Total Productive Maintenance: Null Stillstand an der Abfüllanlage

Ein ungeplanter Stillstand einer Absackanlage kostet nicht nur die Produktionskapazität der Ausfallminuten – er verzögert Liefertermine, bindet Personal für Fehlersuche und Reparatur und erzeugt Folgekosten in der gesamten Lieferkette, wenn der LKW leer vom Hof fährt, weil die Palette nicht rechtzeitig fertig wurde. Im OEE-Rechenbeispiel des Paar-Artikels kosteten 30 Minuten ungeplanter Stillstand in einer Schicht mehr als 150 Säcke – hochgerechnet auf 250 Arbeitstage sind das über 37.000 Säcke pro Jahr, die nicht produziert wurden.

Die meisten dieser Ausfälle sind vorhersehbar. Förderschnecken verschleißen nach einer definierten Laufleistung. Vakuumpumpen zeigen über Vibrationsänderungen und Druckverluste früh an, dass Membranen oder Filter am Ende ihrer Lebensdauer stehen. Schweißsonotroden verlieren ihre Kontaktflächenqualität messbar über die Zahl der Schweißzyklen. Das Muster ist fast immer dasselbe: schleichende Degradation, die irgendwann in einen plötzlichen Ausfall kippt – vorhersehbar, aber nicht vorhergesehen, weil niemand hinschaut, bis die Anlage steht.

TPM – Total Productive Maintenance – macht Instandhaltung zum Teil des Produktionsprozesses, nicht zu seiner Unterbrechung. Der Grundgedanke: Instandhaltung ist Aufgabe aller, nicht nur der Instandhaltungsabteilung. Agustiady und Cudney formulieren das Ziel als Dreifach-Null: null Defekte, null Unfälle, null Stillstände. Das klingt nach Ideal – in der Praxis heißt es: jeden vermeidbaren Stillstand tatsächlich vermeiden, indem Verschleiß erkannt wird, bevor er zum Ausfall wird. Dieser Artikel zeigt, wie TPM bei Absackanlagen für Schüttgüter umgesetzt wird – als TPM als Element des Lean-Ansatzes zur Maximierung der Anlagenverfügbarkeit.

TPM ist eine systematische Instandhaltungsstrategie mit einem einzigen Ziel: die maximale Anlagenverfügbarkeit über den gesamten Lebenszyklus. Der Kerngedanke unterscheidet TPM von jeder konventionellen Wartungsstrategie: Nicht die Instandhaltungsabteilung allein ist für den Zustand der Anlage verantwortlich, sondern jeder, der an oder mit der Maschine arbeitet – vom Bediener, der täglich den Füllstutzen prüft, bis zum Instandhaltungsleiter, der den Wartungsplan verantwortet.

TPM nimmt eine klare Position ein: Die Verfügbarkeit der Abfüll- bzw. Absackanlage als OEE-Faktor ist das Messfeld, auf das TPM zielt. Im OEE-Rechenbeispiel des Paar-Artikels war die Verfügbarkeit mit 84,4 Prozent der schwächste der drei Faktoren – und damit der mit dem größten Hebel. TPM ist das Werkzeug, das diesen Hebel bedient: Es reduziert die ungeplanten Stillstände (Defekte, Ausfälle) und verkürzt die geplanten (Rüstzeiten, Wartungsintervalle). Agustiady und Cudney ordnen TPM drei Gründe zu, warum Unternehmen es messen und einführen: Verbesserungsprojekte priorisieren, Nutzung, Betrieb und Qualität der Anlagen kombiniert erfassen und Veränderungen bei Kapazität, Produktivität und Qualität sichtbar machen.

TPM wird oft über seine acht Säulen beschrieben. Agustiady und Cudney stellen sie als Tragstruktur eines Hauses dar, dessen Fundament 5S bildet. Für Absackanlagen sind nicht alle acht gleich relevant – vier Säulen haben den größten Hebel:

Die übrigen vier Säulen – Kobetsu Kaizen (kontinuierliche Verbesserung), Office TPM, Maintenance Prevention und Sicherheit/Gesundheit/Umwelt – sind als Rahmen relevant, aber nicht spezifisch für die Verschleißmechanismen einer Absackanlage. Sie werden im Lean-Management-Artikel (Kaizen) und im Kontext von Hygienic Design und Containment vertieft.

TPM wirkt nur dort, wo es die konkreten Ausfallursachen adressiert. Eine generische Wartungsstrategie, die „die Maschine“ als Einheit betrachtet, greift zu kurz – eine Absackanlage besteht aus Hunderten von Komponenten, aber nur eine Handvoll davon verursacht den Großteil der ungeplanten Stillstände. Diese Komponenten zu kennen, ihre Verschleißmechanismen zu verstehen und ihre Restlebensdauer einzuschätzen, ist die Grundlage jedes TPM-Programms.

Die Tabelle zeigt ein Muster: Vier der fünf Verschleißkomponenten zeigen ihre Degradation durch schleichende Leistungsverschlechterung – nachlassende Dosiergenauigkeit, sinkender Unterdruck, schwächere Schweißnähte, driftende Messwerte. Der Ausfall kommt nicht plötzlich, sondern kündigt sich an. Genau das macht TPM wirksam: Wer diese Frühsignale kennt und systematisch prüft, tauscht die Komponente, bevor sie ausfällt – geplant statt ungeplant, in der Wartungspause statt mitten in der Produktion.

Für definierte Standzeiten und die richtige Ersatzteilbevorratung ist die Kenntnis der Originalteile und ihrer Spezifikationen entscheidend – Originalteile für definierte Standzeiten stellt der Maschinenlieferant über den Kundenservice bereit, einschließlich der dokumentierten Wechselintervalle für jede Komponente.

Ausfälle folgen einem Muster, das in der Instandhaltungstechnik als Badewannenkurve bekannt ist. Die Kurve beschreibt die Ausfallrate über die Lebensdauer einer Komponente in drei Phasen:

Die erste Phase – Frühausfälle – tritt in den ersten Betriebswochen nach Inbetriebnahme oder nach einem Komponentenwechsel auf. Ursachen sind Montagefehler, Materialfehler oder falsche Einstellparameter. An einer Absackanlage zeigt sich das typischerweise als Fehlkalibrierung der Waage nach dem Einbau neuer Wägezellen oder als undichter Sitz einer neuen Füllstutzendichtung.

Die zweite Phase – Zufallsausfälle – erstreckt sich über den Großteil der Lebensdauer. Die Ausfallrate ist niedrig und konstant. Ausfälle in dieser Phase haben externe Ursachen: ein Fremdkörper in der Förderleitung, ein Druckluftausfall im Werk, ein fehlerhafter Sack, der die Aufsteckung blockiert. TPM adressiert diese Phase über die autonome Instandhaltung – der Bediener erkennt Anomalien im Normalbetrieb.

Die dritte Phase – Verschleißausfälle – beginnt, wenn die Komponente das Ende ihrer Lebensdauer erreicht. Die Ausfallrate steigt steil an. TPM adressiert diese Phase durch rechtzeitigen Tausch: Die geplante Instandhaltung definiert für jede kritische Komponente ein Wechselintervall, das vor dem Eintritt in die Verschleißphase liegt. Die Kenngrößen dafür sind die MTBF – Mean Time Between Failures – und die MTTR – Mean Time To Repair. Die MTBF gibt an, wie viele Betriebsstunden zwischen zwei Ausfällen derselben Komponente im Durchschnitt vergehen. Die MTTR gibt an, wie lange eine Reparatur dauert. Für die Wartungsplanung gilt: Je höher die MTBF und je niedriger die MTTR, desto höher die Verfügbarkeit. An einer Absackanlage bedeutet das konkret: Eine Förderschnecke mit einer MTBF von 4.000 Betriebsstunden und einer MTTR von 45 Minuten ist planbar – ein präventiver Tausch bei 3.500 Stunden kostet 45 Minuten geplanten Stillstand, verhindert aber einen ungeplanten Ausfall, der mit Fehlersuche, Ersatzteilbeschaffung und Folgekosten leicht das Dreifache kosten kann.

Die autonome Instandhaltung – Jishu Hozen – überträgt Basis-Wartungsaufgaben an den Maschinenbediener. Agustiady und Cudney beziffern den Effekt: Bediener können 75 Prozent oder mehr der Maschinenausfälle erkennen und verhindern, wenn sie dafür befähigt und verantwortlich gemacht werden. Die Logik dahinter ist einfach: Niemand kennt die Anlage besser als der Mensch, der acht Stunden am Tag daran arbeitet. Er hört, wenn die Vakuumpumpe anders klingt als gestern. Er sieht, wenn am Füllstutzen mehr Staub austritt als üblich. Er spürt, wenn die Sackklemme schwerer greift als vor einer Woche. Diese Wahrnehmungen sind Frühwarnsignale – aber nur dann, wenn der Bediener weiß, was sie bedeuten, und wenn er den Auftrag hat, darauf zu reagieren.

Das Prinzip: Reinigung, Inspektion und Schmierung werden nicht als Sonderaufgabe der Instandhaltungsabteilung behandelt, sondern als Teil des täglichen Produktionsbetriebs. Agustiady und Cudney beschreiben den Stufenaufbau: vom anfänglichen Reinigen und Inspizieren über das Erkennen von Anomalien bis zur standardisierten autonomen Wartung, die der Bediener eigenverantwortlich durchführt.

An der Absackanlage bedeutet das konkret – strukturiert nach dem Tagesablauf des Bedieners:

Jede dieser Routinen dauert Minuten, nicht Stunden. In Summe investiert der Bediener 15 bis 20 Minuten pro Schicht in autonome Instandhaltung – und verhindert damit Stillstände, die ein Vielfaches dieser Zeit kosten würden. Die Voraussetzung: Der Bediener muss wissen, wie die Anlage im Sollzustand aussieht, klingt und sich anfühlt. Erst dann kann er eine Abweichung erkennen. Genau hier schließt sich der Kreis zu 5S: 5S als Grundlage für autonome Instandhaltung an der Absackanlage schafft den definierten Sollzustand, gegen den der Bediener täglich prüft. Ohne diesen Standard ist jede Inspektion subjektiv – mit ihm wird sie systematisch.

Die Grenze der autonomen Instandhaltung liegt dort, wo Spezialwissen beginnt. Der Bediener erkennt, dass die Vakuumpumpe anders klingt – aber er tauscht nicht selbst die Membran. Er sieht, dass die Wägezelle driftet – aber er kalibriert sie nicht selbst. Die Eskalationslogik muss klar definiert sein: Was erkennt der Bediener (Anomalie melden), was erledigt der Anlagentechniker vor Ort (Standardreparatur), was erfordert den Spezialisten des Herstellers (Grundüberholung, Retrofit). TPM funktioniert nur, wenn alle drei Ebenen ineinandergreifen.

Die geplante Instandhaltung – die zweite der vier relevanten TPM-Säulen – arbeitet mit festen Intervallen: Sonotrode alle 50.000 Zyklen tauschen, Vakuumpumpenfilter alle 2.000 Betriebsstunden wechseln, Förderschnecke nach 4.000 Stunden prüfen. Diese Intervalle basieren auf Erfahrungswerten und Herstellerangaben. Sie sind besser als keine Wartung – aber sie haben eine systemische Schwäche: Sie behandeln jede Komponente gleich, obwohl keine Komponente sich gleich verhält.

Eine Förderschnecke, die Kartoffelstärke dosiert, verschleißt anders als eine, die Quarzsand fördert. Eine Vakuumpumpe, die im Dauerbetrieb bei 40 Grad Umgebungstemperatur läuft, altert schneller als eine im klimatisierten Raum. Feste Intervalle führen deshalb zu einem von zwei Ergebnissen: Entweder wird zu früh getauscht – die Komponente hat noch Restlebensdauer, der Tausch kostet unnötig Material und Stillstandszeit. Oder es wird zu spät getauscht – die Komponente versagt vor dem geplanten Wechseltermin, und der ungeplante Stillstand tritt genau so ein, wie TPM ihn verhindern sollte.

Zustandsbasierte Wartung ergänzt feste Intervalle, indem sie nicht nach Kalender, sondern nach dem tatsächlichen Verschleißzustand der Komponente entscheidet. Die Anlage wird dann gewartet, wenn der Verschleiß es erfordert – nicht früher und nicht später. Agustiady und Cudney ordnen Predictive Maintenance im Wartungsfluss zwischen geplanter Instandhaltung und Condition Monitoring ein: Die geplante IH definiert das Grundgerüst, Predictive Maintenance optimiert die Zeitpunkte, Condition Monitoring liefert die Daten dafür.

An einer Absackanlage für Schüttgüter sind drei Sensordatenquellen besonders aussagekräftig:

Der entscheidende Punkt: Kein einzelner Messwert löst eine Wartung aus – es ist der Trend über Zeit. Eine Vakuumpumpe, deren Schwingungsamplitude über vier Wochen um 15 Prozent steigt, braucht Aufmerksamkeit. Dieselbe Pumpe mit einem einmaligen Ausschlag nach einem harten Produktwechsel nicht. Sensorik für Verschleißerkennung liefert die Rohdaten, die Interpretation erfordert Algorithmen oder erfahrene Techniker – idealerweise beides. Der Fachartikel zu Condition Monitoring wird vertiefen, welche Sensoren welche Verschleißmechanismen messbar machen.

Der wirtschaftliche Effekt schließt den Kreis: Jeder ungeplante Stillstand, der durch rechtzeitige zustandsbasierte Wartung verhindert wird, spart nicht nur die Reparaturkosten, sondern auch die Folgekosten – verpasste Liefertermine, Expressersatzteile, Überstunden, Ausschuss der Anfahrphase. Agustiady und Cudney empfehlen deshalb, OEE-Verbesserungen durch TPM immer in finanzielle Kennzahlen zu übersetzen, um weitere Investitionen in Sensorik und Wartungstechnologie zu rechtfertigen. Wartungskosten sind ein Faktor der Gesamtbetriebskosten von Absackanlagen – das ist die wirtschaftliche Quintessenz von TPM: Was in den Wartungsplan investiert wird, spart ein Vielfaches über den Lebenszyklus der Anlage.

TPM ist kein Wartungsplan, der in einem Ordner abgeheftet und einmal jährlich vom Auditor geprüft wird. Es ist eine Haltung: Wenn der Maschinenbediener die Absackanlage als „seine“ begreift, erkennt er Abweichungen früher als jeder Sensor. Er hört die Vakuumpumpe, bevor die Schwingungsanalyse Alarm schlägt. Er sieht den Staubaustritt am Füllstutzen, bevor die Qualitätsrate in der OEE sinkt. Er spürt den schwergängigen Hebel der Sackklemme, bevor der Sackeinlauf-Fehler zum Kurzstillstand wird.

Technik ergänzt dieses Bewusstsein, aber ersetzt es nicht. Condition Monitoring liefert die Daten, Predictive Maintenance bestimmt den optimalen Wartungszeitpunkt, geplante Instandhaltung stellt die Ersatzteile bereit. Aber den Anfang macht der Mensch an der Maschine – mit 15 Minuten Aufmerksamkeit pro Schicht, einer sauberen Übergabe an die nächste Schicht und der Bereitschaft, eine Anomalie zu melden, statt sie zu ignorieren. Die Produktionsoptimierung in der Schüttgut-Verarbeitung beginnt nicht mit einer Investition in Sensorik – sie beginnt mit der Entscheidung, jeden vermeidbaren Stillstand tatsächlich zu vermeiden.

Quellen

Agustiady, Tina Kanti / Cudney, Elizabeth A.: Total Productive Maintenance: Strategies and Implementation Guide. CRC Press, Boca Raton 2016.

Kletti, Jürgen / Schumacher, Jochen: Die perfekte Produktion. Manufacturing Excellence durch Short Interval Technology (SIT). 2. Auflage, Springer Vieweg, Berlin Heidelberg 2014.