Total Productive Maintenance (TPM): Produktionsleistung steigern durch hohe Anlagenverfügbarkeit

Total Productive Maintenance (TPM) ist eine Methode der Lean Production, die alle Mitarbeiter in Instandhaltungsaufgaben einbindet, um die Gesamtanlageneffektivität (OEE) zu maximieren und Ausfallzeiten zu minimieren. Dadurch wird die Produktionsleistung eines Unternehmens nachhaltig gesteigert.

Entstanden in den 1950er-Jahren in Japan, kombiniert TPM präventive Wartung und kontinuierliche Verbesserung.

Die acht Säulen von TPM zielen darauf ab, Produktionsverluste zu eliminieren, Qualität zu sichern und die Sicherheit zu erhöhen.

In der Industrie 4.0 wird TPM durch IoT und Big Data unterstützt, um Echtzeitdaten für vorausschauende Wartung zu nutzen.

Total Productive Maintenance (TPM) ist eine Lean-Methode in Produktionsbetrieben mit der Zielsetzung, die Anlagenverfügbarkeit und letztlich die Gesamtanlageneffektivität (OEE) zu maximieren.

Zu diesem Zweck integriert TPM Instandhaltungsaufgaben direkt in den Produktionsprozess und bindet alle Mitarbeiter, von den operativen Arbeitern bis hin zur Führungsebene, aktiv ein.

Als Bestandteil von Lean Manufacturing (Lean Production) zielt TPM darauf ab, Ausfallzeiten, ineffiziente Betriebsabläufe und Qualitätsverluste zu eliminieren.

Aus ganzheitlicher Unternehmensperspektive spielt TPM eine zentrale Rolle als Prinzip im Lean Management, da es darauf abzielt, Verschwendung zu minimieren und den Wertschöpfungsprozess durch kontinuierliche Verbesserung und Wartung der Produktionsanlagen zu optimieren.

Die historischen Wurzeln von TPM liegen in den 1950er-Jahren in Japan. Der Ursprung geht auf das präventive Instandhaltungskonzept zurück, das von Dr. W. Edwards Deming und seiner „Plan-Do-Check-Act“-Philosophie aus den USA inspiriert wurde. Entscheidende Impulse für die Entwicklung von TPM kamen aus dem Unternehmen Nippondenso, einem Zulieferer von Toyota. In den 1960er-Jahren führte Nippondenso präventive Instandhaltungsprogramme ein, um die Zuverlässigkeit von Maschinen in der Fertigung zu verbessern.

Seiichi Nakajima, der als Begründer von TPM gilt, erweiterte das Konzept Anfang der 1970er-Jahre, indem er präventive und autonome Instandhaltungsmaßnahmen kombinierte. Dabei wurden Maschinenbediener in einfache Wartungsaufgaben eingebunden, um schnell auf Probleme reagieren und Ausfallzeiten reduzieren zu können. Dies führte zu einer deutlichen Verbesserung der Effizienz, da die Maschinenbediener direkt zur Instandhaltung beitrugen und das Wartungspersonal entlastet wurde. 1971 wurde TPM offiziell vom Japanischen Institut für Anlageninstandhaltung (JIPM) als Methode anerkannt.

Die 8 Säulen von TPM sind essenziell für die erfolgreiche Implementierung dieser Instandhaltungsstrategie. Jede Säule ist auf eine spezifische Optimierung von Maschinenverfügbarkeit und Produktionsleistung ausgerichtet.

Die 8 Säulen von Total Productive Maintenance (TPM) sind:

1. Autonome Instandhaltung (Jishu Hozen)
   Maschinenbediener übernehmen eigenverantwortlich einfache Wartungsaufgaben wie Reinigung, Inspektion und Schmierung. Dadurch werden das Wartungspersonal entlastet und die Maschinenverfügbarkeit erhöht.
2. Kobetsu Kaizen (Kontinuierliche Verbesserung)
   Systematische Beseitigung von Verlusten und Ineffizienzen im Produktionsprozess. Ziel ist die schrittweise Steigerung der Effizienz und Minimierung von Produktionsverlusten.
3. Geplante Instandhaltung
   Gezielte Wartungsplanung zur Vorbeugung von Maschinenstillständen. Dadurch werden die Zuverlässigkeit der Anlagen erhöht und unvorhergesehene Ausfälle reduziert.
4. Qualitätsinstandhaltung (Hinshitsu Hozen)
   Sicherstellung fehlerfreier Produktion durch frührzeitige Identifikation und Beseitigung von Qualitätsproblemen an den Maschinen. Dies minimiert Produktionsausschuss.
5. Schulungen
   Kontinuierliche Qualifizierung der Mitarbeiter, um sicherzustellen, dass sie die notwendigen Fähigkeiten zur Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen und Problemerkennung besitzen.
6. Sicherheit, Gesundheit und Umwelt (SHE)
   Schaffung einer sicheren Arbeitsumgebung und Vermeidung von Unfällen. Ziel ist der Schutz der Mitarbeiter sowie die Minimierung negativer Umweltauswirkungen.
7. Frühe Equipment-Management-Maßnahmen
   Instandhaltungsanforderungen werden bereits in der Entwicklungsphase neuer Anlagen berücksichtigt, um eine langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
8. Office TPM
   Anwendung von TPM-Prinzipien auf administrative Prozesse zur Optimierung von Büroabläufen und Reduzierung administrativer Verluste.

Die autonome Instandhaltung (Jishu Hozen) ist eine zentrale Säule von TPM, die darauf abzielt, Maschinenbediener zu befähigen, einfache Wartungsaufgaben wie Reinigung, Inspektion und Schmierung selbstständig durchzuführen.

Dies fördert ein tieferes Verständnis der Maschinen, um deren Zustand zu stabilisieren und Ausfallzeiten zu minimieren. Die Fachkräfte für Instandhaltung können sich dadurch auf komplexere Aufgaben wie vorausschauende Wartung und Maschinenverbesserungen konzentrieren.

In der konkreten Praxis will die autonome Instandhaltung Maschinenbediener befähigen, Abweichungen frühzeitig zu erkennen und kleine Defekte direkt zu beheben. Durch diese Maßnahmen lassen sich etwa 75% der potenziellen Maschinenausfälle verhindern.

Die sieben Schritte der autonomen Instandhaltung umfassen:

1. Vorbereitung der Mitarbeiter
2. Erstreinigung der Maschinen
3. Einleitung von Gegenmaßnahmen
4. Festlegung vorläufiger Jishu-Hozen-Standards
5. Allgemeine Inspektion
6. Autonome Inspektion
7. Standardisierung und nachhaltiges Management

Kobetsu Kaizen (auch bekannt als „kontinuierliche Verbesserung“) ist eine der zentralen Säulen von TPM und ist darauf fokussiert, schrittweise und kontinuierlich Verbesserungen in der Produktion zu erreichen.

Der japanische Begriff „Kaizen“ setzt sich aus „Kai“ (Veränderung) und „Zen“ (zum Besseren) zusammen und beschreibt einen Prozess der systematischen Optimierung. In Produktionsprozessen sollen Verluste und Ineffizienzen identifiziert und eliminiert werden, um die Maschinenverfügbarkeit und Produktivität zu steigern.

Durch Kaizen werden kleine, inkrementelle Verbesserungen kontinuierlich durchgeführt, die über Zeit zu signifikanten Leistungssteigerungen führen. Dies schließt die Reduktion von Zykluszeiten, die Verringerung von Beständen sowie die Beseitigung von Fehlerquellen ein. Ziel ist es, die Produktivität zu erhöhen, die Flexibilität der Maschinen zu verbessern und den Durchsatz zu maximieren.

Die geplante Instandhaltung ist eine wesentliche Säule von TPM, mit der eine kontinuierliche und störungsfreie Anlagenverfügbarkeit erreicht wird.

Durch die Implementierung präventiver Maßnahmen wird die Wartung proaktiv geplant und durchgeführt, bevor Ausfälle auftreten. Dies erhöht die Zuverlässigkeit und verlängert die Lebensdauer der Anlagen.

Im Gegensatz zur reaktiven Instandhaltung, die erst nach dem Auftreten eines Problems eingreift, reduziert die geplante Instandhaltung ungeplante Stillstandzeiten und Ausfälle.

Das sind die 6 Schritte zur Implementierung der geplanten Instandhaltung:

1. Bewertung des Anlagenzustands und Erfassung des aktuellen Zustands
2. Wiederherstellung und Verbesserung der Anlagen, um Verschleiß zu verhindern
3. Aufbau eines Informationsmanagementsystems, um die Instandhaltungsdaten zu überwachen
4. Erstellung eines periodischen Wartungssystems, das regelmäßig durchgeführt wird
5. Entwicklung eines prädiktiven Wartungssystems, das auf Datenanalyse und Vorhersagen basiert
6. Bewertung und kontinuierliche Verbesserung des Instandhaltungssystems

Schulungen sind die Säule von TPM, die alle Mitarbeiter kontinuierlich qualifiziert, um die Instandhaltung und den Betrieb der Anlagen eigenständig und effizient durchzuführen.

Das sind die 6 Schritte zur Implementierung von Schulungen:

1. Festlegung von Richtlinien und Prioritäten: Der erste Schritt besteht darin, klare Ziele für die Schulungsmaßnahmen zu setzen und den aktuellen Stand der Qualifikationen zu prüfen.
2. Entwicklung eines Trainingssystems: Dieses System umfasst die notwendigen Kompetenzen für den Betrieb und die Instandhaltung der Anlagen.
3. Schulung der Mitarbeiter: Mitarbeiter werden in spezifischen Bereichen wie Maschinenbedienung und -wartung sowie Problemlösungsstrategien geschult.
4. Erstellung eines Schulungskalenders: Ein Zeitplan stellt sicher, dass alle Schulungen rechtzeitig durchgeführt werden.
5. Durchführung der Schulungen: Die Schulungen werden planmäßig gestartet.
6. Bewertung und Verbesserung: Die Wirksamkeit der Schulungen wird regelmäßig überprüft und optimiert.

Die Säule Qualitätsinstandhaltung (Hinshitsu Hozen) stellt eine fehlerfreie Produktion sicher und optimiert Maschinenprozesse, indem sie Qualitätsprobleme gar nicht erst entstehen lässt.

Diese Säule konzentriert sich in der Praxis darauf, alle Maschinenteile zu identifizieren, die direkt die Produktqualität beeinflussen, und sicherzustellen, dass diese Komponenten in ihrem optimalen Zustand bleiben. Dies reduziert Produktionsfehler und gewährleistet eine kontinuierliche Qualitätsverbesserung.

Die Qualitätsinstandhaltung geht dabei von einer reaktiven zu einer proaktiven Fehlervermeidung über. Maschinenteile, die die Produktqualität beeinflussen, werden regelmäßig überprüft und bei Bedarf verbessert. Eine systematische Überwachung dieser Qualitätskomponenten erfolgt durch standardisierte Inspektionsprotokolle.

Die Sicherheit, Gesundheit und Umwelt ist die SHE-Säule des TPM und hat zum Ziel, eine sichere und umweltfreundliche Arbeitsumgebung zu schaffen. Sie soll Unfälle, Berufskrankheiten und Umweltschäden vollständig verhindern. Dazu gehört die Identifizierung von gesundheitsgefährdenden Bereichen sowie die kontinuierliche Verbesserung von Arbeitsbedingungen, um Umweltstandards einzuhalten und Sicherheitsrisiken zu minimieren.

Durch präventive Sicherheitsmaßnahmen wie Wettbewerbe für Sicherheitsplakate oder spezielle Sicherheitswochen wird eine Kultur des Sicherheitsbewusstseins gefördert. Diese Aktivitäten sensibilisieren die Mitarbeiter für potenzielle Gefahren und motivieren zur Einhaltung der Sicherheitsstandards.

Die frühen Equipment-Management-Maßnahmen innerhalb von TPM berücksichtigen Wartungsanforderungen bereits während der Entwicklungs- und Konstruktionsphase neuer Anlagen.

Durch die Berücksichtigung von Instandhaltungsaspekten in der Planungsphase wird eine langfristige Zuverlässigkeit und Effizienz der Anlagen sichergestellt. Diese präventiven Maßnahmen verringern nicht nur zukünftige Stillstände, sondern helfen auch dabei, die Gesamtanlageneffektivität (OEE) frühzeitig zu optimieren.

Das sind die Schwerpunkte der frühen Equipment-Management-Maßnahmen:

• Minimierung von Fehlern bereits in der Konstruktionsphase
• Schnellere Implementierung und Einführung neuer Anlagen
• Verbesserte Wartungsstrategien durch Erfahrungen aus der Nutzung bestehender Anlagen
• Niedrigere Lebenszykluskosten durch optimierte Wartungspläne und -maßnahmen

Office TPM erweitert die Prinzipien von Total Productive Maintenance auf die Verwaltungsfunktionen eines Unternehmens. Ziel ist es, Prozesse in administrativen Bereichen effizienter zu gestalten, indem Verluste in diesen Abläufen identifiziert und reduziert, bestenfalls gänzlich ausgeschlossen werden.

Häufige Verluste in Office TPM sind:

1. Verarbeitungsverluste
2. Kostenverluste durch ineffiziente Einkaufs- oder Logistikprozesse
3. Kommunikationsverluste
4. Verluste durch Stillstandzeiten
5. Ungenauigkeiten bei der Datenverarbeitung
6. Ausfälle von Bürogeräten
7. Zeitverluste durch die Suche nach Informationen
8. Kundenbeschwerden aufgrund von Logistikproblemen

Total Productive Maintenance (TPM) bietet für Produktionsbetriebe zahlreiche Vorteile, die zu einer gesteigerten Effizienz, höheren Qualität und niedrigeren Kosten führen.

1. Reduzierung der sechs großen Verluste:
   • Maschinenausfälle
   • Rüst- und Einstellzeiten
   • Kleinere Stillstände und Leerlaufzeiten
   • Geschwindigkeitsverluste
   • Prozessfehler
   • Anlaufverluste
2. Verbesserung der Gesamtanlageneffektivität (OEE)
   Durch die systematische Reduzierung der Verluste und die Implementierung von präventiven Wartungsstrategien steigert TPM die Gesamtanlageneffektivität signifikant.
3. Kostensenkung
   Die verbesserte Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von Anlagen führen zu einer Reduktion der Wartungskosten und einer effizienteren Nutzung von Ressourcen. Produktionsbetriebe senken durch TPM ihre Betriebskosten und steigern die Rentabilität​.
4. Erhöhung der Mitarbeiterbeteiligung und -motivation
   Indem Mitarbeiter aktiv in den Wartungsprozess eingebunden werden, steigert Total Productive Maintenance nicht nur deren technische Kompetenz, sondern auch die Motivation. Die Mitarbeiter entwickeln ein größeres Verantwortungsbewusstsein für ihre Anlagen, was die Produktionsqualität und die Zusammenarbeit verbessert​.
5. Steigerung der Qualität
   TPM verbessert die Prozessstabilität und verringert die Maschinenvariabilität, was zu einer gleichbleibend hohen Produktqualität führt. Dies reduziert Ausschuss und Nacharbeit, was sich direkt auf die Kundenzufriedenheit auswirkt​.

Die Einführung von TPM birgt Schwierigkeiten organisatorischer als auch technischer Natur.
Eine der größten Herausforderungen bei der Einführung von TPM ist die fehlende oder unzureichende Unterstützung durch das obere Management. Die erfolgreiche Implementierung von TPM erfordert ein starkes Engagement der Führungsebene, um die notwendigen Ressourcen bereitzustellen und eine Kultur des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses zu fördern.

Mitarbeiter auf allen Ebenen könnten anfänglich Widerstand gegen TPM leisten, insbesondere, wenn sie nicht ausreichend in den Veränderungsprozess einbezogen oder geschult werden. Ängste vor zusätzlichen Aufgaben oder einem erhöhten Verantwortungsbewusstsein können zu Ablehnung führen. Dieses Problem lässt sich durch gezielte Schulungen und Kommunikation überwinden, um Verständnis und Akzeptanz zu fördern.

Ohne angemessene Schulungsprogramme kann es schwierig sein, die erforderlichen Fähigkeiten und das notwendige Wissen in der Belegschaft zu verankern, um die verschiedenen TPM-Praktiken effektiv umzusetzen. Fehlende Schulungen führen dazu, dass die Mitarbeiter nicht ausreichend in der Lage sind, die neuen Verantwortlichkeiten zu übernehmen.

Die Implementierung von TPM ist ein langfristiger Prozess, der Zeit und Ressourcen erfordert. Produktionsbetriebe stehen unter dem Druck, sofortige Ergebnisse zu erzielen, und sind daher nicht bereit, die notwendigen Investitionen in präventive Wartung und Schulungen zu tätigen. Dieser kurzfristige Denkansatz gefährdet die langfristigen Vorteile von TPM.

In Unternehmen, die stark hierarchisch strukturiert sind oder in denen die Verantwortung für die Instandhaltung ausschließlich bei den Wartungsteams liegt, kann es schwierig sein, die Kultur der Eigenverantwortung und die aktive Beteiligung aller Mitarbeiter zu fördern.

Die Implementierung von TPM erfordert eine sorgfältige Planung und systematische Einführung. Der Prozess gliedert sich in mehrere Phasen, um eine erfolgreiche Einführung zu gewährleisten und den langfristigen Erfolg sicherzustellen.

Die 4 Phasen zur Implementierung von Total Productive Maintenance in Produktionsbetrieben sind:

Vorbereitungsphase
In dieser Phase wird die Grundlage für die TPM-Einführung geschaffen. Die Vorbereitungsphase setzt sich aus drei Maßnahmen zusammen:

• Ankündigung: Das Top-Management informiert offiziell über die Einführung von TPM im Unternehmen. Dies sollte in Form eines großen Meetings oder einer Veranstaltung erfolgen.
• Aufklärung und Schulung: Alle Mitarbeiter werden über die Vorteile und die Notwendigkeit von TPM informiert. Es werden Schulungen für unterschiedliche Mitarbeitergruppen durchgeführt, um sicherzustellen, dass alle das Konzept und seine Umsetzung verstehen.
• Einrichtung einer Steuerungsgruppe: Eine Steuerungsgruppe, bestehend aus Mitarbeitern aus allen Hierarchieebenen, wird ernannt, um die Implementierung zu überwachen und zu fördern.

Einführungsphase
Die TPM-Einführung beginnt mit einer feierlichen Veranstaltung, um die Beteiligung der gesamten Belegschaft zu fördern. Danach folgen erste praktische Schritte, bei denen die autonome Instandhaltung und andere TPM-Säulen eingeführt werden. Die Steuerungsgruppe überprüft regelmäßig den Fortschritt und gibt Zertifizierungen aus, sobald Meilensteine erreicht werden.

Umsetzungsphase
In der Umsetzungsphase wird TPM vollständig in die betrieblichen Abläufe integriert. Diese Integration umfasst:

• Implementierung von geplanten Wartungsprogrammen: Präventive und vorausschauende Instandhaltungsmaßnahmen werden eingeführt, um Maschinenausfälle zu verhindern.
• Qualitätsmanagementsysteme: Diese Systeme werden eingerichtet, um null Fehler zu gewährleisten und die Produktqualität zu sichern.
• Sicherheits- und Umweltmanagement: Ein Schwerpunkt liegt auf der Schaffung eines sicheren und umweltfreundlichen Arbeitsumfeldes.

Konsolidierungsphase
Nach der Implementierung wird die Wirksamkeit von TPM anhand der festgelegten KPIs (Key Performance Indicators) gemessen. Die Ergebnisse werden kontinuierlich überwacht, und bei Erreichen der Ziele werden neue, ambitioniertere Ziele gesetzt, um die langfristige Leistungssteigerung sicherzustellen​.

Total Productive Maintenance (TPM) spielt eine zentrale Rolle in der Umsetzung von Industrie 4.0, indem es die Lücke zwischen traditioneller Maschinenwartung und den neuen Möglichkeiten der Digitalisierung schließt.

TPM optimiert den Einsatz von Produktionsmaschinen durch präventive Instandhaltungsstrategien und die Einbindung aller Mitarbeiter. In Verbindung mit Industrie 4.0-Technologien wie dem Internet of Things (IoT) und Big Data verbessert TPM den gesamten Lebenszyklus von Maschinen erheblich.

TPM und Industrie 4.0 haben folgende vier positive Effekte in Produktionsbetrieben:

1. Echtzeit-Datenanalyse und vorausschauende Wartung
   Durch den Einsatz von IoT-Sensoren und maschinellem Lernen können Produktionsbetriebe Echtzeitdaten zur Maschinenleistung sammeln und analysieren. Dies ermöglicht eine präzise vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance), die potentielle Ausfälle erkennt, bevor sie eintreten, und somit Ausfallzeiten minimiert.
2. Integrierte Automatisierung und Vernetzung
   TPM profitiert von der Vernetzung der Produktionsanlagen, indem es den kontinuierlichen Informationsaustausch zwischen Maschinen, Bedienern und dem Wartungsteam unterstützt. Dies verbessert die Koordination und sorgt für eine reibungslose Integration in automatisierte Produktionsprozesse​.
3. Steigerung der Gesamtanlageneffektivität (OEE)
   Industrie 4.0-Technologien verstärken die Fähigkeit von TPM, die Gesamtanlageneffektivität zu maximieren. Durch die Integration von Big Data und KI-basierten Analysetools werden Engpässe schneller identifiziert und Produktionsabläufe optimiert​.
4. Vernetzte Entscheidungsfindung
   Die Einführung von Industrie 4.0 verbessert die Entscheidungsprozesse innerhalb von TPM durch datengestützte Einblicke in den Zustand der Maschinen. Dies führt zu präziseren und schnelleren Maßnahmen zur Erhaltung der Maschinenverfügbarkeit und -leistung.

Maintenance Prevention (MP) zielt darauf ab, Anlagen so zu entwerfen, dass der Wartungsbedarf minimiert wird. Dabei werden während der Konstruktions- und Entwicklungsphase mögliche Wartungsprobleme antizipiert und durch intelligente Designlösungen vermieden.