkürlich macht.
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