Bei Störungen an komplexen Maschinen müssen Sie systematisch und selektiv vorgehen.

Die Arbeit in interdisziplinären Teams (Elektrik/Mechanik/Steuerungstechnik) bringt bei der Fehlersuche mehrere Vorteile.

Bei der systematischen Fehlersuche an komplexen Maschinen ist ein methodisches Vorgehen unerlässlich, um Ausfallzeiten zu minimieren und die Effizienz der Instandhaltung zu steigern. Die Zusammenarbeit in interdisziplinären Teams, bestehend aus Fachkräften der Elektrik, Mechanik und Steuerungstechnik, ermöglicht eine schrittweise Eingrenzung von Fehlfunktionen und eine parallele Bearbeitung verschiedener Teilprozesse zur schnellen Wiederherstellung der Anlagenfunktion.

Checkliste: Systematische Fehlersuche an Produktionsmaschinen

Allgemeine Angaben

  • Anlage / Maschine: ________________________

  • Datum / Uhrzeit: ________________________

  • Mitarbeiter: ________________________

1️⃣ Symptomaufnahme

  • ☐ Was genau ist passiert?

  • ☐ Wann trat der Fehler auf?

  • ☐ Unter welchen Betriebsbedingungen?

  • ☐ Welche Störmeldungen liegen vor?

  • ☐ Bedienpersonal befragt?

2️⃣ Fehlerbereich eingrenzen

  • ☐ Mechanik

  • ☐ Elektrik

  • ☐ Pneumatik

  • ☐ Hydraulik

  • ☐ Steuerung / Software

3️⃣ Hypothesen bilden (Ursachen sammeln)

  • ☐ Bekannte Schwachstellen prüfen

  • ☐ Letzte Wartungen / Änderungen berücksichtigen

  • ☐ Ursache-Wirkungs-Analyse (z. B. 5-Why, Ishikawa)

4️⃣ Hypothesen testen

  • ☐ Sichtprüfung durchgeführt

  • ☐ Messwerte geprüft (z. B. Spannung, Druck, Temperatur)

  • ☐ Sensoren / Aktoren getestet

  • ☐ Bauteile schrittweise ausgeschlossen

5️⃣ Fehler beseitigen

  • ☐ Defekte Teile ersetzt / repariert

  • ☐ Ursache beseitigt

  • ☐ Arbeitsanweisung befolgt

6️⃣ Funktionsprüfung

  • ☐ Probelauf erfolgreich

  • ☐ Alle Betriebszustände geprüft

  • ☐ Fehlerfreiheit bestätigt

7️⃣ Dokumentation

  • ☐ Fehlerursache dokumentiert: ________________________

  • ☐ Maßnahmen dokumentiert: ________________________

  • ☐ Vorbeugende Maßnahmen notiert

Effiziente Methoden zur Fehleranalyse:

  1. Fehlerbaumanalyse (FTA): Diese Methode dient der Untersuchung der Zuverlässigkeit komplexer Produkte und Prozesse, indem sie Fehlereingänge geordnet und grafisch darstellt. Gemäß DIN 25424 ermöglicht die FTA eine systematische Eingrenzung und Beseitigung von Fehlern.

  2. Verwendung von Checklisten und Fehlerkatalogen: Durch den Einsatz standardisierter Checklisten kann die Instandhaltung planvoll Störungen beheben und die durchgeführten Maßnahmen dokumentieren. Dies erleichtert das systematische Eingrenzen von Fehlern durch selektive Prüfung verschiedener Funktionen.

  3. Simulation unterschiedlicher Betriebszustände: Durch gezielte Simulation von Bedingungen wie Temperaturänderungen oder Vibrationen können versteckte Fehler aufgedeckt werden. Ein Beispiel aus der Praxis zeigt, dass durch Erhöhung der Temperatur und Einwirkung von Vibrationen ein feiner Riss auf einer Platine entdeckt wurde, der zuvor unbemerkt blieb.

  4. Analyse von Abhängigkeiten: Das Erstellen von Plänen, die die Abhängigkeiten von Teilsystemen und Baugruppen darstellen, hilft zu verstehen, welche Funktionen Einfluss auf nachgelagerte Systeme haben. Dies unterstützt die Identifizierung der Hauptursache von Fehlern und verhindert das bloße Beseitigen von Symptomen.

  5. Single Step Processing: Diese Methode, bekannt aus dem IT-Bereich, unterteilt komplexe Prozesse in einzelne Schritte, die nacheinander geprüft und verifiziert werden. Dadurch wird sichergestellt, dass jede Änderung isoliert bewertet werden kann, um ihren Einfluss auf das Gesamtsystem zu verstehen.

  6. Einsatz von Blackbox-Technologie: Durch kontinuierliche Aufzeichnung relevanter Maschinendaten können vor einem Ausfall auftretende Parameteränderungen analysiert werden. Diese Daten ermöglichen es der Instandhaltung, Rückschlüsse auf die Ursachen von Störungen zu ziehen und gezielte Maßnahmen zur Fehlerbehebung einzuleiten.

Ein systematisches Vorgehen bei der Fehlersuche, unterstützt durch geeignete Methoden und eine gründliche Dokumentation, ist entscheidend für die nachhaltige Optimierung von Maschinen und Anlagen. Durch das schrittweise Analysieren und Testen einzelner Funktionen können Fehlerursachen effektiv identifiziert und behoben werden, was letztlich die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Produktionsanlagen erhöht.

So kann eine Fehlfunktion Schritt für Schritt eingegrenzt werden. Sie verkürzen die Standzeit durch das parallele Abarbeiten verschiedener Teilprozesse zur Entstörung der Anlage.

Es gibt auch hier effiziente Methoden, eine Fehlfunktion einzugrenzen und zu lokalisieren:

Die Fehlerbaumanalyse (FTA, Failure Tree Analysis) ist ein solches System. Sie stellt ein Analyseverfahren dar, das zur Untersuchung der Zuverlässigkeit komplexer Produkte und Prozesse entwickelt wurde.

Gemäß DIN 25424 ist ein Fehlerbaum die geordnete, graphische Darstellung von Fehlereingängen; mit Hilfe der Fehlerbaumanalyse kann ein Fehler systematisch eingegrenzt und beseitigt werden.

Mit der Verwendung von Checklisten bzw. Fehlerkatalogen kann die Instandhaltung planvoll die Entstörung und Fehlerbeseitigung vornehmen und anschließend dokumentieren.

Das systematische Eingrenzen der Fehler und Störungen durch die selektive Feststellung verschiedener Funktionen erleichtert die Arbeit der Instandhaltungsmitarbeiter.

Bei zufälligen Fehlern ist die genaue Feststellung und Analyse der Störung ein wichtiger Baustein zu mehr Maschinennutzungszeit.

Ein Beispiel aus der Praxis: Ausfall der Steuerung an einer wichtigen Produktionsmaschine. Trotz intensiver Beobachtung lässt sich keine Fehlfunktion feststellen. Die Instandhaltung simuliert die unterschiedlichsten Zustände, um herauszufinden, was zum Ausfall der Anlage geführt hat.

Die Instandhaltung erhöht die Temperatur der Steuerung mit Hilfe eines Heizlüfters um 20°C, ohne dass die Anlage ausfällt.

Nun simulieren die Instandhalter Erschütterungen oder Vibrationen mittels eines einstellbaren Rüttelmotors. Und siehe da, die Steuerung fällt erneut nach kurzer Zeit aus. Daraufhin werden die Anschlüsse und alle Platinen durch die Fachabteilung untersucht.

Das Ergebnis ist eindeutig: eine Platine hat einen feinen Riss, der bei Vibrationen zum Ausfall der Steuerung geführt hat. Dies zeigt die hohe Wirksamkeit des methodischen Vorgehens.

Die systematische Simulation verschiedener Zustände und Änderungen hat der Instandhaltung geholfen, die Störung dauerhaft zu beseitigen.

Jeder Fehler kann eine Kette von Folgefehlern an einer Anlage auslösen. Sie können die Störungen einzeln beseitigen oder Sie analysieren die genaue Fehlerursache. Erstellen Sie Pläne mit den Abhängigkeiten von Teilsystemen und Baugruppen. Welche Funktion hat Einfluss auf welche Folgesysteme?

Sind alle Funktionen notwendig, um die Hauptfunktionen aufrecht zu erhalten?

Sie können auch den einfachen, aber leider sehr kostenintensiven Weg des Bauteilaustausches gehen. Es werden alle relevanten Bauteile und Baugruppen als Austauschteil vorgehalten. Kommt es zu einer Störung an einer Maschine, wird die entsprechende Baugruppe direkt ausgetauscht.

Im Anschluss wird an der demontierten Baugruppe der Fehler in der Werkstatt gesucht und das defekte Bauteil instandgesetzt.

Eine aus dem IT-Bereich bekannte Methode ist das Single Step Processing. Komplexe Prozesse werden in einzelne Bereiche gegliedert und Schritt für Schritt abgearbeitet.

Jeder Vorgang wird einzeln geprüft und verifiziert, ob das Ergebnis mit den Vorgaben übereinstimmt.

Eine neue Methode, die sich in der Luftfahrt schon länger im Einsatz befindet, ist die Blackbox-Technologie. Bevor eine Maschine ausfällt, kommt es in den meisten Fällen zu Änderungen verschiedener Parameter und die Maschine verhält sich anders als im Normalzustand. Mittels einer digitalen Speichereinheit (der sogenannten Blackbox) werden alle relevanten Daten ständig aufgezeichnet.

🎯 Kernziel: Methodische Fehlersuche für höhere Maschinenverfügbarkeit

🛠️ Bewährte Methoden zur Fehleranalyse

  1. Fehlerbaumanalyse (FTA)
    Grafisches Vorgehen nach DIN 25424, bei dem Ursache-Wirkungs-Beziehungen systematisch dargestellt werden, um Fehler schrittweise auszuschließen

  2. Checklisten & Fehlerkataloge
    Standardisierte Listen unterstützen das planvolle Abarbeiten möglicher Fehlerquellen und sichern die Dokumentation.

  3. Simulation verschiedener Betriebszustände
    Beispiele: Temperaturerhöhung oder Vibrationstests brachten einen Riss auf einer Platine zum Vorschein – sichtbar erst unter bestimmten Bedingungen

  4. Analyse von Abhängigkeiten
    Durch das Erfassen von Funktionsverflechtungen lassen sich Haupt- von Folgefehlern unterscheiden.

  5. Single-Step Processing
    Bekannte IT-Methode: Komplexe Prozesse werden Schritt für Schritt isoliert untersucht und verifiziert.

  6. Blackbox-Technologie
    Kontinuierliche Datenerfassung vor Ausfallereignissen ermöglicht nachträgliche Analyse und Identifikation der Ursachen

📈 Ziele & Nutzen

  • Systematische Dokumentation aller Schritte und Maßnahmen.

  • Reduzierung von Symptom-Austausch (Trial-and-Error) durch präzises Vorgehen.

  • Steigerung der Anlagenverfügbarkeit und planbare Instandhaltungsprozesse.

  • Früherkennung von Fehlern durch Datenanalyse über Blackboxen.

  • Transparente Kennzahlen (KPIs) zur Bewertung der Maschinenzustände

📝 Empfehlungen für die Praxis

  • Handlungsweise stets methodisch: keine unüberlegte Bauteilwechselpolitik.

  • Multidisziplinäres Teamwork nutzt Know-how aus Mechanik, Elektrik und Steuerung.

  • Datengestützte Entscheidungsfindung: Dokumentation, Blackbox-Daten & Checklisten.

  • Gezielte Simulationen (z. B. Vibration, Temperatur) eröffnet Einsichten in verdeckte Fehler.

  • Risikoanalyse und Ursachenverfolgung, nicht nur Symptombehandlung.

[1] Symptomaufnahme
↓
[2] Fehlerbereich eingrenzen
↓
[3] Hypothesen aufstellen (z. B. FTA, 5-Why)
↓
[4] Tests & Analysen (z. B. Simulation, Messung)
↓
[5] Fehlerbeseitigung (gezielte Maßnahmen)
↓
[6] Funktionsprüfung (Probelauf, Kontrolle)
↓
[7] Dokumentation & Prävention

Bei einem Maschinenausfall können die Instandhaltungsmitarbeiter die Daten der Blackbox auswerten, Rückschlüsse auf den Störgrund ziehen und diesen so gezielt beseitigen.

Um Störungen und Fehlfunktionen zu analysieren müssen alle relevanten Daten gesammelt werden. Selbst banal erscheinende Dinge können die Produktion nachhaltig beeinflussen.

Schließen Sie nichts aus und gehen Sie dabei Schritt für Schritt vor.

Jede Änderung bedarf der Überprüfung. Versuchen Sie nicht, mehrere Änderungen auf einmal zu erledigen. Denn so können Sie am Ende nicht genau sagen, was zum Erfolg geführt hat.

Ursachen vieler ungeplanter Maschinenausfälle und Anlagestörungen liegt hauptsächlich in der inadäquaten Wartung bzw. in den zu rudimentären Wartungskonzepten sowie in der mangelnden vorbeugenden Instandhaltung.

Die Werte, welche wir in Zahlen festmachen, dienen der Instandhaltung zur transparenten Darstellung ihrer Arbeits- und Funktionsweise. Diese werden im Shopfloor genutzt, um allen angeschlossenen Abteilungen die Arbeit der Instandhaltung transparent zu präsentieren.

Diese Werte sind nicht nur Attribute über die Qualität der Instandhaltungsprozesse, sondern vielmehr zeigen Sie die Qualität der Maschinen und Anlagen selbst.

1. Ziel der systematischen Fehlersuche

Die Fehlersuche an Produktionsmaschinen hat das Ziel, die Ursache eines Maschinenausfalls schnell und effizient zu identifizieren, um die Stillstandszeit so gering wie möglich zu halten und Produktionsausfälle zu minimieren.

2. Vorgehensweise bei der Fehlersuche

a) Symptomaufnahme und Problembeschreibung

  • Exakte Erfassung des Fehlers: Was ist passiert? Wann? Unter welchen Umständen?
  • Unterscheidung zwischen Störungssymptom und Störungsursache.
  • Dokumentation aller beobachtbaren Abweichungen.

b) Systematische Eingrenzung

  • Eingrenzung des Fehlerbereichs: Mechanisch, elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder softwareseitig.
  • Nutzung von Erfahrungswerten und Maschinenhistorie.
  • Analyse von Messwerten, Störungsmeldungen, Protokollen und Sensorwerten.

c) Hypothesenbildung

  • Erstellung möglicher Fehlerursachen.
  • Nutzung von Ursache-Wirkungs-Diagrammen (z. B. Ishikawa-Diagramm).

d) Schrittweises Testen und Ausschließen

  • Priorisierung der Ursachen nach Wahrscheinlichkeit und Aufwand.
  • Systematisches Prüfen und Ausschließen jeder Hypothese durch Messungen, Sichtprüfungen, Funktionsprüfungen und Austausch von Bauteilen.

e) Fehlerbeseitigung und Prüfung

  • Behebung der identifizierten Ursache.
  • Funktionsprüfung der Maschine nach der Reparatur.
  • Dokumentation der durchgeführten Maßnahmen zur künftigen Fehlerprävention.

3. Wichtige Erfolgsfaktoren

  • Methodisches Vorgehen statt planlosem Austauschen von Bauteilen („Trial and Error“ vermeiden).
  • Interdisziplinäres Wissen (Mechanik, Elektrik, Steuerungstechnik).
  • Ruhiges, konzentriertes Arbeiten unter Beachtung der Arbeitssicherheit.
  • Gute Kommunikation mit Bedienpersonal und Instandhaltungskollegen.
  • Lückenlose Dokumentation zur Nachvollziehbarkeit und Wissensaufbau.

4. Hilfsmittel und Methoden

  • Checklisten
  • Mess- und Diagnosegeräte
  • Steuerungs- und Analysetools (z. B. SPS-Diagnose)
  • Fehlermatrix
  • Ursachenanalyse-Methoden (Ishikawa, 5-Why)
Checkliste KundeneinsatzHerunterladen
KennzahlenHerunterladen
Risikoanalyse Ersatz- und VerschleißteillistenHerunterladen