TOT AL PRODUCTIVE MAINTENANCE (TPM):
KONZEPTION EINER TPM-ORIENTIERTEN INSTANDHAL TUNG AM BEISPIEL MOBILER ANLAGEN EINER
BAHNGESELLSCHAFT
Dissertation
zur Erlangung des Grades
eines Doktors der
wirtschaftlichen Staatswissenschaften
(Dr. rer. pol.)
des Fachbereichs Rechts- und
Wirtschaftswissenschaften
der
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
vorgelegt von
Lic. rer. pol. Marco H. Zerbst
m
CH-6274 Eschenbach
1999
Deutscher Universitäts-Verlag, Wiesbaden 2000
Erstberichterstatter:
Datum der Berichterstattung:
Zweitberichterstatter:
Datum der Berichterstattung:
Tag der mündlichen Prüfung:
Univ.-Prof. Dr. Klaus Bellmann
27. November 1998
Univ.-Prof. Dr. Herbert Kargl
18. Februar 1999
9. Juni 1999
Marco Zerbst
Total Productive Maintenance
Strategische Instandhaltung mobiler Anlagen
Mit ei nem Geleitwort von Prof. Dr. Klaus Bellmann
DeutscherUniversitäts Verlag
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Zerbst, Marco: Total productive maintenance : strategische Instandhaltung mobiler Anlagen / Marco Zerbst. Mit einem Geleitw. von Klaus Bellmann. - Wiesbaden: Dt. Univ.-Verl. ; Wiesbaden: Gabler, 2000
(Gabler Edition Wissenschaft: Forum produktionswirtschaftliche Forschung) Zugl.: Mainz, Univ., Diss., 1999
ISBN 978-3-8244-7167-6 ISBN 978-3-322-99210-9 (eBook) DOI 10.1007/978-3-322-99210-9
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Höchste inhaltliche und technische Qualität unserer Werke ist unser Ziel. Bei der Produktion und Verbreitung unserer Werke wollen wir die Umwelt schonen. Dieses Buch ist deshalb auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier gedruckt. Die Einschweißfolie besteht aus Polyäthylen und damit aus organischen Grundstoffen, die weder bei der Herstellung noch bei der Verbrennung Schadstoffe freisetzen.
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Nomen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften.
Geleitwort v
Geleitwort
Total Productive Maintenance (TPM) ist ein theoretischer Ansatz zur vorbeugenden
Instandhaltung von Produktionsanlagen, der - wie viele andere Managementansätze
auch - von Japan über die USA seinen Weg nach Europa genommen hat. Zwei Gründe
führen vor Augen, warum dieser Ansatz in der Fertigungsindustrie auf große Resonanz
stößt: Zum einen steht das strategische Ziel von TPM, die umfassende Verbesserung
der Anlageneffektivität durch Null-Fehler und Null-Ausfall, im Gleichklang mit der
globalen Forderung nach hoher Produktqualität bei niedrigeren Produktionskosten.
Zum anderen stellen Instandhaltungskosten, die im Vergleich mit Fertigungskosten
15% bis 70% (unter Einschluß von indirekten Wirkungen durch Ausfälle) von deren
Höhe erreichen können, einen bedeutenden, aber häufig verborgenen Faktor der Pro
duktionskosten dar.
InstandhaItungsleistungen sind eine besondere Form der Dienstleistungsproduktion,
wobei der TPM-Ansatz auf die Instandhaltung stationärer Anlagen fokussiert. In Er
weiterung dieses Ansatzes verfolgt Marco Zerbst das Ziel, die Übertragbarkeit der
TPM-Prinzipien auf mobile Anlagen zu analysieren und die Konzeption für eine nach
diesen Grundsätzen aufgebaute Instandhaltung am Beispiel mobiler Anlagen einer
Bahngesellschaft zu entwickeln.
Drei Schritte zeichnen den Weg zur Entwicklung der Konzeption: Zunächst wird die
TPM-Philosophie kritisch untersucht, hinterfragt und die darauffundierenden Anforde
rungen und Erwartungen mit den Anforderungen und Leistungen der klassischen In
standhaltung verglichen. Der nächste Schritt zielt auf die Dienstleistungsqualität und
deren Messung in der Instandhaltung. Aufgrund ihres Industriebezugs ist die Instand
haltung keine typische Dienstleistung. Es ist deshalb kritisch zu überprüfen, ob zur
Beurteilung der Instandhaltungsqualität fertigungswirtschaftlich geprägte oder dienst
leistungsspezifische Qualitätsmodelle besser geeignet sind. Im dritten Schritt wird
schließlich das Modell der Produktion von Instandhaltungsleistungen entwickelt und -
quasi fraktal - mit dem Modell der Produktion von Schienenverkehrsleistungen zu ei
nem Gesamtmodell verschmolzen.
Damit ist die theoretische Basis gelegt, um die Wirkung qualitätsverbessemder Maß
nahmen in der Instandhaltung auf die Enddienstleistung Bahntransport zu analysieren
und zu beurteilen. Das Resultat dieser Analyse fUhrt zu der praxisorientierten Konzep
tion fUr eine TPM-orientierte Instandhaltung. Anschaulich und nachvollziehbar zeigt
VI Geleitwort
der Autor an dem gewählten Beispiel auf, daß die Einführung von TPM zwar einige
Verbesserungen bewirken kann, andererseits aber auch die traditionelle Instandhaltung
durchaus ihre Stärken hat.
Klaus Bellmann
Vorwort VII
Vorwort
Die rasante Veränderung der Märkte, die eine verstärkte Fokussierung auf den Kunden
sowie kontinuierlich steigende Anforderungen an die Qualität eines Produktes mit sich
bringt, hat in den letzten Jahren die Hinwendung zu neuen Managementphilosophien
unumgänglich gemacht. Das Überleben der Unternehmung und erfolgreiche Agieren
im Wettbewerb ist weitgehend mit einer hohen Innovationskraft verknüpft, die Aus
schöpfung der bereits vorhandenen Ressourcen ein zwingendes Muss. Total Productive
Maintenance TPM ist ein Managementansatz, der die gestellten Erfordernisse simultan
zu befriedigen vermag. Das Konzept befasst sich grundlegend mit Verbesserungsmög
lichkeiten im Bereich Instandhaltung, jedoch wird Bewährtes nicht einfach eliminiert,
sondern Neues und langjährig Erprobtes miteinander vereint. Strategisches Ziel von
TPM ist es, die bereits herausragende Leistungen erbringende traditionelle Instandhal
tung mit neuen Elementen zu ergänzen, damit die Wettbewerbskraft nachhaltig ge
stärkt wird und auf hohem Niveau erhalten bleibt.
Die vorliegende Arbeit schält die mit der Einführung von TPM verbundenen Vor- und
Nachteile heraus. Dabei ist die etablierte, traditionelle Instandhaltung als die Basis an
zusehen, auf deren Grundlage zusätzliche Leistungssteigerungen realisierbar sind. Die
Resultate der Untersuchung zeigen, dass die traditionelle Instandhaltung überwiegend
operativ und funktional orientiert ist. Mit dieser Grundhaltung ist eine Hinwendung zur
Kurzfristigkeit und eine Neigung zum Statischen untrennbar verbunden. In einem sol
chen System liegt das Hauptaugenmerk eher auf der Kostenverwaltung, anstelle eines
aktiven Kostenmanagements. Gleichwohl ist die traditionelle Instandhaltung heute
schon in der Lage, ausgezeichnete Leistungen hervorzubringen. Die Anforderungen
der Zukunft gehen jedoch weiter: Flexibilität, Integration und strategische Ausrichtung
verbunden mit hervorragender Qualität sind Entwicklungen, die sich langfristig auch
im Instandhaltungsmanagement niederschlagen müssen. Diese Betrachtungsweise er
fordert eine Modifikation des Blickwinkels: Anstelle eines Anhängsels an die Produk
tion ist eine Aufwertung vorzunehmen und die Instandhaltung der Produktion gleich
zustellen. Die in der Analyse aufgezeigten Kostensenkungspotentiale, die massgeb
lichen Einfluss auf die gesamten Produktionskosten haben, unterstützen diese Vorge
hensweise.
Die Implementierung von Total Productive Maintenance bringt einige Veränderungen
im Instandhaltungsbereich mit sich: Namentlich die Konzentration auf den Menschen
ist in dieser Hinsicht zu nennen. Die wichtige Rolle der Mitarbeiter bei der Umsetzung
VIII Vorwort
des Konzeptes wird immer wieder betont. Die Motivation und Aufwertung der Stel
lung der Mitarbeiter erfolgt mittels umfangreicher Schulungs- und Trainingsmassnah
men, gleichzeitig werden autonome Kleingruppen und die selbständige Bedienerin
standhaltung etabliert. Aber auch Elemente wie das Konzept der Lebenszykluskosten
oder das Konstukt Overall Equipment Effectiveness finden Eingang in eine TPM-ori
entierte Instandhaltung.
Die Untersuchung geht noch einen Schritt weiter: Die Instandhaltung als atypischer
Dienstleister wird mit Modellen zur Beurteilung der Dienstleistungsqualität konfron
tiert. Darüber hinaus erfolgt eine Erweiterung der Analyse in Richtung mobiler Anla
gen. Insgesamt wird eine Konzeption für eine moderne, qualitätsorientierte Instandhal
tung entworfen, die Anhaltspunkte zur Beurteilung der potentiellen Kosten- und Er
tragssituation bietet.
Die Realisierung dieser Forschungsarbeit wurde erst durch die umfangreiche Unter
stützung und Hilfe vieler Menschen ermöglicht. Meinem verehrten akademischen
Lehrer, Herrn Univ.-Prof. Dr. Klaus Bellmann danke ich ganz herzlich flir die Be
treuung, die wissenschaftliche Förderung und seine vielfältigen Anregungen, die meine
Arbeit entscheidend mitgeprägt haben. Mein Dank gilt ebenso Herrn Univ.-Prof. Dr.
Werner Zohlnhöfer, der den Vorsitz der Prüfungskommission wahrnahm, Herrn Univ.
Prof. Dr. Herbert Kargl für die Übernahme des Koreferates sowie Herrn Univ.-Prof.
Dr. Andreas Herrmann als dritter Prüfer anlässlich des Rigorosums.
Ein herzliches Danke auch an Markus Perschke und alle die Freunde, welche mit ihren
Ideen, Vorschlägen und Beiträgen wesentlich zum erfolgreichen Gelingen dieser Ar
beit beigetragen haben.
Grösste Dankbarkeit gebührt jedoch meinen Eltern und Edith. Auf ihre Unterstützung
und Hilfe durfte ich stets zählen, auf sie konnte ich mich immer verlassen. In den
schwierigsten Phasen des Projekts standen sie mir selbstlos bei. Ihnen widme ich die
ses Buch.
Marco Zerbst
Inhaltsverzeichnis IX
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis ............................................................................................. IX
Abbildungsverzeichnis ................................................................................... .xIII
AbkÜfzungsverzeichnis ................................................................................... .xV
1. Kapitel: Einführung ......................................................................................... 1
1.1. Grundlegende Problemstellung ........................................................... 1
1.2. Zielsetzungen der Arbeit. .................................................................... 9
1.3. Forschungsmethodisches Vorgehen ................................................. 10
1.4. Aufbau der Arbeit... .......................................................................... 11
2. Kapitel: Kritische Untersuchung der TPM-Philosophie im Vergleich zur
"traditionellen" Instandhaltung ....................................................... 14
2.1. Instandhaltung als System: Begriffe, Wesen, Aufgaben, Inhalte,
Bedeutung und Zusammenhang zum Gesamtunternehmen .............. 14
2.1.1. Begriffe ............................................................................. 14
2.1.2. Wesen ................................................................................ 16
2.1.3. Aufgaben ........................................................................... 19
2.1.4. Inhalte ................................................................................ 21
2.1.5. Bedeutung .......................................................................... 31
2.1.6. Bezug zum Gesamtunternehmen ........................................ 39
2.1.7. Diskussion der Ergebnisse ................................................ .46
2.2. Gesamtunternehmensziele und Ziele der Instandhaltung ................. 50
2.2.1. Grundlagen ........................................................................ 50
2.2.2. Kosten-, Qualitäts-, Zeit- und Umweltziele ........................ 55
2.2.3. Instandhaltungsziele bei einem TPM-orientierten
Unternehmen ..................................................................... 60
2.2.4. Diskussion der Ergebnisse ................................................. 67
x Inhaltsverzeichnis
2.3. Strategien der Instandhaltung .......................................................... 70
2.3.1. Einflussgrössen auf die Instandhaltungsstrategie ................ 70
2.3.2. Massnahmenbezogene Strategien in der Instand-
haltung ............................................................................... 76
2.3.3. Anlagenbezogene Strategien in der Instandhaltung ............. 84
2.3.4. Personelle Strategien in der Instandhaltung ........................ 87
2.3.5. Strategiewahl in der Instandhaltung ................................... 88
2.3.6. Instandhaltungsstrategien bei einem TPM-orientierten
Unternehmen ..................................................................... 94
2.3.7. Diskussion der Ergebnisse ............................................... 100
2.4. EDV-Einsatz in der Instandhaltung ............................................... 104
2.4.1. Anforderungen an die EDV ............................................. 104
2.4.2. Leitstandgefuhrte Steuerung der Instandhaltungs-
akti vi täten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1 1 0
2.4.3. Aufbau und Nutzen eines EDV-Systems in der
Instandhaltung ................................................................. 11 1
2.4.4. EDV-Einsatz unter TPM .................................................. ll5
2.4.5. Diskussion der Ergebnisse ............................................... 119
2.5. Organisationsgestaltung in der Instandhaltung ............................. 121
2.5.1. Eingliederung in die Unternehmensorganisation .............. 121
2.5.2. Strukturierung des Bereiches Instandhaltung .................... 128
2.5.3. Auswahl der Organisationsform für den Bereich
Instandhaltung ................................................................. 134
2.5.4. Vorgehensweise zur Implementierung von TPM .............. 137
2.5.5. Diskussion der Ergebnisse ............................................... 140
2.6. Quintessenz: Was bringt TPM wirklich Neues? ............................ 142
Inhaltsverzeichnis XI
3. Kapitel: Dienstleistungsproduktion und Dienstleistungsqualität.. ................. 150
3.1. Dienstleistungsproduktion ............................................................ 150
3.l.l. Dienstleistungsbegriffe .................................................... 150
3.l.2. Besonderheiten der Dienstleistungsproduktion ................. 154
3.1.3. Modell für die Erstellung von Dienstleistungen ................ 162
3.l.4. Anwendung des Modells der Dienstleistungsproduktion
auf die Erbringung von Schienenverkehrsleistungen ........ 164
3.l.5. Anwendung des Modells der Dienstleistungsproduktion
auf die Erbringung von Instandhaltungsleistungen ........... 168
3.l.6. Zusammenfassung und Würdigung der beiden
Modelle zur Produktion von Dienstleistungen .................. 171
3.2. Qualitätsmessung und Dienstleistungsqualität... ............................ 177
3.2.1. Qualität ............................................................................ 177
3.2.2. Qualitätsmanagement ....................................................... 182
3.2.3. Qualitätskonzepte ............................................................ 186
3.2.4. Qualität in der Instandhaltung .......................................... 194
3.2.5. Qualitätskonzepte, Qualitätsmodelle und Qualitäts-
management im Dienstleistungsbereich ............................ 197
3.3. Modell zur Messung der Dienstleistungsqualität in der
Instandhaltung .............................................................................. 201
3.3.l. Das Gap-Modell von Parasuraman, Zeithaml
und Berry ......................................................................... 201
3.3.2. Überprüfung des Qualitätsmodells auf Anwendbarkeit
auf die Dienstleistung Instandhaltung ............................... 206
3.3.3. Diskussion der Ergebnisse ............................................... 215
XII Inhaltsverzeichnis
4. Kapitel: Adaption der Ergebnisse und Herleitung einer Konzeption für
eine TPM-orientierte Instandhaltung.... .... ...... ............... ... . .... 217
4.1. Erkenntnisse der Untersuchung ................................................... 217
4.2. Rahmenbedingungen für den Aufbau einer TPM-
orientierten Instandhaltung .......................................................... 217
4.2.1. Ziele ................................................................................ 217
4.2.2. Strategien ......................................................................... 219
4.2.3. Methoden und Verfahren ................................................. 221
4.2.4. EDV -Einsatz... ..... .... ..... .... ...... ...... .... ... ...... ... . ..... 223
4.2.5. Organisation ................................................ . . .... 226
4.3. Wirtschaftlichkeit und Wirksamkeit einer TPM-orientierten
Instandhaltung ............................................................................. 228
4.3.1. Grundlagen ..................................................................... 228
4.3.2. Systematisierung der Kosten ............................................ 230
4.3.3. Konsequenzen bei einer Bahngesellschaft ........................ 242
4.3.4. Qualitätskostenanalyse und Qualitätsbewertungs-
verfahren ........................................................................ 246
4.3.5. Diskussion der Ergebnisse .............................................. 252
5. Kapitel: Zusanunenfassung der Ergebnisse ................................................. 253
Literaturverzeichnis ........................................................................................ 257
Stichwortverzeichnis ....................................................................................... 307
Abbildungsverzeichnis XIII
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1.1.
Abb.2.1.
Abb.2.2.
Abb.2.3.
Abb.2.4.
Abb.2.5.
Abb.2.6.
Abb.2.7.
Abb.2.8.
Aufbau der Arbeit. ................................................................................... 12
Grundbegriffe der Instandhaltung ............................................................ 15
Abnutzungsvorrat und Sollzustand im Zeitverlauf ................................... 18
Anteile der Wirtschafts sektoren an der Instandhaltung ............................ 33
Fehlentwicklungen im Bereich Instandhaltung ......................................... 41
Die sechs grossen Verlustquellen ........................................................... .44
Kostenoptimum bei geforderter Verfügbarkeit. ........................................ 57
Dimensionen der Instandhaltungszielsetzung ........................................... 59
Schulung und Training unter TPM .......................................................... 65
Abb.2.9. Ziele der traditionellen Instandhaltung und von TPM im Vergleich ......... 70
Abb.2.1O. Vorbeugende und ungeplante Instandhaltung nach Rötzel ....................... 73
Abb. 2.11. Anlagenbezogene und technologische Strategien ..................................... 84
Abb. 2.12. Konzept der Badewannenkurve ............................................................... 92
Abb. 2.13. Entwicklungspfad zu TPM ...................................................................... 94
Abb. 2.14. Elemente von TPM .................................................................................. 96
Abb. 2.15. Elemente von TPEM nach Hartmann ....................................................... 97
Abb. 2.16. Wesentliche Unterschiede zwischen der traditionellen Instand-
haltung und TPM ................................................................................... 103
Abb.2.17. Die zwölf Stufen der TPM-Einflihrung .................................................. 138
Abb.3.1.
Abb.3.2.
Abb.3.3.
Abb.3.4.
Abb.3.5.
Abb.4.1.
Abb.4.2.
Abb.4.3.
Abb.4.4.
Modell der Erstellung von Schienenverkehrsleistungen unter
expliziter Berücksichtigung der Instandhaltung ..................................... 176
Qualitätsbegriffe .................................................................................... 180
Funktionen des Qualitätsmanagements .................................................. 184
Qualitätsverlustfunktion nach Taguchi ................................................... 192
Lückenmodell nach Parasuraman/Zeithaml/Berry .................................. 203
Drei Modelle zur Abgrenzung der Instandhaltungskosten ...................... 235
Traditionelle Betrachtungsweise der Qualitätskosten ............................. 238
Neuaufteilung der Qualitätskosten ......................................................... 239
Qualitätsmess- und Qualitätsbewertungsverfahren ................................. 247
Abkürzungsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
( ... )
Anm.
Aufl.
Bd.
CAD
CI
CIM
DGQ
d.h.
DIN
DKIN
DV
EDV
EFQM
EN
EOQ
EQA
fir
FMEA
FRAP
FTPM
Hrsg.
hrsg.
IH
10
IPS
ISO
JIT
MBQA
MDE
MTBF
MTTR
Auslassung in einem Zitat
Arunerkung
Auflage
Band
Computer Aided Design
Continuous Improvement
Computer Integrated Manufacturing
Deutsche Gesellschaft für Qualität e.Y.
das heisst
Deutsche Industrie Norm
Deutsches Komitee für Instandhaltung
Datenverarbeitung
Elektronische DatenverarbeitungiDatenverwaltung
European F oundation for Quality Management
Europäische Norm
European Organization for Quality
European Quality A ward
Forschungsinstitut für Rationalisierung
Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse
Frequenz-Relevanz-Analyse von Problemen
Ford Total Productive Maintenance
Herausgeber
herausgegeben
Instandhaltung
Industrielle Organisation
Instandhaltungsplanung und -steuerung
International Standard Organization
Just In Time
Malcom Baldridge Quality Award
Maschinendatenerfassung
Mean Time Between Failures
Mean Time To Repair
xv
XVI
Nr.
No.
OE
OEE
0.1.
0.0.
O.S.
O.V.
PIMS
PPS
QFD
REFA
resp.
ROI
ROQ
ROS
SAQ
SN
SNV
Sp.
SPC
TEl
TPEM
TPM
TPM-AM
TPM-EM
TPM-PM
TQC
TQM
vor vgl.
Vol.
vs.
WiSt
Nummer
Number
Organisationsentwicklung
Overall Equipment Effectiveness
ohne Jahr
ohne Ort
ohne Seite
ohne Verfasser
Profit Impact ofMarket Strategy
Produktionsplanung und -steuerung
Quality Function Deployment
Verband für Arbeitsstudien REFA e.Y.
respektive
Return on Investment
Return on Quality
Return on Sales
Abkürzungsverzeichnis
Schweizerische Arbeitsgemeinschaft für Qualitätsförderung
Schweizer Norm
Schweizerische Normen-Vereinigung
Spalte
Statistical Process Control
Total Employee Involvement
Total Productive Equipment Management
Total Productive Maintenance
Total Productive Maintenance-Autonomous Maintenance
Total Productive Maintenance-Equipment Management
Total Productive Maintenance-Preventive Maintenance
Total Quality Control
Total Quality Management
Verein Deutscher Ingenieure
vergleiche
Volume
versus
Wirtschafts wissenschaftliches Studium
Abkürzungsverzeichnis XVII
WISU Das Wirtschaftsstudium
ZfB Zeitschrift für Betriebswirtschaft
ZtbF Schmalenbachs Zeitschrift für betriebswirtschaftliche Forschung
ZwF Zeitschrift für wirtschaftliche Fertigung